Neptun šlape jako hodinky

Na základě velmi přesného sledování pohybu útvarů v atmosféře planety určili astronomové z University of Arizona dobu rotace planety Neptun, a to s přesností, jaká nebyla doposud dosažena pro žádnou jinou plynnou planetu ve Sluneční soustavě (kromě planety Jupiter). Z pozorování vyplynulo, že den na Neptunu (tedy jedna otočka planety kolem rotační osy) trvá 15 hodin 57 minut a 59 sekund.

O určení rotační periody Neptunu se zasloužil především planetolog Erich Karkoschka (University of Arizona). Doposud udávaná perioda byla 16 h 06 m 36 s (viz například Solar System).

„Rotační perioda je jednou ze základních charakteristik planet,“ říká Erich Karkoschka, vědecký pracovník Lunar and Planetary Laboratory University of Arizona. „V atmosféře Neptunu existují dva útvary pozorovatelné pomocí Hubblova kosmického dalekohledu HST, které jsou pravděpodobně svázány s vnitřní rotací planety. Nic podobného nebylo doposud pozorováno na žádné ze čtyř obřích planet.“

Na rozdíl od kamenných planet, jako jsou Merkur, Venuše, Země a Mars, které rotují podobně jako pevný míč – tedy jako kompaktní těleso, obří plynné planety (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun) rotují spíše jako koule tvořená tekutinou. Protože se pravděpodobně skládají hlavně z ledových krystalků a plynů obklopujících relativně malé tuhé jádro, jejich rotaci ovlivňuje velké množství proudů, vírů a bouří, které dělají astronomům problémy při přesném určení rychlosti rotace planety.

„Když budete pozorovat Zemi z vesmíru, spatříte pohoří a další útvary pevně spojené se zemským povrchem, objevující se s vysokou přesností vždy po jedné otočce planety. Avšak jestliže budete pozorovat oblaka, nemáte šanci přesně určit rotaci Země, protože větry budou neustále měnit jejich polohu,“ vysvětluje Karkoschka. „Když pozorujeme obří planety, nevidíme jejich povrch, ale pouze tlustá oblaka v atmosféře.“

„Jediné, co můžeme pozorovat na Neptunu, jsou oblaka a další význačné útvary v atmosféře. Některé se pohybují rychleji, jiné pomaleji, některé pohyb zrychlují, a vy vlastně nevíte, jaká je jejich rotační perioda, a jestli stejnou rychlostí rotuje také tuhé vnitřní jádro.“

V 50. letech minulého století, kdy astronomové zkonstruovali první radioteleskop, bylo zjištěno, že Jupiter vysílá pulsující rádiové záření – podobně jako maják. Tyto signály pocházejí z magnetických polí generovaných v důsledku rotace vnitřního jádra planety.

Ovšem v případě ostatních obřích planet nemáme k dispozici žádné záchytné body. Pokud nějaké rádiové signály tyto planety vysílají, byly pravděpodobně „zameteny“ do vesmíru působením slunečního větru a nikdy nedosáhly Země.

„Jediný způsob měření rádiových vln spočívá ve vyslání kosmických sond k těmto planetám,“ říká Karkoschka. „Když sondy Voyager 1 a 2 prolétaly kolem Saturnu, objevily rádiový signál opakující se pravidelně po 10,66 hodiny. Rovněž objevily rádiový signál u Uranu a Neptunu. Na základě těchto rádiových signálů byly určeny rotační periody těchto planet.“

Avšak když sonda Cassini dolétla k Saturnu o 15 let později, její přístroje detekovaly periodu rádiového záření změněnou zhruba o jedno procento. Protože má planeta Saturn poměrně velkou hmotnost, není možné, aby se za tak krátkou dobu natolik změnila rotační perioda planety.

„Protože plynné planety jsou mimořádně velké, mají dostatečný úhlový moment k udržení rotace na stejné hodnotě po mnoho miliard let,“ dodává Karkoschka. Ještě více záhadný byl pozdější objev sondy Cassini, podle nějž to vypadá, že severní a jižní polokoule Saturnu rotují zdánlivě každá jinou rychlostí.

„Uvědomili jsme si, že magnetické pole nefunguje jako správně seřízený hodinový stroj, ale na rozdíl od něj prokluzuje,“ říká Karkoschka. „Vnitřní část planety rotuje a unáší sebou magnetické pole, avšak protože zde působí sluneční vítr a další doposud neznámé vlivy, magnetické pole nemůže vydržet neustále rotovat společně s jádrem planety a opožďuje se za ním.“

Místo sondy v ceně několika miliard dolarů použil Karkoschka „odpadu“ vědeckého výzkumu: dostupné publikované snímky Neptunu z archivu Hubblova kosmického dalekohledu. S neúnavnou odhodlaností a vytrvalostí detailně prozkoumal stovky fotografií, zaznamenal na nich každý detail a sledoval pohyb výrazných útvarů během dlouhého období. Již dlouho před ním astronomové pozorovali planetu Neptun a analyzovali dostupné snímky, avšak žádný z nich doslova neproslídil takřka 500 fotografií.

„Když jsem prostudoval tyto fotografie, zjistil jsem, že rotace Neptunu je rychlejší, než naměřily sondy Voyager,“ říká Karkoschka. „Domnívám se, že přesnost mých dat je 1000krát lepší než měření ze sond Voyager. Je to obrovské zlepšení v přesném určení rotační periody Neptunu, jaké se doposud nepodařilo zjistit pro žádnou z obřích planet za uplynulá tři staletí.“

Dva útvary na Neptunu, pojmenované South Polar Feature a South Polar Wave, jsou podobné vírům rotujícím v atmosféře, podobně jako proslulá Rudá skvrna na Jupiteru, která může existovat dlouhou dobu v důsledku zanedbatelného tření. Karkoschka byl schopen vystopovat jejich pohyb za posledních 20 let.

Pozorovatel sledující rotaci hmotné planety z jednoho místa ve vesmíru vidí oba útvary, jak se objevují přesně každých 15,9663 hodiny, s chybou menší než několik sekund. „Tato pravidelnost naznačuje, že oba útvary jsou nějakým způsobem svázány s nitrem planety," říká Karkoschka. „Ale jakým způsobem, o tom můžeme pouze spekulovat.“

Zdroj: http://uanews.org/node/40494

autor: František Martinek