Изображение предоставлено NASA
Когда космический корабль Voyager пролетел мимо Сатурна в 1980/81 году, они разогнали экваториальные ветры окруженных планет со скоростью 1700 км / ч. Хотя экваториальные ветры замедлились, другие джеты, находящиеся дальше от экватора, все еще движутся с той же скоростью. Это привело астрономов к мысли, что замедление связано со сменой времен года на Сатурне.
Сатурн, одна из самых ветреных планет, в последнее время неожиданно и резко изменила погоду: ее экваториальные ветры уменьшились с быстрых 1700 км / ч во время облета космического корабля Voyager в 1980-81 годах до скромных 990 км / ч с 1996 по 2002. Это замедление ветра было обнаружено испано-американской группой ученых, включая Ричарда Френча из Уэлсли-колледжа в штате Массачусетс, которые сообщают о своих выводах в выпуске журнала «Природа» от 5 июня. (5 июня 2003 г., т. 423, с. 623-625)
Используя изображения космического телескопа Хаббла (HST) с изображением планеты-гиганта в кольце, ученые (А. Санчес-Лавега, С. Перес-Ойос, Дж. Ф. Рохас и Р. Хуесо из Университета Паис Васко в Бильбао, Испания, и французы из Уэлсли-колледжа). ), измерил движения облачных особенностей и штормовых систем на кольцевой планете-гиганте.
«Одна из главных загадок в науках об атмосфере - это то, почему планеты-гиганты Юпитер и Сатурн - огромные сферы, состоящие в основном из водорода и гелия, - имеют чередующийся характер ветров восток-запад, которые меняются в зависимости от широты», - объясняет Френч. «В отличие от ветров на земных планетах, таких как Земля, которые питаются главным образом солнечным светом, ветры на гигантских планетах имеют дополнительный источник энергии в виде тепла, которое выходит из их глубинных недр. Несмотря на то, что сила этого внутреннего тепла - лишь малая доля солнечного света на Земле, ветры гигантских планет в десять раз интенсивнее земных ».
Роль этих внутренних источников энергии в поддержании этих сильных ветров на гигантских планетах и понимании того, почему максимальная скорость достигается на экваторе, представляет собой серьезную проблему для теорий атмосферного движения на планетах и звездах.
В настоящее время существует два совершенно разных объяснения системы джетов на планетах-гигантах. С одной стороны, считается, что ветры очень глубоко проникают во внутреннее пространство планеты, используя тепло, выделяемое планетой, для управления их движениями. С другой стороны, атмосферная циркуляция моделируется как на планетах земного шара, управляемых солнечным теплом, откладывающимся в поверхностном верхнем слое атмосферы. Оба объяснения имеют важные недостатки, и ни одно из них не может объяснить сильные экваториальные ветры.
Одним из способов проверки этих моделей является анализ долговременного поведения ветров путем измерения их чувствительности к изменениям количества солнечного света из-за сезонных воздействий или других воздействий. Предыдущие исследования показали, что ветры Юпитера довольно устойчивы и не чувствительны к сезонным изменениям, но мало что было известно о Сатурне, характеристики приглушенных облаков которого гораздо сложнее измерить.
Используя возможности высокого разрешения широкоугольной планетарной камеры на борту HST, испано-американская команда смогла отследить достаточное количество облачных элементов в Сатурне, чтобы измерить скорость ветра в широком диапазоне широт. Экваториальные ветры, измеренные в 1996-2001 гг., Вдвое слабее, чем в 1980-81 гг., Когда космический корабль Voyager посетил планету. Напротив, ветреные струи вдали от экватора оставались стабильными и демонстрируют сильную симметрию полушария, которой нет у Юпитера.
Различное поведение ветров Сатурна может иметь простое объяснение, отмечают ученые. Длинный сезонный цикл в атмосфере Сатурна (один год Сатурна составляет около тридцати земных лет) и экваториальное затенение гигантскими кольцами планеты могут объяснить внезапное замедление экваториальных ветров. Вместо того, чтобы быть привязанными к глубокой внутренней части Сатурна, вызванной главным образом внутренним теплом, экваториальные ветры могут быть частично поверхностным явлением, подверженным влиянию сезонных колебаний солнечного света. Фактически, экваториальная область Сатурна была местоположением гигантских штормовых систем, таких как те, которые наблюдались в 1990 и 1994 годах. Эти штормы, возможно, вызвали сильные динамические изменения, возможно, приводящие к наблюдаемому ослаблению экваториальных ветров.
Другая возможность состоит в том, что измеренные командой ветра находятся на больших высотах, где скорость ветра может уменьшиться. В статье о природе команда отмечает, что неэкваториальные ветры Сатурна оставались неизменными в течение этого периода, напоминая Юпитер в этом отношении, что намекает на то, что эти ветры могут быть более глубоко укоренившимися.
Новые наблюдения HST испано-американской команды запланированы на конец этого года. Новые данные и изображения с высоким разрешением, которые будут получены орбитальной миссией НАСА-ЕКА Кассини, которая, как ожидается, прибудет в Сатурн в середине 2004 года, позволят им и другим ученым узнать, сохранится ли нынешний характер ветра или изменится в течение курса. сезонного цикла Сатурна. В любом случае, отмечает Френч, «эти результаты станут важными проверками нашего теоретического понимания ветров на гигантских планетах».
Первоисточник: Выпуск новостей Колледжа Уэллсли
