4 juli 2022

Atmosfeer kan synchrone rotatie verhinderen, zo laat Venus zien

Compositiefoto van het oppervlak van Venus, gemaakt met foto’s van NASA’s Magellan ruimteverkenner en de Pioneer Venus Orbiter. Credit: NASA

Het wordt synchrone of gebonden rotatie genoemd, in het Engels tidal locking, dat van een hemellichaam de rotatieperiode om zijn eigen as gebonden is aan de omlooptijd om een ander hemellichaam. Het bekendste voorbeeld is de maan, de rotatie van de Maan om haar as duurt even lang als het afleggen van een volledige baan rond de Aarde (een siderische maand). Een ander voorbeeld is de Jupitermaan Ganymedes, die altijd met dezelfde zijde naar de reuzenplaneet gekeerd is. Synchrone rotatie wordt veroorzaakt door de getijdenwerking die het zwaardere hemellichaam heeft op de satelliet. Door de getijdenwerking wordt de satelliet enigszins uitgerekt tot een ellipsoïde, met de lange as in de richting van het getijverwekkend lichaam. Door de wrijving die ontstaat als gevolg van het roteren van de satelliet ten opzichte van de ellipsoïde (de getijbergen verplaatsen zich daarbij over de satelliet) neemt de rotatiesnelheid van de satelliet af totdat de ellipsoïde een vaste plek heeft ten opzichte van de satelliet.

Links: van een maan in synchrone rotatie zal altijd dezelfde zijde naar de planeet toe gericht zijn. Rechts: als de maan niet om haar as zou draaien. Credit: Stigmatella aurantiaca .

Planeten dicht bij hun ster hebben meestal ook een synchrone rotatie, zo laten waarnemingen aan exoplaneten zien. In ons eigen zonnestelsel heeft Mercurius een variant ervan, een 3-2 spin-baan resonantie, drie rotaties om z’n as staan gelijk aan twee omlopen om de zon. De aarde staat te ver van de zon voor zo’n synchrone rotatie. Venus zou er in theorie ook een moeten hebben, maar heeft er geen. Hoe kan dat? Venus doet er 225 dagen over om één keer om de zon te draaien. Zijn rotatieperiode daarentegen is 243 dagen, dus de siderische dag op Venus duurt langer dan het siderische jaar. En dan is die asrotatie ook nog eens retrograad, d.w.z dat de richting van de rotatie om de as tegengesteld is aan de beweging van de rotatie om de zon. Een recent onderzoek laat zien wat daar de mogelijke oorzaak van is: de dichte atmosfeer van Venus. Die atmosfeer, die vooral bestaat uit kooldioxide, is zeer heet en dicht en gedraagt zich superkritisch, zoals ze dat noemen, dat wil zeggen dat het gas zich gedraagt als een vloeistof. De rotatie van Venus mag langzaam gaan, maar de atmosfeer zelf heeft een veel grotere snelheid. Door de zonnewarmte draaien de bovenste lagen van de atmosfeer om de 4 dagen om Venus. Aan de oppervlakte veroorzaakt dit een stroperige weerstand (Engels: ‘drag’) op de planeet, waardoor de rotatie enigszins wordt vertraagd en de invloed van de zwaartekracht van de zon wordt verminderd. Met andere woorden, de dikke atmosfeer duwt Venus steeds weg van een gebonden, synchrone rotatie.

Deze dynamiek die we bij Venus zien zou ook kunnen plaatsvinden bij veel exoplaneten bij rode dwergsterren. We veronderstellen dat die planeten een synchrone rotatie hebben en dat ze aan de sterkant bloedheet zijn en aan de donkere kant ijskoud, maar wellicht wordt ook hun rotatie vertraagd. Hier het vakartikel over het onderzoek aan de invloed van de atmosfeer van Venus op diens rotatie, verschenen in Nature Astronomy.  Bron: Koberlein.

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: