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LOS VORTICES A ALTA RESOLUCION. MORFOLOGIA

Las imágenes tomadas del archivo del HST con la WFPC2 y liberadas tras el año de moratoria científica que se han utilizado en este estudio, abarcan desde 1994 a 1997. Las tomas de más alta resolución y que son comparables en calidad a las enviadas por los Voyager antes de su máximo acercamiento al planeta, presentan una resolución típica de 190 kmpix-1 (Simon, 1999).

Por un lado se han efectuado mediciones sobre las dimensiones de los vórtices para luego extraer valores promedio, y por otro se han examinado las principales características morfológicas. Las mediciones siempre se han realizado con el filtro azul a 410 nm, que es a la longitud de onda a la cual los detalles se muestran mejor contrastados. Para estudiar la morfología se ha procedido a examinar imágenes a 410, 547, 673 y 890 nm con el fin de comprobar el comportamiento del albedo a diversas longitudes de onda.

En la Figura 9 puede verse un vórtice típico de la NTBs, en el que se indican cómo se han efectuado las medidas de los tamaños N-S y E-W. En la Tabla 3 se dan las dimensiones de todos los vórtices en grados de longitud y latitud planetográfica, así como sus dimensiones en kilómetros y su excentricidad e suponiendo que los detalles poseen forma elíptica, lo cual supone una aproximación muy simple.

Figura 9. Estimación de las longitudes N-S y E-W de un vórtice típico. Es evidente que en ocasiones es difícil decidir cuales son los límites del vórtice, sobre todo en la medida E-W, donde no está claro en qué punto el detalle se funde con el límite sur de la NTBs.

 

Detalle

Tamaño N-S

Tamaño E-W

Extensión N-S

Extensión E-W

Excentricidad (e)

1

2.66 ±0.20

5.35 ± 0.96

3.300 ± 250

6.100 ± 1.100

0.84

2

2.50 ±0.46

4.97 ± 1.49

3.100 ± 600

5.700 ± 1.700

0.84

3

2.25 ±0.27

6.03 ± 1.63

2.800 ± 350

6.900 ± 1.900

0.91

4

2.53 ±0.20

6.14 ± 1.20

3.200 ± 250

7.000 ± 1.400

0.89

5

2.65 ±0.33

6.04 ± 1.24

3.300 ± 400

6.900 ± 1.400

0.88

6

2.49 ±0.34

5.63 ± 1.52

3.100 ± 450

6.500 ± 1.700

0.88

7

2.78 ±0.37

5.79 ± 1.56

3.500 ± 500

6.600 ± 1.800

0.85

Tabla 3. Medidas de los tamaños de los distintos vórtices de larga vida de la NTBs. Tanto los tamaños N-S como E-W se dan en grados, y la extensión en kilómetros.

En promedio se obtiene que el detalle típico posee unos 5º.7 de extensión en longitud y 2º.6 en latitud, lo cual representa unas dimensiones para el eje mayor de unos 6.500 km y de unos 3.200 km para el eje menor, lo que da una excentricidad de 0.87 (Figura 10). Es interesante apuntar que Reese y Smith (1966), dan unos tamaños para el "spot" que observaron de unos 6.000 km, tamaño que se asemeja al de las manchas observadas actualmente. En cuanto a la excentricidad, se aprecia que es parecida a la de otros vórtices jovianos clásicos. Por ejemplo la GRS y la WOS BC cuando fueron vistas por los Voyager arrojaron unas excentricidades de 0.89 y 0.80 respectivamente (Mitchell y col., 1981). Para la WtrO se observó que e se encontraba entre 0.77 y 0.83 (Sanchez-Lavega y col., 1998).

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Figura 10. Tamaño y situación sobre el perfil de vientos zonales de un vórtice "medio". La barra roja representa la extensión en latitud del vórtice. El perfil de vientos zonales de color verde es el obtenido según técnicas que se explicarán más adelante a partir de imágenes tomadas por la WFPC2 a bordo del HST.

En el cálculo del tamaño de los vórtices se tuvo en cuenta la forma elipsoidal del planeta resultando:

1º de longitud (en kilómetros) = 1266.2cos(f) – 21.7cos(3 f)

y que

1º de latitud planetográfica f (en kilómetros) = 1201.9 – 124.3cos(2 f)

Se realizaron diversas observaciones morfológicas de las que cabe destacar las siguientes:

1) Aunque los vórtices presentan casi siempre un albedo bajo en azul (410nm) que los hace contrastar con el fondo más claro, suelen presentar fuertes variaciones de reflectividad en otras longitudes de onda como son en el rojo (673nm) y en la banda de absorción del metano a 890nm. Este comportamiento explica porque a veces éstos se hacen prácticamente invisibles desde Tierra aunque realmente sigan presentes. En la Figura 11a puede verse que el vórtice 7, mientras que era bien contrastado a 673nm el 17 de febrero de 1995, era prácticamente invisible incluso a la alta resolución del HST 8 mese más tarde, al ser su albedo del mismo orden que el de la NTrZ. Puesto que las imágenes de mayor resolución tomadas desde tierra son en luz roja (por ejemplo con el telescopio planetario de 1 m de Pic du Midi), es poco probable que fuese visible en este caso. En la banda de 890nm también se observan fluctuaciones de albedo pero menores que en rojo. La Figura 11b es un ejemplo muy claro de este fenómeno, donde se muestra que en ocasiones pueden incluso desaparecer a determinadas longitudes de onda. Reese y Smith (1966), también indican que el detalle de larga vida que observaron en la NTBs, era prácticamente invisible en V y R, pero bien detectable en azul y violeta. Mediciones fotométricas sin calibrar realizadas sobre imágenes con el histograma modificado debido a un pretratamiento de realce de contraste, sugieren que en azul el brillo por unidad de superficie de los vórtices puede ser del orden de 0.6 magnitudes más débil con respecto al techo de nubes de la NTrZ, mientras que en rojo es de tan sólo unas 0.1 magnitudes, lo que justifica por qué los vórtices son casi invisibles a longitudes de onda más largas.

2) En ocasiones los vórtices de larga vida se ven seguidos por otros vórtices más pequeños que sólo son visibles en las imágenes de alta resolución del HST pero no desde tierra, como es el ejemplo del detalle 1 (Figura 12), el cual ha presentado en las imágenes de alta resolución y durante más de un año pequeños vórtices "aguas abajo", desde el punto de vista de deriva del detalle más importante. En algunas ocasiones estos vórtices han sido suficientemente importantes como para verse desde tierra.

3) En muchos casos, los vórtices muestran una estructura claramente en anillo. También es constante la visión de filamentos que se prolongan desde el mismo detalle hacia latitudes más meridionales cruzando la NTrZ, posiblemente formados por materia arrancada debido a la fuerte cizalladura que ejercen los vientos zonales. La Figura 13 muestra algunos de estos fenómenos.

Figura 11. a, izquierda), cambios de albedo de un mismo detalle en azul (410nm), rojo (673nm), y en la banda de 890nm de absorción del metano. b, derecha), los cambios de albedo pueden hacer que los detalles prácticamente se hagan invisibles a longitudes de onda más largas, como se muestra en este ejemplo del HST.

 

 

 

 

 

Figura 12. Imágenes en luz azul (410nm) del detalle 1 en diferentes instantes, donde se aprecia la presencia de otros vórtices más pequeños.

4) Finalmente, y tal y como se aprecia en las figuras 11 y 13, los detalles suelen presentar un albedo bajo en la banda principal de absorción del metano, lo que sugiere que se trata de estructuras nubosas que no deben extenderse muy por encima del techo de nubes circundante, al contrario de lo que ocurre, por ejemplo, con la mancha roja.

 

 

 

 

Figura 13. Estructuras en anillo y filamentos visibles en un par de vórtices a distintas longitudes de onda. Las longitudes de onda centrales de los diferentes filtros son las mismas que las de la Figura 13.

 

VORTICIDAD EN LA NTBs