Warum sind Saturn-Bands viel schwächer als die von Jupiter?

Die atmosphärische Zusammensetzung beider Planeten ist sehr ähnlich. Warum sind Jupiters Bänder dann besser sichtbar (Nord- und Südäquatorialgürtel usw.):

Während Saturns nicht sind:

(außer natürlich dem Sturm)

Ich werde es versuchen. Korrekturen sind willkommen.

Temperatur der oberen Atmosphäre.

Es sind nicht nur Elemente, die einem Planeten Farbe verleihen, sondern auch die Temperatur der Elemente. Wenn wir untersuchen, wie ein Planet aussieht, sprechen wir im Grunde genommen von reflektiertem Sonnenlicht von der Oberfläche oder Atmosphäre des Planeten. Bei der Erde ist ihre Atmosphäre so transparent, dass ihre Oberfläche vom Weltraum aus gesehen werden kann. Es ist jedoch der einzige Planet im Sonnensystem, auf dem dies der Fall ist. Die anderen Planeten haben dicke Atmosphären, so dass wir im Grunde nur Wolken in großer Höhe sehen.

Soweit ich weiß, werden die Bilder von Planeten häufig verbessert, um Unterscheidungen deutlicher zu machen. Wenn Sie also tatsächlich über Jupiter geflogen sind, sind die Linien möglicherweise nicht so deutlich wie die hübschen Bilder, die Sie normalerweise im Internet finden. Unabhängig davon ändert das nichts an Ihrer Frage. Die Linien sind immer noch viel deutlicher als die des Saturn und Galileo konnte seinen roten Fleck sehen. Ich kann also mit Sicherheit sagen, dass seine Linien ausgesprochen sind, auch wenn die Bilder, die wir bekommen, ein wenig manipuliert sind.

Jupiter befindet sich also in der richtigen Entfernung von der Sonne, um einen atmosphärischen Übergang von Eis zu Gas zu erfahren. Wie Wikipedia es ausdrückt,

Die oberen Ammoniakwolken, die an der Jupiteroberfläche sichtbar sind, sind in einem Dutzend Zonenbändern parallel zum Äquator organisiert und werden von starken zonalen atmosphärischen Strömungen (Winden) begrenzt, die als Jets bekannt sind. Die Bänder wechseln sich in der Farbe ab: Die dunklen Bänder werden als Gürtel bezeichnet, während die hellen als Zonen bezeichnet werden. Zonen, die kälter als Gürtel sind, entsprechen Aufwärtsbewegungen, während Gürtel absteigende Luft markieren. Es wird angenommen, dass die hellere Farbe der Zonen auf Ammoniak-Eis zurückzuführen ist. Was den Gürteln ihre dunkleren Farben verleiht, ist nicht mit Sicherheit bekannt

Ammoniak-Eis ist wie alles Eis sehr reflektierend, so dass die kälteren Bänder mit Eis leichter sind. Ammoniakgas ist transparent , aber jeder, der jemals über den Ozean geflogen ist, weiß, dass es eine bestimmte Farbe hat, wenn Sie genug von einem transparenten Ding (Wasser) haben. Während das obige Zitat aus Wikipedia besagt, dass der Grund für die dunkleren Farben ungewiss ist, bedeutet weniger Eis in seiner obersten Atmosphäre weniger reflektiertes Licht und dunklere Farben.

Saturn, Neptun und Uranus sind weit genug von der Sonne entfernt, wo sie immer Eis in ihrer obersten Atmosphäre haben, so dass sie weniger Farbabweichungen aufweisen. Die Erdwolken sind auch hauptsächlich Eis (kein Wasserdampf), das ist also im Grunde die Antwort. Jupiter ist der richtige Abstand von der Sonne, damit sich die obere Atmosphäre ändert und unterschiedliche Bänder aufweist, einige mit Eis, andere ohne.

"Aber warum sind die Bands in geraden Linien?"

Dies ist auf den Coriolis-Effekt zurückzuführen . Von oben gesehen erzeugt der Coriolis-Effekt Bänder, die mit dem Äquator ausgerichtet sind. Jupiter und Saturn drehen sich beide ziemlich schnell (9,5 bzw. 10,8 Stunden), sodass beide starke Coriolis-Effekte haben.

Jupiters Atmosphäre bewegt sich nicht nur entlang dieser sichtbaren Linien; Es zirkuliert durch Konvektion von den wärmeren unteren Teilen der Atmosphäre zu höheren Teilen. Dies liegt daran, dass viel Wärme übertragen werden muss. Jupiter (zusammen mit Saturn, Uranus und Neptun) strahlt mehr Wärme in den Weltraum ab, als sie von der Sonne erhalten. Während die Wärme der Sonne eine Rolle dabei spielt, Jupiters obere Atmosphäre über wärmeren Bändern nicht einzufrieren, ist dies der Coriolis-Effekt das schafft die Bands.

Saturn hat auch Bands (wie Sie wissen). Sie sind nicht so sichtbar, weil sowohl die warmen als auch die kalten Bänder des Saturn eisig sind. Siehe Artikel hier und hier und Artikel mit Falschfarbenbild hier , in denen die Saturnfarben dem Ammoniak-Eis zugeschrieben werden.

Damit sich Bänder bilden können, benötigen Sie lediglich eine relativ schnelle Rotation. Für gut sichtbare Bänder muss der Gasriesenplanet jedoch den richtigen Abstand zur Sonne haben und / oder die richtige Menge an innerer Wärme haben. Es geht nur um die Temperatur.

Ich habe das Gefühl, dass ich dies mit einem "wahrscheinlich" unterbrechen muss, weil ich nicht schwören kann, dass Saturn überall in der oberen Atmosphäre Ammoniak-Eis hat, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass dies der Hauptunterschied zwischen dem einheitlicheren Aussehen des Saturn ist (Uranus und Neptun auch). Es ist hauptsächlich das Ammoniak, das diesen Planeten ihre Farbe verleiht, obwohl sowohl Saturn als auch Jupiter zu 99% aus Wasserstoff und Helium bestehen. Gerade Gasmoleküle (O2, N2, H2) und Edelgase neigen dazu, nur sehr wenig mit sichtbarem Licht zu interagieren.

Hier ist ein lustiger Artikel über die Farbe des Gasriesenplaneten. Die Wissenschaft, was einer Atmosphäre eine bestimmte Farbe verleiht, ist jedoch recht komplex und liegt über meiner Gehaltsstufe. Ich fand diesen Artikel auch interessant, obwohl ich nicht schwören kann, wie genau er ist. Saturn strahlt überraschend viel Wärme aus, da es 1/3 der Masse des Jupiter ist.

Schließlich liefert dieses Bild möglicherweise ein genaueres, aber weniger sexy Bild von Saturn, als wir es gewohnt sind.

Letzte Anmerkung zu Jupiters dunklen Flecken und dunklen Bändern. Wikipedia sagte, der Grund für die Dunkelheit sei unbekannt (wie oben zitiert). Während ich denke, dass der Mangel an atmosphärischem Ammoniak-Eis ein wesentlicher Teil der Antwort ist, gibt es hier eine alternative Erklärung für Jupiters dunkelroten Fleck und (vielleicht) in gewissem Maße für seine dunklen Bänder. Jupiter erhält im Durchschnitt etwa das 3,4-fache der Sonnenstrahlung pro Quadratmeter als Saturn. Hinzu kommt, dass es möglicherweise eine umfassendere atmosphärische Vermischung als Saturn und mehr organische Verbindungen in seiner oberen Atmosphäre gibt, die in Kombination mit UV-Strahlen auch in Jupiters dunkleren Linien eine Rolle spielen könnten.