Нептун в разгар лета: «горячий» южный полюс

Сравнение температурных профилей атмосферы Нептуна, полученных в 1989 году "Вояджером-2", с данными, собранными наземными телескопами в 2003-2007 годах, указало на формирование "горячего пятна" в южной околоплярной области планеты.

Владислава Ананьева

Нептун – самая далекая «классическая» планета Солнечной системы. Несмотря на то, что поток солнечной энергии на орбите Нептуна в 900 раз меньше, чем на орбите Земли, эта планета демонстрирует бурную метеорологическую активность: в атмосфере быстро появляются и исчезают облака, темные овалы соответствуют областям, охваченным мощными ураганами, воздушные зональные течения образуют длинные облачные ленты. В отличие от Урана Нептун излучает в космос почти в 2 раза больше энергии, чем получает от Солнца.

В 1989 году мимо Нептуна пролетел «Вояджер-2», ставший единственным космическим аппаратом с Земли, посетившим эту планету. Он показал необычное распределение тепла в ее атмосфере: самыми теплыми на Нептуне оказались экваториальные области и зоны вблизи полюсов, а самыми холодными – средние широты.

Орбитальный период Нептуна близок к 165 годам, поэтому смена сезонов на нем происходит очень медленно. 1989 год соответствовал началу лета в южном полушарии, а в 2005 году там было летнее солнцестояние. Сравнивая данные, полученные «Вояджером», с наземными наблюдениями, проведенными в 2003-2007 годах, ученые пытаются обнаружить неторопливые сезонные изменения, происходящие на самой далекой «большой» планете Солнечной системы.
Наблюдения Нептуна с Земли или с околоземной орбиты затруднены вследствие его удаленности, поэтому для этих наблюдений используются крупнейшие телескопы. Нептун наблюдали из космоса на Хаббле, Спитцере, Гершеле и AKARI, а также на Кеке, VLT и других наземных телескопах.

В среднем инфракрасном диапазоне самыми заметными спектральными особенностями Нептуна являются полосы метана (на волне 7.7 мкм) и этана (на волне 12 мкм). Изучение профилей этих полос позволяет прозондировать тропосферу и стратосферу Нептуна.
Ниже приведен температурный профиль атмосферы Нептуна по данным разных авторов.

В тропопаузе (самой холодной области атмосферы) температура воздуха на 45° южной широты составляла 51К, поднимаясь до 56-57К на экваторе и до 56К на южном полюсе. Такая необычная картина объясняется подъемом (и одновременно адиабатическим охлаждением) газа из глубин Нептуна в средних широтах и его опусканием (с адиабатическим нагреванием) на экваторе и полюсах. На уровне давления в 1 атм. температура воздуха близка к 68К.

: Снимки Нептуна на разных длинах волн среднего инфракрасного диапазона, полученные наземными телескопами Кек, Gemini и VLT. Пятнышко правее и ниже планеты показывает изображение точечного источника (фоновой звезды). Север Нептуна расположен сверху, в соответствии с координатной сеткой, показанной в третьем ряду.

Сравнение температурных профилей атмосферы Нептуна на разных широтах, вычисленных по данным «Вояджера-2», с аналогичными профилями, полученными в наземных наблюдениях в 2003-2007 годах, показано на рисунке ниже.

Видно, что главным изменением за прошедшие ~15 лет стало усиление «горячего южнополярного пятна», которое хорошо видно на наземных ИК-снимках. Во время летнего солнцестояния на уровнях давлений 10-100 мбар температура воздуха в районе полюса (южнее 70° южной широты) на 7-8К превысила температуру окружающих областей, и на 5-6К – по всей глубине атмосферы от 0.1 до 200 мбар. Выше, в стратосфере, в области с давлениями ниже 0.1 мбар, температурный профиль становится изотермическим и не меняется со временем (по крайней мере, на масштабах ~20 лет). С учетом погрешностей измерений можно сказать, что температура стратосферы на уровне давления 1 мбар если и изменилась, то не больше, чем на 5К, а температура на уровне 0.1 мбар осталась неизменной с точностью ±3К. Также не изменились с 1989 года по 2003-2007 годы средние зональные температуры в тропосфере.

С чем связано появление «горячего пятна» вблизи южного полюса Нептуна, пока не очень ясно. По всей видимости, там сформировалась атмосферная воронка циклонического типа, где воздушные массы, закручиваясь, опускаются вниз и нагреваются. Прояснить этот вопрос помогут дальнейшие наблюдения.

Источник: http://arxiv.org/pdf/1311.7570v1.pdf

<- назад в: Новости

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:

Забыли пароль?

Альмукантарат

(араб.) Параллельная математическому горизонту (см. Горизонт, математический) окружность на небесной сфере, т.е. окружность равных высот... [далее]

Сайт разработан и поддерживается лабораторией 801 Института космических исследований Российской академии наук.
Подбор материалов - Н.Санько

Полное или частичное использование размещённых на сайте материалов
возможно только с обязательной ссылкой на сайт Секция Солнечная система Совета РАН по космосу.

Солнечная система

Нептун в разгар лета: «горячий» южный полюс

Комментарии

Комментарии

Вход в систему