2022-04-16 Дегтярчук Сергей

Шестиугольник на Сатурне в домашних условиях

Русская народная поговорка гласит, что на всякого мудреца довольно простоты. В данном случае мудрецами выступают учёные из Оксфордского университета (британские учёные), которые смоделировали очень сложный эксперимент для воcпроизведения гигантского гексагона на Сатурне. Мы же, используя русскую смекалку, поступим проще.

Немного истории

Первые снимки были сделаны аппаратами Вояджер-1 и Вояджер-2, но в силу низкого качества изображений, никто не придал научное-исследовательское значение феномену.

Шестиугольное устойчивое атмосферное образование на северном полюсе Сатурна, открытое аппаратом Вояджер-1 и снятое снова в 2006 году аппаратом Кассини-Гюйгенс.

Но после того, как аппарат КА Кассини предоставил боле  чёткие снимки, феномен заинтересовал не только астрофизиков, но математиков, гидродинамиков и геофизиков.

В августе 2014 года NASA опубликовало снимок центральной части вихря, сделанный «Кассини» 2 апреля с расстояния 2,2 миллиона километров в преимущественно инфракрасном диапазоне.

Предполагают, что шестиугольник не связан ни с авроральной активностью планеты, ни с её радиоизлучением, хотя он расположен внутри аврорального овала.

Вместе с тем, объект, по данным КА Кассини, вращается синхронно с вращением глубинных слоёв атмосферы Сатурна и, возможно, синхронно с её внутренними частями. Если шестиугольник неподвижен относительно глубинных слоёв Сатурна (в отличие от наблюдаемых верхних слоёв атмосферы в более низких широтах), он может послужить опорой в определении истинной скорости вращения Сатурна.

Эксперимент британских учёных (данные из Википедии)

Учёные из Оксфордского университета смогли в лабораторных условиях смоделировать возникновение подобного шестиугольника. Чтобы выяснить, как возникает такое образование, исследователи поставили на вертящийся стол 30-литровую ёмкость с водой. Она моделировала атмосферу Сатурна и её обычное вращение. Внутри учёные поместили маленькие кольца, вращающиеся быстрее ёмкости. Это генерировало миниатюрные вихри и струи, которые экспериментаторы сделали видимыми при помощи зелёной краски. Чем быстрее вращалось кольцо, тем больше становились вихри, заставляя близлежащий поток отклоняться от круговой формы. Таким образом учёным удалось получить различные фигуры — овалы, треугольники, квадраты и шестиугольник.

Учёные сопоставили данные опыта с происходящим на Сатурне и выдвинули предположение, что в его высоких северных широтах отдельные струйные течения разогнаны как раз до той скорости, при которой формируется нечто вроде устойчивой волны — планетарный шестиугольник. И хотя исследование не раскрыло происхождения подобных течений, оно показало, почему вся система стабильно существует.

Эксперимент дома на кухне

Берём чашку с широким дном, насыпаем в неё немного мелко порезанных чаинок самого вкусного чая, который есть у Вас дома, заливаем кипятком, кладём чайную ложечку сахара и аккуратно размешиваем. Так же  аккуратно и медленно вытаскиваем ложечку, чтобы не повредить структуру образовавшейся воронки. Наблюдение за процессом показывает, что чаинки, т.е. мелкодисперсная среда, собираются к центру. Когда вращение прекратится, то на дне чашки из тех же чаинок мы можем наблюдать правильный шестиугольник. Чем аккуратнее, чище и точнее эксперимент, тем правильнее гексагон. Теперь можно отпраздновать успешное окончание эксперимента вкусным чаем.

Попытка объяснения

Гексагон на Сатурне обнаружен на полюсе, там где как раз ядро "воронки", её центр. Постоянное вращение делает устойчивым такое образование. Ещё во второй половине прошлого века советские учёные в лабораториях магнитной гидродинамики проводили эксперименты с мёдом и железными намагниченными опилками. Пропускали электрический ток, появлялись вихревые образования. Сами вихри ускорялись за счёт мелкой дисперсии (стружки). Исследования торнадо говорят, что частицы способны закручивать и ускорять поток, это хорошо описано в книге Григория Баренблатта "Подобие, автомодельность и промежуточная асимптотика". Так что на Сатурне по логике вещей находится огромное количество "мелкого" сора (по масштабу соответственно), который вместе с расположением на полюсе делает устойчивым данный гексагон.

Если рассматривать цилиндрические координаты и учитывать, что раструб стоячей волны 120º, то в максимально плотной упаковку по кругу будет как раз 6 таких стоячих волн, отсюда и гексагональная форма при вращении.

Лирическое отступление

На всякого мудреца довольно простоты
По-английски: Every man has a fool in his sleeve — у всякого в рукаве дурак сидит.
По-немецки: Es ward kein weiser Mann gennant, an dem sich keine Torheit fand — нет мудрости без глупости.
По-французки: il n’y a pas de sage qui ne fasse rage; il n’est si bon sage qui ne faille — мудрость — не всегда достоинство.

«На всякого мудреца довольно простоты» — комедия в 5 действиях Александра Островского, 1868 г.

Надеюсь, что сложные эксперименты британских учёных канут в лету, и Сатурн, как олицетворение времени (Кроноса) в очередной раз сожрёт своего ребёнка.

Франсиско Гойя, "Сатурн, пожирающий своего сына".



PhysReal • Физическая реальность

Администрация не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламных объявлениях. Материалы, опубликованные в блогах, отражают позиции их авторов, которые могут не совпадать с мнением редакции. Использование публикаций сайта разрешается при наличии прямой ссылки на PhysReal.
Контактный E-mail:

Telegram: https://t.me/physreal
ВКонтакте: https://vk.com/physreal
RSS (XML): Новости физики

Copyright © 2022 Development by Programilla.com