En resumen:
- La rotación del campo magnético planetario está, por definición, directamente relacionada con la velocidad de rotación planetaria, por lo que también se ralentizaría en la misma cantidad
- La periodicidad de las ondas de radio jovianas observadas en la Tierra disminuiría en la misma cantidad
- Habría grandes cambios en los movimientos orbitales de las lunas de Júpiter.
- Habría grandes cambios en la configuración de la atmósfera de Júpiter
Esta es una respuesta bastante larga (disculpas por errores tipográficos), ¡pero mis puntos principales están en negrita !
Se cree que los cambios en la velocidad de rotación planetaria (duración del día) en la Tierra tienen lugar en diferentes escalas de tiempo y se pueden conectar a una variedad de factores. En todos los casos, el mecanismo asociado con aumentos o disminuciones en la rotación es el intercambio de momento angular entre dos componentes del sistema planetario.
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Esto se debe al principio de conservación del momento angular , que estipula que:
Si no se aplica un par neto externo a un sistema cerrado, tanto la dirección como la magnitud del momento angular total del sistema, L , permanecen constantes.
L = Jω
donde J es el momento total de inercia y ω, la velocidad angular total.
Para un sistema planetario, sin cambio en J (es decir, sin cambio en su distribución de masa), L permanece constante incluso si ω de una parte constituyente cambia; sin embargo, para lograr este equilibrio, debe haber un cambio complementario en el ω de otra parte del sistema: un intercambio de momento angular.
En la Tierra, los cambios en la duración del día (aumentos y disminuciones) se han asociado con el intercambio de momento angular entre el interior del planeta y: la atmósfera (por ejemplo, Gross et al., 2004 ); los océanos (por ejemplo, Marcus et al., 1998 ); la Luna a través de los pares de marea (por ejemplo, Stephenson y Morrison, 1995 ); y cambios en el núcleo (por ejemplo, Mound y Bu et et, 2003 ).
Entonces, volviendo a la pregunta en la mano …
Si la tasa de rotación de Júpiter se desacelerara, debe haber un cambio en otro lugar del sistema joviano para compensar este cambio y conservar el momento angular total …
… pero vale la pena considerar brevemente lo que queremos decir con “la tasa de rotación de Júpiter”. Actualmente definimos la tasa de rotación de Júpiter.
Para los planetas terrestres, como la Tierra y Marte, el tiempo necesario para un día se puede establecer simplemente rastreando las características de la superficie en el marco solar y alrededor del eje de rotación. En contraste, Júpiter tiene un exterior turbulento y fluido. El seguimiento de las nubes en el siglo XVII llevó a definir los períodos de rotación del Sistema I y del Sistema II y permitió los primeros estudios de la dinámica atmosférica; Sin embargo, se ha demostrado que es difícil resolver el verdadero movimiento interior a granel, análogo a un día terrestre.
Para restringir mejor la velocidad de rotación de Júpiter, se ha empleado un enfoque alternativo, utilizando la observación remota de ondas de radio emitidas por el sistema joviano. Estas ondas de radio son emitidas principalmente por los cinturones de radiación magnetosférica y fueron observadas por primera vez por Burke y Franklin (1955). Los autores notaron una periodicidad de ’10 horas en la señal de radio y lo atribuyeron al movimiento del plasma, estando intrínsecamente vinculado al campo magnético planetario de Júpiter a través de la fuerza de Lorentz. Esto crea una ciclicidad en las señales de radiotelescopio observadas desde la Tierra (Sistema III), que tomamos como una rotación planetaria.
Como consecuencia, el período de rotación de Júpiter se define como el período de rotación del campo magnético de Júpiter.
Entonces, si hay una disminución de la rotación de Júpiter en un 1%, esta es una disminución del 1% en la velocidad a la que gira el campo magnético planetario. Veríamos esto en la Tierra como un cambio en las señales de radio que emite el planeta (el período de su ciclicidad aumentaría).
Ahora, volviendo a la idea del intercambio de momento angular …
En Júpiter, dos mecanismos obvios de intercambio de momento angular, análogos a los observados en la Tierra, que pueden estar relacionados con los cambios en la duración del día son:
a) La transferencia del momento angular entre Júpiter y sus lunas.
b) La transferencia del momento angular entre el interior de Júpiter y su atmósfera.
Pero, ¿qué tipo de efecto veríamos en estos con una disminución del 1% en la tasa de rotación?
a) Si suponemos que el momento de inercia de Júpiter y sus lunas es constante (es decir, su masa / forma no cambia), entonces si hay un cambio en la duración del día de Júpiter, esto podría compensarse con un cambio en el movimiento orbital de las lunas (ad viceversa).
Lainey y col. (2009) estimaron los cambios en los movimientos orbitales de los satélites al evaluar el alcance de la disipación de las mareas en Io y Júpiter, considerando el presupuesto energético interno y el flujo de calor superficial de las lunas galileanas.
Sus resultados sugirieron que Ganímedes y Europa se están alejando lentamente de Júpiter y ahora se encuentran a 125 km y 365 km más lejos de Júpiter que en 1891; en contraste, la interacción de las mareas con Io ha provocado un movimiento neto conjugado hacia adentro del satélite en 55 km.
Podemos usar esta información para aproximar lo que esto podría haber significado para la tasa de rotación de Júpiter, ¡aunque no voy a entrar en detalles!
Los resultados muestran que para los movimientos de estas 3 lunas grandes, está viendo un cambio de duración del día en la región de 8 × 10 ^ −9 segundos por rotación. Eso es un cambio de 0.00000008 segundos en un período de rotación de 9 h 55 min 29.711 segundos (¡o 35729 segundos!).
Esta es una CANTIDAD MINISCULAR, no cerca de la disminución sugerida del 1% en la velocidad de rotación sugerida. ¿Se imagina qué tan grande sería el cambio en los movimientos orbitales si hubiera un cambio del 1%?
Entonces sí, un cambio en la velocidad de rotación tan grande como 1% ciertamente afectaría el movimiento y la posición de las lunas de Júpiter.
b) Las bandas atmosféricas de Júpiter se con fi rmaron primero para correlacionarse con la presencia de vientos zonales por Pioneer 10: las zonas de colores más claros están unidas por un chorro hacia el este en el lado norte y un chorro hacia el oeste en el lado sur, mientras que lo contrario es cierto para el cinturones más oscuros. La misión Voyager amplió nuestra percepción de esto, confirmando que los chorros se extienden a altas latitudes y que son altamente estables, cambiando poco en los 4 meses entre las dos sondas Voyager 1 y Voyager 2 que pasan por el planeta ( Limaye , 1986).
A lo largo de los años, se han compilado varios perfiles de estos jets, los vientos zonales para Júpiter en diferentes momentos, utilizando datos / imágenes de naves espaciales (por ejemplo, Voyager 2 en Limaye (1986)) y el telescopio espacial Hubble (por ejemplo, García-Melendo y Sánchez -Lavega (2001)). Los resultados muestran que, aunque estables, ha habido cambios medibles en la velocidad y la configuración del viento con el tiempo.
¿Porque es esto importante?
Cualquier cambio en los vientos tiene un efecto obvio en la velocidad angular general de la atmósfera; Si suponemos que el momento de inercia de la atmósfera y el interior planetario se mantiene constante, entonces debe haber un cambio en la velocidad angular del interior planetario para compensar y conservar el momento angular total del sistema (y viceversa).
Podemos usar esta información y los dos perfiles mencionados anteriormente para aproximarnos cómo podría haber cambiado la duración del día … y saltar al final …
El intercambio de ímpetu angular entre la atmósfera y el interior a granel parece capaz de generar grandes cambios en la duración del día, incluso si consideramos que la atmósfera solo se extiende al pequeño% superior del planeta (como ahora se cree que es el caso, gracias a la misión Juno).
Por el contrario, los cambios en la duración del día (velocidad de rotación) afectarían dramáticamente la configuración atmosférica y las velocidades del viento.
