< MRO заснял марсоход Curiosity, карабкающийся по склонам горы Шарпа

Об облаках и надоблачной дымке в атмосфере Нептуна

Наблюдения Нептуна с помощью телескопа Кек II позволили восстановить высотную структуру облаков и надоблачной дымки в атмосфере планеты.

---

Владислава Ананьева

Единственным космическим аппаратом, сблизившимся с Нептуном, был «Вояджер-2», и произошло это в августе 1989 года, т.е. 28 лет назад. С тех пор восьмую планету Солнечной системы изучают только дистанционно – с Земли или околоземной орбиты, что существенно ограничивает наши знания.

25 и 26 июля 2009 года были проведены наблюдения Нептуна с помощью спектрографа OSIRIS, установленного на 10-метровом телескопе Кек II. Пространственное разрешение спектрографа составило 0.035 угловых секунд на пиксель, спектральное – 3800 в инфракрасных полосах H (1.47-1.80 мкм) и K (1.97-2.38 мкм). Авторы исследования сконцентрировали свое внимание на изучении темной в ИК-лучах широтной полосы, расположенной между 2° и 12° северной широты. В этой полосе нет ярких высотных облаков – наиболее заметных особенностей на диске Нептуна.

26 июля 2009 года Нептун находился на расстоянии 29.1 а.е., его угловой диаметр достигал 2.35 секунд. Таким образом, пространственное разрешение при наблюдениях составило 740 км на пиксель в центре диска планеты, а сам диск имел поперечник 67 пикселей. Ближайшая к Земле точка имела координаты 28.7° южной широты, 152° долготы при наблюдениях в полосе H и 126° долготы при наблюдениях в полосе K. Фазовый угол составил 0.7° (практически «полнонептуние»). 

Для восстановления высотной структуры облаков авторы воспользовались моделью атмосферы Нептуна, ограниченной диапазоном давлений с 20 бар по 10^-5 бар и разделенной на 100 слоев.

Главным источником непрозрачности в атмосфере Нептуна оказался слой плотных (оптическая толщина 5 ⁺⁴/_-2) компактных по вертикали облаков, расположенных на уровне давления около 3 бар и состоящих, по всей видимости, из замерзшего сероводорода. Альбедо облачных частиц сравнительно низкое (0.45 ± 0.01), характерный размер частиц близок к 1 мкм. Выше облаков лежит слой протяженной надоблачной дымки, начинающийся в верхней тропосфере на уровне давления ~0.6 бар и простирающийся в стратосферу. Частицы дымки мелкие (характерный размер ~0.1 мкм) и яркие (альбедо 0.91 ± 0.06). Рассмотрев несколько других темных областей на диске Нептуна, расположенных на широтах от 20° северной широты до 87° южной широты, авторы исследования нашли, что оптическая толщина этой надоблачной дымки уменьшается в 2-3 раза в средних и высоких широтах южного полушария относительно приэкваториальных широт.

Также авторы изучили профиль содержания метана в тропосфере Нептуна (в темной полосе 2-12° с.ш.) и нашли, что «относительная метановая влажность» там очень низкая – ниже 10%. Это согласуется с отсутствием в этой полосе ярких метановых облаков, которые конденсируются обычно при давлениях ~1.5 бар и температуре 80К. 

Общая картина циркуляции воздуха на Нептуне выглядит так – воздушные массы поднимаются в средних широтах северного и южного полушарий и опускаются на экваторе и вблизи полюсов. На Уране общая картина циркуляции атмосферы другая – воздух поднимается на экваторе и опускается у полюсов. Впрочем, истинная картина глобальной циркуляции на обеих планетах может оказаться значительно сложнее.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1706.05049.pdf

---