Содержание
Астрономы увидели резкое потепление южного полюса Нептуна
Астрономы впервые надежно выявили субсезонную изменчивость свойств стратосферы Нептуна — в этом им помогли данные 17-летних наблюдений за ледяным гигантом при помощи наземных и космических телескопов. Оказалось, что за половину нептунианского лета стратосфера планеты в средних и умеренных широтах постепенно охлаждалась, а южный полюс резко потеплел за последние три года. Препринт работы доступен на arXiv.org.
Нептун является самой удаленной от Солнца планетой-гигантом, однако при этом обладает чрезвычайно динамичной атмосферой, в которой действуют мощные зональные ветра, а заметная эволюция метеорологических явлений, таких как высотные облака, способна протекать во временном масштабе нескольких дней. Кроме того, в течение нескольких лет могут наблюдаться изменения альбедо Нептуна, а также появление долгоживущих облаков и темных вихрей. При этом год на Нептуне длится 165 земных лет, из-за чего, как предсказывает теория, будет наблюдаться медленная изменчивость температуры и химического состава стратосферы на протяжении нескольких десятилетий.
Пока что у ученых мало данных о радиационных процессах и динамике температуры и химического состава нижней стратосферы и верхней тропосферы Нептуна — для этого необходимы наблюдения с высокой точностью, проводимые в среднем инфракрасном диапазоне волн, которые осложняются низкой температурой ледяного гиганта и его удаленностью от Земли.
Группа астрономов во главе с Майклом Романом (Michael Roman) из Лестерского университета в Великобритании опубликовала результаты анализа данных наблюдений за Нептуном, полученные в период с 2003 по 2020 год в среднем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed), установленного на телескопе наземного комплекса VLT, космического телескопа «Спитцер» и наземных телескопов «Субару», Кека, «Джемини-Север» и «Джемини-Юг». Целью работы было выявление долговременных и сезонных колебаний температуры и химического состава атмосферы Нептуна.
В 2005 году в южном полушарии Нептуна наступило лето, однако в период с 2003 по 2018 год средняя температура стратосферы снизилась, что отразилось на интенсивности излучения молекулярного водорода, метана, этана и дейтерированного метана (CH3D).
Меридиональный температурный контраст между более южным полюсом и экватором увеличился примерно с 8 кельвинов в 2003 году до 28 кельвинов в 2020 году. При этом в период с 2018 по 2020 год наблюдалось резкое потепление стратосферы вблизи южного полюса Нептуна — температура увеличилась со 152 до 163 кельвин. Это проявлялось как увеличение яркости южного полярного региона, в то время как средние и низкие широты планеты оставались более тусклыми, чем в предыдущие годы наблюдений.
Ученые пришли к выводу, что получили самые убедительные на сегодняшний день доказательства того, что на Нептуне действуют процессы, порождающие субсезонную изменчивость атмосферы как в глобальном, так и в региональном масштабе. При этом физический механизм, связывающий стратосферные температуры, тропосферные облака и туманы на разных высотах, до сих пор неизвестен, однако может быть связан со сменой сезонов, погодными изменениями или вариациями потока солнечного излучения.
Ранее мы рассказывали о том, как трехслойная модель дымки объяснила разницу в цвете Урана и Нептуна.
Александр Войтюк
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
На Нептуне зафиксированы неожиданные изменения температуры
8.6K
Like
Love
Haha
Wow
Sad
Angry
622
На Нептуне, как и на нашей планете, меняются времена года, однако каждое из них длится около 40 земных лет.
Наблюдения атмосферы Нептуна с помощью наземных телескопов на протяжении 17 лет выявили у нее внезапное падение глобальной температуры, за которым последовало резкое потепление в районе южного полюса планеты. Анализ данных представлен в журнале The Planetary Science Journal.
«Это случилось совершенно неожиданно. Так как мы наблюдали Нептун, когда в его южном полушарии начиналось лето, мы ожидали, что температура будет медленно расти, а не падать», – рассказывает Майкл Роман, ведущий автор исследования из Лестерского университета (Великобритания).
Снимок Нептуна, полученный космическим аппаратом NASA «Voyager 2» в 1989 году. Credit: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill
На Нептуне, как и на Земле, меняются времена года, однако каждое из них длится около 40 земных лет. С 2005 года в южном полушарии Нептуна стоит лето, и астрономы с интересом наблюдали за тем, как менялась температура планеты после летнего солнцестояния.
За 17 лет наблюдений было получено почти сто тепловых инфракрасных изображений Нептуна, сопоставление которых позволило более детально, чем когда-либо, выявить общие тренды в изменении температур на планете. Данные показали, что, несмотря на наступление лета в южном полушарии, последние два десятилетия на большей части Нептуна постепенно холодало.
Между 2003 и 2018 годами глобальная средняя температура его атмосферы упала на 8 градусов по Цельсию.
Тепловые изображения Нептуна, полученные между 2006 и 2020 годами. Credit: ESO/M. Roman, NAOJ/Subaru/COMICS
Затем в течение двух последних лет наблюдений астрономы неожиданно зарегистрировали резкое потепление в районе южного полюса Нептуна: между 2018 и 2020 годами температура быстро поднялась на 11 градусов по Цельсию. Хотя о существовании теплого околополярного циклона на Нептуне известно уже много лет, прежде на полюсе планеты никогда не наблюдалось столь быстрого потепления.
«Наши данные покрывают менее половины нептунианского лета, поэтому никто не ожидал увидеть столь сильных и быстрых изменений», – отметил Гленн Ортон, соавтор исследования из Лаборатории реактивного движения NASA.
Снимок Нептуна, полученный космическим телескопом «Hubble» 7 сентября 2021 года. Credit: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M.
H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL team
Изменения температуры на Нептуне оказались совершенно неожиданными, и астрономы пока не знают, что могло их вызвать. Причиной могут быть химические процессы в стратосфере планеты, случайные погодные изменения, или даже солнечный цикл.
Чтобы найти источник температурных колебаний, в ближайшие годы понадобятся новые исследования. Наземные телескопы следующего поколения смогут наблюдать подобные температурные изменения в больших подробностях, а космический телескоп «James Webb» позволит построить новые детальные химические и температурные карты атмосферы Нептуна.
«Думаю, Нептун кажется многим таким загадочным потому, что мы все еще так мало о нем знаем. Его атмосфера и ее изменения оказались сложнее, чем мы себе представляли», – заключил Майкл Роман.
Какова температура Нептуна? | Космос
Нептун, восьмая и последняя планета от Солнца, является одной из самых холодных. Но, несмотря на большое расстояние, планета претерпевает сезоны, как и Земля, создавая более теплые места на планете.
Тепловые изображения показывают температуры в верхней части тропосферы Нептуна (верхнее левое изображение), при этом самые высокие температуры наблюдаются на южном полюсе (см. рисунок вверху справа). Нижние два изображения показывают температуру на больших высотах в стратосфере Нептуна или нижних слоях атмосферы. (Изображение предоставлено VLT/ESO/NASA/JPL/Paris Observatory)
Ледяная атмосфера
Нептун — одна из двух планет, классифицируемых как «ледяной гигант». Как и Уран, его состав состоит из льдов в большей степени, чем газовые гиганты Юпитера и Сатурна.
Атмосфера Нептуна состоит преимущественно из водорода и гелия со следами метана, придающими голубоватый оттенок. В отличие от планет земной группы, Нептун и другие газовые гиганты по-прежнему содержат большую часть атмосферы, которая была у них при формировании. Смещение температуры и давления на разных высотах. Средняя температура в верхней части облаков составляет минус 346 градусов по Фаренгейту (минус 210 градусов по Цельсию).
Как и у других газовых гигантов, у огромной планеты нет твердой поверхности. Вместо этого газ простирается до водно-аммиачного океана, из которого состоит мантия планеты. Ученые определили «поверхность» Нептуна как область, где поверхностное давление эквивалентно давлению на Земле на уровне моря. Температура на этой «поверхности» составляет примерно минус 346 F (минус 201 C).
Средняя температура на планете минус 353 F (минус 214 C). Но, несмотря на то, что это самая далекая планета, она не самая холодная. Эта честь принадлежит седьмой планете, Урану, который находится ближе к Солнцу. Однако на таких огромных расстояниях два ледяных гиганта получают от звезды очень мало тепла. Температура Нептуна определяется больше движениями внутри него, чем солнечными лучами, движениями, которые Уран, похоже, не разделяет.
Долгое лето
Как и другие планеты Солнечной системы, Нептун не расположен полностью параллельно Солнцу. Вместо этого он наклонен на бок под углом 28,3 градуса (для сравнения, Земля наклонена под углом 23,4 градуса).
Этот наклон порождает времена года. Однако расстояние до Нептуна от Солнца огромно — в среднем планета находится на расстоянии 2,8 миллиарда миль (4,5 миллиарда километров) от дающей тепло звезды. В результате полюс, обращенный к Солнцу, достигает более высоких температур, чем остальная часть планеты, в течение четверти нептунового года или примерно 40 земных лет.
В 2007 году, когда южный полюс все еще был наклонен к Солнцу, ученые обнаружили, что верхний слой облаков в этом регионе был примерно на 50 градусов F (10 C) теплее, чем остальная часть планеты, что позволило утечке метана. выйти в космос.
Эти сезонные изменения также влияют на движение облаков в атмосфере.
— Нола Тейлор Редд, автор SPACE.com
Связанный:
- Насколько велик Нептун?
- Как далеко находится Нептун?
- Атмосфера Нептуна
- Из чего состоит Нептун?
- Как образовался Нептун?
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space.
com.
Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома. Подпишитесь на нее в Твиттере @NolaTRedd
Теплый Южный полюс? Да, на Нептуне!
Теплый Южный полюс? Да, на Нептуне!
18.09.07
ПАСАДЕНА, Калифорния — Международная группа астрономов обнаружила
что южный полюс Нептуна намного горячее, чем остальная часть планеты.
Они опубликовали первые температурные карты самой низкой части
атмосферу Нептуна, которые показывают, что этот теплый южный полюс обеспечивает
путь для выхода метана из глубоких слоев атмосферы.
«Температуры настолько высоки, что газ метан, который должен быть заморожен
в верхней части атмосферы Нептуна, в стратосфере, может просачиваться через
этого региона», — сказал Гленн Ортон из Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния.
Ортон является ведущим автором статьи, опубликованной в выпуске журнала Astronomy and Astrophysics от 18 сентября. Эти находки были сделаны с помощью Очень Большого Телескопа, расположенного в
Чили, управляемый Европейской организацией астрономических исследований в
Южное полушарие (известное как ESO).
Изображение справа: Эти тепловизионные изображения показывают «горячий» южный полюс на планете Нептун. Эти более высокие температуры обеспечивают возможность выхода метана из глубоких слоев атмосферы.
Изображение предоставлено: VLT/ESO/NASA/JPL/Paris Observatory
+ Полное изображение и подпись
+ Просмотреть версию изображения
В статье Ортон и его коллеги сообщают, что температура
южный полюс жарче, чем где-либо еще на планете, примерно на 10 градусов по Цельсию
(18 градусов по Фаренгейту). Средняя температура на Нептуне около минус 200
градусов Цельсия (минус 392 градуса по Фаренгейту).
Нептун, самая дальняя из известных планет нашей Солнечной системы, расположена примерно в 30 раз
дальше от Солнца, чем Земля.
Только около одной тысячной солнечного света
получаемая нашей планетой, достигает Нептуна. Тем не менее, небольшое количество солнечного света Нептуна
получает значительно влияет на атмосферу планеты.
Астрономы обнаружили, что эти колебания температуры согласуются с сезонными
изменения. Нептунианский год длится примерно 165 земных лет. На юге было лето
полюса Нептуна уже около 40 лет, и они предсказывают, что когда зима сменится летом
на северном полюсе из теплого северного полюса примерно через
80 лет.
«Южный полюс Нептуна в настоящее время наклонен к Солнцу, как и южный полюс Земли.
наклонена к солнцу летом в южном полушарии, — объясняет Ортон. — Но на
На Нептуне антарктическое лето длится 40 лет вместо нескольких месяцев, и много солнечного
подвод энергии в течение этого времени может привести к большой разнице температур между регионами.
при постоянном солнечном свете и при смене дня и ночи. Это вероятный фактор
На Нептуне самые сильные ветры среди всех планет Солнечной системы; иногда ветер
дует там со скоростью более 2000 километров в час [1240 миль в час]», — сказал Ортон.
Новые наблюдения также выявили загадочные высокоширотные «горячие точки» в стратосфере.
которые не имеют прямого аналога в атмосферах других планет. Астрономы считают
эта особенность была вызвана подъемом газа из гораздо более глубоких слоев атмосферы.
Метан не является основным компонентом атмосферы Нептуна, который, как планета-гигант,
в основном состоит из легких газов, водорода и гелия. Но это метан в Нептуне.
верхние слои атмосферы, поглощающие красный свет Солнца и отражающие синий свет
Солнце возвращается в космос, из-за чего Нептун кажется голубым.
Новые результаты получены на Очень Большом Телескопе и спектрометре для
средний инфракрасный диапазон, управляемый Европейской организацией астрономических исследований в Южном полушарии (известной как ESO).
Помимо Ортона, в команду астрономов входят Седрик Лейра и А. Джеймс Фридсон.
Лаборатории реактивного движения; Тереза Энкреназ из Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en
Астрофизика, Париж, Франция; Ричард Пуэттер из Центра астрофизики и
Космические науки, Калифорнийский университет, Сан-Диего; и Эрик Пантен из Центра атомных исследований.