Изменчивые атмосферы Урана и Нептуна

Два ледяных гиганта за пределами Сатурна межпланетным станциям удалось «посетить» лишь однажды. В 1986 году космический аппарат Voyager 2 совершил пролёт мимо Урана, а в 1989 — мимо Нептуна. Он сделал единственные детальные снимки этих далёких миров.

Изображения Нептуна показали изменчивую атмосферу с двумя тёмными вихрями. Уран однако оказался лишённым характерных черт. Но эти изображения только кратко отразили полную картину. Они не могли показать, как меняются атмосферы планет с течением времени, так же как один снимок Земли ничего не мог бы сказать метеорологам о погодных условиях на нашей планете.

С момента запуска космического телескопа «Хаббл» в 1990 году коллекции изображений далёких планет значительно пополнились. Ежегодное наблюдение за гигантскими мирами позволило астрономам изучать долгосрочные сезонные изменения и фиксировать временные погодные условия.

Новые снимки Нептуна и Урана были получены телескопом в рамках программы OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy), целью которой является изучение долгосрочных сезонных изменений, а также обнаружение кратковременных событий, таких как тёмные вихри на Нептуне. Так как эти вихри непродолжительны, в прошлом некоторые из них могли появляться и исчезать во время многолетних перерывов в наблюдениях за Нептуном. Программа OPAL гарантирует, что астрономы не пропустят новый вихрь.

Как и на Земле, на Уране и Нептуне есть времена года, которые, вероятно, определяют некоторые особенности их атмосферы. Однако они намного длиннее, чем на Земле, и охватывают не месяцы, а десятилетия. Анализ погоды на далёких планетах также поможет учёным лучше понять различия и сходства атмосфер планет Солнечной системы, включая Землю.

Одним из таких временных явлений стал тёмный вихрь на Нептуне, обнаруженный на его новом снимке. Тёмный вихрь на Нептуне появился во время летнего сезона в южном полушарии и стал четвёртым и последним тёмным вихрем, замеченным телескопом после 1993 года. Со времён работы аппарата Voyager 2 только у телескопа Hubble была чувствительность к синему свету, чтобы отследить мимолётные явления, которые появляются и быстро исчезают. Исследование, проведённое Калифорнийским университетом, показало, что каждые четыре-шесть лет на разных широтах появляются тёмные пятна и примерно через два года исчезают.

Последний вихрь был обнаружен в сентябре 2018 года в северном полушарии Нептуна. Он составляет примерно 11 000 км в диаметре.

Справа от тёмного пятна видны ярко-белые облака. Предыдущие вихри сопровождались похожими облаками. Они образуются, когда поток окружающего воздуха направляется вверх вдоль вихря и превращает газы в кристаллы метанового льда. Эти облака по форме напоминают те, что образуются над горами на Земле (хотя у Нептуна нет твёрдой поверхности). Длинное тонкое облако слева от тёмного пятна — только временная особенность, которая не является частью системы шторма.

Непонятно, как образуются эти вихри. Подобно Большому Красному Пятну Юпитера, они вращаются в антициклоническом направлении и, похоже, поднимают материал с более глубоких уровней в атмосферу ледяного гиганта.

Наблюдения телескопа показывают, что ещё в 2016 году рост облачности в данном регионе предшествовал появлению вихря. Вероятно, они образуются глубоко в атмосфере Нептуна и становятся видимыми только тогда, когда вершина вихря достигает больших высот.

Новый снимок Урана (слева), сделанный телескопом, показал, что на ледяном гиганте всё-таки есть особенные явления. На снимке Урана также обнаруживается доминирующая особенность: большую часть изображения занимает широкая яркая полярная шапка, расположенная на северном полюсе. Возможно, она образуется из-за сезонных изменений в атмосфере, поэтому сейчас стала заметнее, чем в предыдущих наблюдениях, сделанных аппаратом Voyager 2 в зимний период, когда планета выглядела непримечательно.

Учёные считают, что эта особенность является результатом уникального вращения Урана. В отличие от любой другой планеты Солнечной системы, Уран практически «лежит на боку». Из-за этого аномального наклона летом на планете Солнце светит почти прямо на северный полюс и никогда не садится. Уран сейчас приближается к середине летнего сезона, и область полярной шапки становится всё более заметной. Она могла образоваться в результате сезонных изменений циркуляции атмосферы.

Рядом с облачной шапкой находится большое сжатое метаново-ледяное облако, которое иногда становится таким ярким, что его могут запечатлеть астрономы-любители. К северу от экватора видна узкая полоса облаков. Небольшая ширина подобных полос является загадкой, так как на Уране и Нептуне очень широкие ветровые потоки.

Обе планеты классифицируются как ледяные гиганты. У них нет твёрдой поверхности, а, скорее, оболочки из водорода и гелия, которые, как предполагают, находятся над внутренним водным (ледяным) слоем. Вода, в свою очередь, возможно, окружает твёрдое ядро. Атмосферный метан поглощает красный свет, а сине-зелёный свет рассеивает обратно в космос, придавая планетам голубой оттенок.

Источник: hubblesite.org/…

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *