Среда, 19.06.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Наблюдая за вулканами Ио
12.11.2016 00:20 Давность: 3 yrs
Категория: Уран
Количество просмотров: 1426

«Хаббл» и наземные телескопы наблюдают облачную штормовую систему на Уране



Изучение морфологии и спектров ярких облаков на Уране позволяет сделать выводы об их составе, протяженности, оптической толщине, и исключить некоторые гипотезы об их природе.


Владислава Ананьева

Хотя Уран считается самой спокойной планетой-гигантом Солнечной системы, в его атмосфере тоже случаются шторма и возникают яркие облачные системы. Только один раз космический аппарат с Земли сблизился с Ураном – это был «Вояджер-2», пролетевший мимо седьмой планеты Солнечной системы в январе 1986 года. С тех пор изучение Урана ведется исключительно дистанционными методами – с помощью наземных и космических телескопов.

Для наблюдений за внешними планетами Солнечной системы, рядом с которыми в настоящий момент нет орбитальных аппаратов, была разработана программа OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy). В рамках этой программы космический телескоп им. Хаббла в ноябре 2014 года наблюдал Уран, в начале 2015 года – Юпитер, в сентябре 2015 года – Нептун. С 2018 года планируются и наблюдения Сатурна.

«Хаббл» провел наблюдения Урана 8-9 ноября 2014 года с помощью третьей широкоугольной камеры (WFC3). Наблюдения велись в течение 32.6 часов, т.е. 1.9 оборотов планеты вокруг своей оси, в семи полосах видимого и инфракрасного диапазона. Примерно в это же время (31 октября и 11 ноября 2014 года) Уран наблюдали с помощью спектрометра SINFONI, установленного на VLT. Несмотря на применение систем адаптивной оптики, пространственное разрешение SINFONI составило 0.1 секунд дуги, что при диаметре диска Урана 3.7 угловых секунд давало довольно грубое изображение. Низкое пространственное разрешение наземных наблюдений отчасти компенсировалось высоким спектральным разрешением в диапазоне 1.436-1.863 мкм. Напротив, пространственное разрешение снимков «Хаббла» достигало 0.04 угловых секунд на пиксель в фиолетовых лучах и 0.05 угловых секунд – в желтых (0.6 мкм). Таким образом, наземные и космические наблюдения прекрасно дополняли друг друга.

Уран на снимках «Хаббла». Съемка велась в лучах с длиной волны (слева направо): 467 нм, 547 нм, 619 нм, 658 нм, 727 нм, 845 нм и 924 нм.

Еще в августе 2014 года на Кеке в атмосфере Урана на 30-40° северной широты были обнаружены штормовые облачные системы. В сентябре этого же года их наблюдали даже опытные любители астрономии. Не рассеялись эти облака и к ноябрю. Совместный анализ наземных и космических наблюдений и сравнение полученных данных с моделями атмосферы Урана и облачных структур позволил уточнить свойства штормовых систем и основного (самого нижнего) облачного слоя.

Итак, лучше всего данные описываются трехслойной моделью. Глубже всего (на уровне давлений 1.6-2 бар) расположен основной слой облаков – тонкий в вертикальном направлении, но оптически толстый (непрозрачный), сквозь который проходит не более 1% солнечного света. Размеры частиц в основном облачном слое составляет всего 0.1 мкм, но не исключены и более крупные частицы. Они лучше рассеивают коротковолновые (синие) лучи, но поглощают длинноволновые (красные), и потому имеют синий цвет. 

Выше располагаются отдельные белые облака из замерзшего метана. Основание метановых облаков находится на уровне давления 1.23 бар, но вверх они могут простираться на разную высоту. Размеры частиц там составляют ~0.5 мкм. 

Все это погружено в тонкую тропосферную дымку с размерами частиц ~0.1 мкм, которая продолжается и в стратосферу. 

Зависимость глубины, на которую в атмосферу Урана проникает 50% лучей, от длины световой волны. В верхнем левом углу показана спектральная чувствительность и ширина пропускания фильтров «Хаббла», использованных при наблюдениях Урана. Голубой и малиновой линиями показаны диапазоны чувствительности спектрографа SpeX, установленного на наземном ИК-телескопе IRTF, и спектрометра SINFONI, установленного на VLT.

Природа метановых облаков остается неясной. Авторы работы утверждают, что полученные ими данные исключают конвективное происхождение этих облаков, аналогичное грозовым облакам на Земле или гигантскому шторму 2010-го года на Сатурне. Несмотря на свою видимую яркость, метановые облака полупрозрачны, их оптическая толщина на волнах 467 нм (синие лучи) близка к единице. Плотные, протяженные в вертикальном направлении грозовые облака должны быть непрозрачны в широком диапазоне длин волн. Морфология облаков (исследователи подробно обсуждают ее в своей работе) также исключает их конвективное происхождение.

Для дальнейшего и более подробного изучения Урана и его атмосферы авторы считают крайне желательным отправить к седьмой планете Солнечной системы орбитальную миссию.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1611.03257.pdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Антропный принцип

(от греч. anthropos - человек) Антропный принцип состоит в том, что Человек наблюдает Вселенную такой, какая она есть. Если бы Вселенная была другой, то Человека не было бы... [далее]

Rambler's Top100