Erklärt: Wie lang ist ein Tag auf jedem Planeten? Venus und Saturn ärgern Wissenschaftler immer noch

Astronomen suchen noch immer nach einer genauen Einschätzung der Tageslänge auf der Venus, während uns Saturn weiterhin täuscht. Zwei neue Studien unterstreichen, wie viel es noch zu lernen gibt.

Die offiziellen Zeiten, ab sofort. (Quelle: NASA)

Vor Jahrhunderten teilten die Alten den Tag in 24 gleiche Teile oder Stunden. Heute betrachten wir dies aus einem anderen Blickwinkel: Die Erde braucht ungefähr 24 Stunden, um sich einmal zu drehen. Unter anderen Planeten dreht sich der Mars einmal in etwas weniger als 25 Erdstunden, während Jupiter sich so schnell dreht, dass sein Tag weniger als 10 Stunden lang ist.

Es ist ein Maß, das für unser Verständnis der Planeten so zentral ist, dass es den Anschein hat, als hätten Wissenschaftler die Rotationsperioden der Planeten des Sonnensystems inzwischen herausgefunden. Tatsache ist, sie haben es nicht. Astronomen suchen noch immer nach einer genauen Einschätzung der Tageslänge auf der Venus, während uns Saturn weiterhin täuscht. Zwei neue Studien unterstreichen, wie viel es noch zu lernen gibt.

Venus: Verstecken und Suchen

Venus ist so etwas wie ein Sonderling. Von Wolken verdeckt, weist er kein leicht sichtbares Oberflächenmerkmal wie einen Krater auf, der ein Bezugspunkt für die Messung seiner Rotationsperiode gewesen sein könnte. Als 1963 Radarbeobachtungen die Wolkendecke durchbrachen, zeigte die Venus, dass sie sich in eine entgegengesetzte Richtung zu der der meisten Planeten dreht.

Diese Beobachtungen zeigten, dass die Länge eines Venustages 243 Tage oder 5.832 Stunden beträgt. Nachfolgende Messungen haben jedoch inkonsistente Werte ergeben, die sich um etwa sechs Minuten unterscheiden. 1991 kamen Studien, die auf den Beobachtungen der Magellan-Raumsonde beruhten, zu dem Schluss, dass die korrekte Rotationsperiode 243.0185 Tage beträgt, mit einer Unsicherheit von etwa 9 Sekunden.

Aktuelle Unsicherheiten, stellen Forscher in einer Studie in der Zeitschrift Icarus fest, entsprechen einer Entfernung von etwa 21 Kilometern auf der Oberfläche. Für Landermissionen, darunter eine für das nächste Jahrzehnt geplante, reicht diese Entfernung mehr als aus, um einen Ziellandeplatz zu verfehlen.

Aus erdbasierten Radarbeobachtungen zwischen 1988 und 2017 maßen die Forscher die Lage von Merkmalen auf der Venusoberfläche zu bestimmten Zeiten. Diese Feature-Positionen ermöglichen es uns, bei jeder Beobachtung nach dem Längengrad des Punktes auf der Venus zu lösen, der der Erde am nächsten ist. Sobald Sie die Längenänderung im Laufe der Zeit kennen, die die Rotationsrate liefert, sagte der Hauptautor Bruce Campbell, Vorsitzender des Center for Earth and Planetary Studies der Smithsonian Institution, per E-Mail.

Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass der mittlere Venustag 243.0212 Tage beträgt, mit der bisher kleinsten Unsicherheit – nur 00006 Tage. Sie erwarten weitere Verbesserungen in den nächsten zehn Jahren.

Saturn: saisonale Tricks

Ein Gasriese hat per Definition keine festen Oberflächenmerkmale, die Wissenschaftler verfolgen könnten. Für Jupiter haben Wissenschaftler die Rotationsperiode herausgefunden, indem sie Muster in Radiosignalen von dort aus beobachteten.

Saturn hat solchen Versuchen getrotzt. Es sendet nur niederfrequente Funkmuster aus, die von der Erdatmosphäre blockiert werden. Erst nachdem die Voyagers 1 und 2 1980 und 1981 Daten nach Hause geschickt hatten, konnten Wissenschaftler Muster analysieren, die darauf hindeuteten, dass ein Tag auf Saturn etwa 10:40 Stunden lang ist. Aber nur 23 Jahre später schickte die Raumsonde Cassini Daten, die zeigten, dass sich die Periode um 6 Minuten geändert hatte, etwa 1% – was Hunderte von Millionen von Jahren dauern sollte.

Um Antworten für Saturn zu finden, untersuchte eine neue Studie unter der Leitung von Duane Pontius vom Birmingham-Southern College, USA, Jupiter. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass Saturn im Gegensatz zu Jupiter eine geneigte Achse hat und daher Jahreszeiten wie die Erde hat. Je nach Jahreszeit erhalten die Nord- und Südhalbkugel unterschiedlich viel ultraviolette Strahlung von der Sonne. Dies wirkt sich auf das Plasma am Rand der Saturnatmosphäre aus. Dies wiederum erzeugt mehr oder weniger Luftwiderstand in verschiedenen Höhen, so das Modell, das in der Studie vorgeschlagen wurde, die im Journal of Geophysical Research: Space Physics der American Geophysical Union veröffentlicht wurde.

Sich selbst überlassen würde sich die obere Atmosphäre mit der gleichen Geschwindigkeit wie die untere bewegen, aber der Widerstand lässt die obere Atmosphäre länger brauchen als die untere, um eine vollständige Umdrehung um den Planeten zu machen, erklärte Pontius per E-Mail.

Dies deutet darauf hin, dass die beobachteten Perioden nicht die Rotationsperiode des Saturnkerns sind. Das bleibt unermesslich. Eine der Schlussfolgerungen unserer Arbeit ist, dass die Rotationsperiode nicht aus den Funksignalen bestimmt werden kann … sagte Pontius auf eine Frage. Wann wie und wann die Kernzeit gemessen werden kann, weiß ich wirklich nicht! Es ist jedoch heute bekannt, dass die Physik der Magnetosphäre des Saturn von der Rotationsgeschwindigkeit bestimmt wird, die seine obere Atmosphäre bestimmt.

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