Wie schnell dreht sich die Erde? Jeder weiß, dass es in etwa 24 Stunden eine Umdrehung macht. Aber wenn es um Gasriesen geht, deren Oberfläche ein schlammiger Dunst ist, wird die Frage alles andere als einfach.
Neptun: Voyager 2 Sondenbild
Die Rotationsgeschwindigkeit des Planeten um seine Achse ist eine seiner grundlegenden Eigenschaften. Um diese Geschwindigkeit herauszufinden, müssen wir jedoch einige Details auf der Oberfläche des Planeten sehen und ihre Bewegung verfolgen. Für Neptun mit seiner instabilen und dichten Atmosphäre, in der die Windgeschwindigkeit die Schallgeschwindigkeit überschreiten kann, ist dies äußerst schwierig.
Die Rotation von Gasplaneten ist generell ein komplexes Thema. Wenn sich Erde, Merkur oder Mars bedingt als rotierende Kugel darstellen lassen, dann ähnelt der Vorgang bei Jupiter, Saturn, Uranus oder Neptun eher der Rotation einer dicken Gelatinekugel, deren verschiedene Schichten relativ verschoben sind zueinander, und die gesamte Form unterliegt einer Verformung. Und das alles wird von einer dicken, undurchdringlichen Gasschicht verdeckt.
Der berühmte Astronom Erich Karkoschka, dem übrigens die Ehre zukommt, einen der Monde des Uranus zu entdecken, sagt: „Wenn man aus dem Weltraum auf die Erde blickt, sieht man Berge und andere Merkmale der Erde Entlastung, die mit einer konstanten Periode rotieren. Wenn Sie nur Wolken sehen, wird dies nicht passieren, da die Winde eine unbeständige Sache sind und sich ständig ändern. Wenn Sie auf die Gasriesen blicken, sehen Sie überhaupt keine Oberfläche, sondern nur eine dicke Wolkenschicht.“
Jupiter erwies sich als recht einfach – dank seines berühmten Großen Roten Flecks, eines kolossalen und anh altenden Hurrikans, der erstmals vor 350 Jahren entdeckt wurde und dessen Bewegung recht einfach zu verfolgen ist. Neptun hat auch einige sichtbare Merkmale, aber es gibt viele davon, und sie sind nicht alle so großartig und konstant: Einige bewegen sich schneller, andere langsamer, einige beschleunigen, andere brechen auf.
Glücklicherweise wurde vor etwa 60 Jahren entdeckt, dass Jupiter periodische Radiosignale aussendet – so äußert sich die Rotation seines flüssigen Metallkerns. Dies machte es noch einfacher, die Länge des Tages auf dem Planeten festzustellen. Leider ist es fast unmöglich, ähnliche Signale von nicht so großen Planeten von der Erde aus zu fixieren. Dazu müssen Raumsonden zu ihnen geschickt werden. Eric Karkoschka sagt: „Als Voyager 1 und 2 um den Saturn herumflogen, fanden sie ein Funksignal, das sich in einer Periode von genau 10,66 Stunden wiederholte. Ähnliche Signale wurden später für Uranus und Neptun erh alten. Es wird angenommen, dass wir aufgrund dieser Daten auch die Rotationsgeschwindigkeiten dieser Planeten kennen.“
Doch nur 15 Jahre später, als die Cassini-Sonde am Saturn ankam, wiederholte sie die Messungen der Funksignalfrequenz – und kam zu dem Schluss, dass sie sich um mehr als 1 % verändert hatte. Derart schnelle Drehzahländerungen sind für einen so großen Planeten äußerst unwahrscheinlich. Die Dinge wurden noch komplizierter, als Daten von der Cassini-Sonde Wissenschaftler zu dem Schluss führten, dass sich die nördliche und die südliche Hemisphäre des Saturn mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen.
„Damals begannen wir zu vermuten, dass die vom Magnetfeld des Planeten ausgesandten Radioimpulse die Rotation seiner Oberfläche nicht mit der Genauigkeit einer Uhr zählen“, sagt Karkoshka, „Das Innere des Planeten dreht sich, zieht das Magnetfeld mit sich, aber unter dem Einfluss des Sonnenwindes und anderer Einflüsse pulsiert es nicht mit einer konstanten Frequenz.
Dann nahm der Wissenschaftler eine fast titanische Arbeit auf. Er begann, Daten der Voyager-Sonden mit Bildern der Neptunoberfläche zu korrelieren, die vom Hubble-Teleskop aufgenommen wurden. Nach sorgfältiger Analyse von Hunderten und Aberhunderten von Fotografien, die im Laufe von 20 Jahren Betrieb des Geräts aufgenommen wurden, identifizierte er acht sichtbare atmosphärische Merkmale des Planeten. Nachdem er die Geschwindigkeit ihrer Bewegung berechnet hatte, kam er zu dem Schluss, dass sich Neptun in 15.9663 Stunden um seine Achse dreht - das heißt in 15 Stunden, 57 Minuten und 59 Sekunden.
" Ich schlussfolgere, dass Neptuns Rotation schneller ist als erwartet, basierend auf den Voyager-Daten", sagt der Wissenschaftler, "ich glaube, dass die Genauigkeit meiner Daten tausendmal besser ist als die der Voyager-Ergebnisse." Interessanterweise drehten sich die beiden von Karkoszka identifizierten Merkmale von Neptuns Oberfläche mit einer überraschenden Konsistenz, der Unterschied betrug weniger als eine Sekunde. Der Astronom glaubt, dass diese Formationen, die sich im Bereich des Südpols des Planeten befinden, irgendwie mit seiner Oberfläche verbunden sind, was die Geschwindigkeit ihrer Bewegung stabilisiert.
Laut Pressemitteilung der University of Arizona
