El huracán hexagonal de Saturno, un auténtico quebradero de cabeza para los físicos

Saturno es uno de los planetas gaseosos atravesados ​​por fuertes tormentas. Entre estas tormentas, el «Hexágono de Saturno» es un patrón de nubes hexagonales que gira continuamente sobre el Polo Norte del planeta Saturno. Los lados perfectamente rectos del hexágono miden aproximadamente 13.800 kilómetros (El metro (símbolo m, del griego metron, medida) es la unidad base de longitud del Sistema…)… El Hexágono es pues un huracán de unos 32.000 kilómetros ancho. A modo de comparación, el diámetro de la Tierra es «solo» 12.742 kilómetros.

¿Por qué hay huracanes hexagonales solo en Saturno (hasta donde sabemos)? NASA/JPL-Caltech/SSI/Universidad de Hampton

Este ciclón excepcional evoluciona poco en términos de fisonomía en el tiempo y el espacio y siempre se parece a un hexágono, a diferencia de las otras nubes de la atmósfera visible que cambian la organización espacial (Una organización es) permanentemente.

El hexágono de Saturno fue descubierto por primera vez por las dos sondas del programa Voyager en 1981-1982, pero las fotos no eran de muy buena calidad. Fue estudiado nuevamente por la misión Cassini-Huygens en 2006.

Al igual que en la Tierra, los polos miran al sol solo en ciertas estaciones (en verano para el Polo Norte, por ejemplo); el resto del tiempo, están sumidos en la oscuridad… sobre todo porque, en Saturno, una estación dura unos siete años. Por lo tanto, Cassini solo pudo tomar fotografías en el infrarrojo (la radiación infrarroja (IR) es radiación electromagnética con una longitud de onda …) hasta enero de 2009. Cuando Francia se enfrentó al Sol, se volvió observable (En el formalismo de la mecánica cuántica , una operación de medición (es decir….) en luz visible (La luz visible, también llamada espectro visible o espectro óptico es la parte du…), que permitió producir un video del ciclón y también completar la información que alimenta el trabajo de los astrofísicos, con espectros ópticos más completos, en el visible y el infrarrojo.

¿Por qué el único huracán con forma de hexágono está en Saturno y no en otro lugar?

Al igual que Júpiter y su mancha roja, Saturno representa para los investigadores un gigantesco laboratorio de mecánica de fluidos astrofísicos.

De hecho, este hexágono tan especial aún debe obedecer las leyes de la física. En general, una observación astronómica debe entenderse y explicarse desde el ángulo de la física por medio de un modelo (compuesto por ecuaciones o experimentos) para comprender los fenómenos involucrados.astronomía (La astronomía es la ciencia de observar las estrellas, buscando explicar. ..) ahora dan acceso a fenómenos complejos (como nuestro hexágono), y para entenderlos necesitamos modelos que tengan en cuenta la naturaleza de los cuerpos celestes y cómo evolucionan. Siendo estos a menudo gaseosos, hablamos de «mecánica (En el lenguaje cotidiano, la mecánica es el campo de las máquinas, motores, vehículos, órganos…) de fluidos».

El desarrollo reciente de la mecánica de fluidos astrofísica está esencialmente ligado al de la simulación numérica, que permite explorar situaciones nunca observadas en el laboratorio o en el espacio: por ejemplo, ¿qué condiciones son necesarias para observar un ciclón hexagonal? ¿Cómo reaccionaría el ciclón si cambia la dirección del viento?

Han surgido muchos trabajos sobre el tema del hexágono de Saturno. Podemos señalar enfoques de tipo simulación numérica e incluso experimental.

Uno de los escenarios propuestos es el siguiente: Saturno, como Júpiter, es un planeta gaseoso y su atmósfera inestable se enfrenta constantemente a flujos complejos comparables a tormentas, chorros, corrientes y remolinos, y esto, independientemente de la altitud. Y, precisamente, los flujos atmosféricos de baja altura pueden crear remolinos de varios tamaños. Aquí, estos flujos rodearían una corriente horizontal más grande (Horizontal es una orientación paralela al horizonte y perpendicular a…) que sopla hacia el este alrededor del polo norte de Saturno, y que a su vez consta de varias tormentas más pequeñas. Todas estas pequeñas tormentas confinan la corriente hacia el polo y distorsionan ciertos chorros en un hexágono. Por lo tanto, esta idea se transformó en un modelo físico, luego se simuló, pero las simulaciones formaron una geometría (la geometría es la parte de las matemáticas que estudia las figuras del espacio…) con nueve lados, en lugar de los 6 observados. Por otro lado, la estabilidad de esta geometría prueba que el mecanismo previsto, sin dar el resultado observado, no es necesariamente defectuoso.

Otra hipótesis es que se desarrollan formas hexagonales donde hay una variación muy fuerte en la velocidad de los vientos atmosféricos en ciertas latitudes en la atmósfera de Saturno (la atmósfera de Saturno es, como las atmósferas de otros…). Se podrían crear formas regulares similares en el laboratorio haciendo girar un fluido en un tanque circular a diferentes velocidades en el centro y en la periferia (La palabra periferia proviene del griego periferia que significa circunferencia. Más…). La forma más común era de seis lados (por lo tanto, hexagonal), y también se produjeron formas de tres a ocho lados.

Sin embargo, estas reproducciones de laboratorio están «incompletas». De hecho, incluyen vórtices que estabilizan los bordes de los hexágonos, mientras que el de Saturno es independiente de cualquier vórtice estabilizador.

Los misterios que produce el hexágono de Saturno aún están lejos de ser revelados… ¡sobre todo porque en 2018 se observó una estructura similar a 300 kilómetros al sur del Polo Norte! Este enorme desafío parece destinado a agudizar la creatividad de los investigadores de dinámica de fluidos astrofísicos durante mucho tiempo.

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