यही कारण है कि शनि की परिक्रमा इतनी कठिन है कि मापी जा सकती है

एक चट्टानी ग्रह के लिए, दिन की लंबाई का पता लगाना सरल हो सकता है। बस एक संदर्भ बिंदु चुनें और देखें कि इसे देखने से बाहर घूमने में कितना समय लगता है, फिर वापस दृश्य में देखें। लेकिन शनि जैसे ग्रहों के लिए, यह इतना सरल नहीं है। ट्रैक करने के लिए कोई सतह सुविधाएँ नहीं हैं।

वैज्ञानिकों ने शनि के घूर्णी अवधि को निर्धारित करने की कोशिश में दशकों बिताए हैं। लेकिन गैस के दिग्गज इसके रहस्यों को उजागर करने से हिचक रहे हैं। एजीयू में एक नया अध्ययनजर्नल ऑफ जियोफिजिकल रिसर्च: स्पेस फिजिक्स अंत में जवाब हो सकता है। इस अध्ययन का शीर्षक "सैटर्न मल्टीपल, वेरिएबल पीरियडिकिटीज: थर्मोस्फीयर-आयनोस्फीयर-मैग्नेटोस्फेयर कपलिंग का एक ड्यूल-फ्लाईव्हील मॉडल है।"

पृथ्वी जैसे ग्रह के साथ, हम जानते हैं कि जब हम घूर्णी अवधि को मापते हैं तो हम क्या मापते हैं। हम ग्रह की सतह को माप रहे हैं। लेकिन एक गैस विशाल के लिए, चीजें अधिक जटिल हैं। ग्रह की किस परत के बारे में वैज्ञानिक वास्तव में बात कर रहे हैं?

शनि एक बहुस्तरीय गैस विशालकाय है, जो चट्टानी कोर के साथ संभव है। वह कोर बर्फ की एक परत से घिरा है, फिर धातु हाइड्रोजन और हीलियम। फिर हीलियम बारिश का एक क्षेत्र, आगे तरल हाइड्रोजन के एक क्षेत्र से घिरा हुआ है। फिर गैसीय हाइड्रोजन का एक बड़ा क्षेत्र आता है। शनि का ऊपरी वायुमंडल तीन परतों से बना है: इसके शीर्ष पर अमोनिया के बादल हैं, इसके तहत अमोनियम हाइड्रोसल्फाइड है, और नीचे जल वाष्प के बादल हैं।

जब वैज्ञानिक शनि की घूर्णी अवधि के बारे में बात करते हैं, तो वे ऊपरी वातावरण के बारे में बात कर रहे हैं। यह ग्रह का एकमात्र हिस्सा है जिसे वास्तव में मापा जा सकता है।

वैज्ञानिक रेडियो आवृत्ति पैटर्न को देखते हैं जो एक गैस विशालकाय है जो दिन की लंबाई निर्धारित करता है। शनि के साथ कठिनाई यह है कि यह केवल कम आवृत्ति वाले रेडियो पैटर्न का उत्सर्जन करता है जो पृथ्वी के वायुमंडल को अवरुद्ध करता है। यह बृहस्पति के विपरीत है, जो उच्च आवृत्ति पैटर्न का उत्सर्जन करता है जो पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरता है। उसके कारण, अंतरिक्ष यान के आगमन से पहले वैज्ञानिक बृहस्पति के घूर्णी काल को काम करने में सक्षम थे।

1980 और 1981 तक शनि को इंतजार करना पड़ा, जब वायेजर 1 और वायेजर 2 ने दौरा किया और डेटा एकत्र किया। उस समय, उन्होंने 10 घंटे, 40 मिनट पर घूर्णी अवधि को मापा। यह उस समय उपलब्ध सबसे अच्छा माप था, और यह अटक गया। दो दशकों से।

लेकिन तब कैसिनी ने शनि का दौरा किया, और 13 साल इसे और इसके चंद्रमाओं का अध्ययन करने में बिताया। खगोलविद यह जानकर हैरान थे कि शनि का घूर्णन काल बदल गया था। कैसिनी के आंकड़ों से पता चला है कि वॉयसर्स और कैसिनी के बीच बीस वर्षों में एक ग्रह के जीवन में समय की एक नगण्य राशि- दिन की लंबाई बदल गई थी।

"2004 में हमने देखा कि अवधि 6 मिनट, लगभग 1 प्रतिशत बदल गई थी।"

अध्ययन सह-लेखक, अलबामा में बर्मिंघम-सदर्न कॉलेज के डुआने पोंटियस।

कैसिनी ने दिखाया कि घूर्णी अवधि 6 मिनट या लगभग 1 प्रतिशत बदल गई थी।

नए अध्ययन के सह-लेखक अलबामा में बर्मिंघम-सदर्न कॉलेज के डुआने पोंटियस ने कहा, "2004 के बारे में हमने देखा कि अवधि 6 मिनट, लगभग 1 प्रतिशत बदल गई थी।" "लंबे समय के लिए, मुझे लगा कि डेटा व्याख्या में कुछ गड़बड़ है," पोंटियस ने याद किया। "यह संभव नहीं है।"

इतने कम समय में एक पूरा ग्रह अपनी घूर्णी अवधि कैसे बदलता है? उस परिमाण के परिवर्तन को होने में लाखों-करोड़ों वर्ष लगने चाहिए। लेकिन वहाँ और भी था: कैसिनी ने विद्युत चुम्बकीय पैटर्न को भी मापा जो दिखा रहा था कि उत्तरी और दक्षिणी गोलार्ध में अलग-अलग घूर्णी अवधि थी।

शनि का बदलता मौसम

पोंटियस और अन्य लेखक यह समझना चाहते थे कि क्या हुआ था, और माप में एक विसंगति क्यों थी। यह मानते हुए कि कैसिनी डेटा को सही तरीके से समझा जा रहा था, परिवर्तन का एक कारण और गोलार्द्धों के बीच अंतर होना था। उन्होंने शनि की तुलना अपने निकटतम भाई बृहस्पति से करने का फैसला किया।

एक चीज जो शनि के पास है, वह है मौसम। शनि का अक्षीय झुकाव लगभग 27 डिग्री है, जो पृथ्वी के 23 डिग्री झुकाव के समान है। बृहस्पति में केवल तीन डिग्री झुकाव है। पृथ्वी की तरह ही, शनि के उत्तर और दक्षिण गोलार्ध में अलग-अलग मात्रा में ऊर्जा प्राप्त होती है क्योंकि यह सूर्य की परिक्रमा करता है।

शनि के वायुमंडल के बाहरी किनारे पर प्लाज्मा का एक क्षेत्र है। पोंटियस और अन्य लेखकों को लगता है कि मौसम के माध्यम से गोलार्ध तक पहुंचने वाली यूवी ऊर्जा की विभिन्न मात्रा उस प्लाज्मा के साथ परस्पर क्रिया करती है। उनके द्वारा विकसित किए गए मॉडल में, यूवी में भिन्नता प्लाज्मा को प्रभावित करती है, जिससे प्लाज्मा और बाहरी वातावरण के चौराहे पर कम या ज्यादा खींचें होती हैं।

ड्रैग वह है जो वायुमंडल के रोटेशन को निर्धारित करता है जैसा कि रेडियो वेव उत्सर्जन द्वारा दिखाया गया है, और यह रोटेशन उस मौसम के अनुसार बदलता है जिस पर हम अवलोकन कर रहे हैं।

प्लाज्मा से खींचता है जो रोटेशन को धीमा कर देता है, जिससे हमें रेडियो उत्सर्जन द्वारा संकेतित रोटेशन की अवधि मिलती है। जैसे ही मौसम बदलता है, प्लाज्मा ड्रैग बदलता है, और इसलिए रेडियो उत्सर्जन होता है। फिर से, यह रेडियो उत्सर्जन है कि वैज्ञानिक शनि की घूर्णी अवधि को मापते हैं, क्योंकि कोई निश्चित सतह विशेषताएं नहीं हैं।

पोंटियस और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित यह मॉडल 20 वर्षों में मल्लाह और कैसिनी के बीच देखे गए रोटेशन में परिवर्तन के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान करता है। यह माप केवल शनि की सतह परतों के लिए है, हालांकि चट्टानी कोर, जो कि पृथ्वी के द्रव्यमान के 9-22 गुना के बीच है, दसियों हज़ार किलोमीटर के वायुमंडल के नीचे छिपी और असंवेदनशील है।

अधिक:

• प्रेस रिलीज: शनि के असंभव रोटेशन की भावना बनाना
• साइंटिफिक पेपर: सैटर्न के मल्टीपल, वैरिएबल पीरियड्स: थर्मोस्फीयर का ड्युअल? फ्लाईव्हील? आयनमंडल? मैग्नेटोस्फेयर कपलिंग
• ईएसए कैसिनी-ह्यूजेंस: शनि का वायुमंडल