Magnetické prostředí Saturnu má výraznou ranně-večerní nerovnováhu. Takzvaný magnetosférický cusp, tedy oblast na rozhraní magnetického pole planety a slunečního větru, v níž lze pozorovat částice pronikající z okolního prostoru, neleží nejčastěji v okolí místního poledne. Vědci jej v datech sondy Cassini zachytili převážně po poledni a jeho projevy sahaly až do období odpovídajícího zhruba 20. hodině místního času. Ukazuje to studie zveřejněná v časopise Nature Communications.
Magnetosféra je oblast, v níž pohyb nabitých částic zásadně ovlivňuje magnetické pole planety. Její vnější hranici, magnetopauzu, stlačuje sluneční vítr – proud elektricky nabitých částic ze Slunce. V některých místech se mohou magnetická pole slunečního větru a planety přepojovat, což se označuje jako magnetická rekonexe. Právě s takovým přepojením souvisejí cuspy: jde o oblasti, kde se v magnetosféře objevují charakteristické částice pocházející z okolí magnetopauzy.
U Země se cusp za klidnějších podmínek obvykle soustřeďuje kolem magnetického poledne, byť jeho přesná poloha závisí také na vlastnostech slunečního větru. Saturn se však chová jinak. Mezinárodní tým analyzoval měření Cassini z let 2004 až 2010 a identifikoval 67 případů saturnského cuspu. Tím rozšířil soubor zhruba 11 událostí popsaných ve starších pracích. Autoři při srovnání jednotlivých částí oběžné dráhy zohlednili, jak dlouho sonda pobývala ve vysokých zeměpisných šířkách v různých místních časech, aby samotná trasa Cassini nezkreslila četnost záchytů.
Pozorování vycházela z magnetometru a z přístrojů Cassini Plasma Spectrometer, které měřily elektrony a ionty. Při jednom z ukázkových průletů v lednu 2009 sonda zaznamenala elektrony o energiích typických pro magnetický obal kolem Saturnu, později však i nízkoenergetické elektrony připomínající částice z magnetického prostředí za magnetopauzou. Spolu s rozptylem energií iontů a směrovým rozdělením elektronů šlo o znaky, podle nichž výzkumníci oblast určili jako cusp.
Rychlá rotace mění tvar magnetosféry
K interpretaci dat autoři použili také globální magnetohydrodynamickou simulaci. Magnetohydrodynamika popisuje plazma jako elektricky vodivou tekutinu, jejíž proudění je spojené s magnetickým polem. Model vykreslil magnetosféru Saturnu rozšířenější na ranní než na odpolední straně. Dřívější pozorování a simulace přitom naznačovaly, že rozdíl polohy magnetopauzy mezi oběma stranami může činit přibližně jeden až dva poloměry Saturnu.
Podle autorů rychlá rotace planety přesouvá uzavřené magnetické siločáry směrem k denní straně. Na ranní straně se jejich pohyb staví proti toku slunečního větru a při nízké míře magnetického přepojování se magnetický tok hromadí před polednem. Vyšší magnetický tlak pak může magnetopauzu posunout dále od planety. Cusp, který je vázán na celkové uspořádání magnetických siločar, se proto statisticky přesouvá k odpolední a večerní straně. Simulace tento mechanismus podporuje, zjednodušuje však podmínky slunečního větru i sklon magnetického pole Saturnu, a nejde tedy o přímé zachycení všech proměnlivých podmínek u planety.
Významnou roli v saturnské magnetosféře hraje také vnitřní zdroj plazmatu. Měsíc Enceladus uvolňuje materiál ze svých gejzírů, který se po ionizaci stává součástí plazmatu zachyceného magnetickým polem Saturnu a postupuje do větších vzdáleností. Studie tento zdroj zahrnuje jako jeden z rysů, jimiž se Saturn liší od Země. Výsledky ale samy o sobě neurčují, jak velký podíl na pozorovaném posunu cuspu připadá zvlášť na Enceladus a jaký na rotaci či okamžité vlastnosti slunečního větru.
Srovnání s daty evropských družic Cluster ukázalo, že zemský cusp vrcholí přibližně mezi 11. a 13. hodinou místního času, zatímco u Saturnu připadalo maximum výskytu na interval 13 až 15 hodin. Autoři zároveň zjistili náznaky cuspu i po večerní straně, kde je takový jev u Země vzácný. Práce tak poskytuje pozorovací oporu pro představu, že magnetosféry rychle rotujících obřích planet reagují na sluneční vítr jinak než magnetické prostředí Země. Podobné uspořádání již dříve naznačila měření sondy Juno u Jupiteru.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.