Богатое разнообразие метеорологических явлений происходит в обширной водородной атмосфере Сатурна – мире, который примерно в 10 раз больше Земли. Они помогают нам лучше понять подобные особенности в атмосфере Земли. Среди атмосферных явлений Сатурна есть очень известный «шестиугольник» - удивительная волновая структура, которая окружает полярный регион планеты.
Обнаруженный в 1980 году космическим кораблем NASA «Вояджер-1» и «Вояджер-2», он наблюдался без перерыва с тех пор, несмотря на длительный, сильный цикл планеты. Внутри этой гигантской планетарной волны течет быстрый узкий струйный поток, где максимальная скорость ветра достигает 400 км / ч. Тем не менее, как ни странно, сама волна остается почти статичной; другими словами, это только сдвиг относительно вращения планеты. Все эти свойства означают, что «шестиугольник» является очень привлекательным явлением для метеорологов и исследователей атмосферы планеты.
Космический аппарат Кассини, который находился на орбите вокруг планеты в период между 2004 и 2017 годами, сделал большое количество изображений с различных расстояний от планеты и углов обзора. В июне 2015 года его основная камера получила изображения полюса планеты с очень высоким разрешением, которые способны разрешать детали на расстоянии от 1 до 2 км; он запечатлел дымку, расположенную над облаками шестиугольной волны. Кроме того, он использовал множество цветных фильтров, от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного, что позволяет исследователям изучать состав дымки. Чтобы завершить это исследование, учёные изображения, полученные космическим телескопом Hubble, сделанные через 15 дней и показывающие шестиугольник под другим ракурсом.
«Изображения Кассини позволили нам обнаружить, что шестиугольник, как и сэндвич, имеет многослойную систему, состоящую как минимум из семи туманов, простирающихся от вершины его облаков до высоты более 300 км над ними», - сказал профессор Агустин Санчес-Лавега, который руководил исследованием. «Другие холодные миры, такие как спутник Сатурна Титан или карликовая планета Плутон, также имеют слои тумана, но не в таких количествах и не расположены так регулярно».
Вертикальная протяженность каждого слоя составляет примерно от 7 до 18 км, и, согласно спектральному анализу, они содержат мельчайшие частицы с радиусами порядка 1 микрона. Их химический состав является экзотическим из-за низких температур в атмосфере Сатурна в диапазоне от -120 градусов до -180 градусов по Цельсию, так что они могут содержать кристаллиты углеводородного льда, такие как ацетилен, пропин, пропан, диацетилен или даже бутан в самых высоких облаках.
Команда также отметила закономерность в вертикальном распределении слоев тумана. Они предполагают, что слои тумана организованы вертикальным распространением гравитационных волн, которые вызывают колебания плотности и температуры атмосферы - хорошо известного явления на Земле и других планетах. Исследователи полагают, что именно эта динамика и сам шестиугольник, и его мощный струйный поток ответственны за эти гравитационные волны. На Земле исследователи наблюдали волны такого типа, создаваемые волнообразным струйным потоком, движущимся со скоростью 100 км / ч с запада на восток в средних широтах. Это явление может быть одинаковым на обеих планетах, хотя особенности Сатурна означают, что это единственный случай в Солнечной системе. Это аспект, который остается предметом будущих исследований.