Ложные изображения Титана, полученные с помощью спектрометра визуального инфракрасного картирования Cassini-Huygens. Изображение предоставлено: Нажмите, чтобы увеличить
Используя недавние наблюдения Кассини, Гюйгенса и Земли, ученые смогли создать компьютерную модель, которая объясняет образование нескольких типов облаков этана и метана на Титане.
Недавно были обнаружены облака на Титане, крупнейшей луне Сатурна, сквозь густую дымку с использованием спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона и изображений южного полюса и умеренных регионов около 40? Юг. Недавние наблюдения с наземных телескопов и космического корабля NASA / ESA / ASI Cassini теперь дают представление об облачной климатологии.
Европейская команда во главе с Паскалем Ранноу из Службы аэрономии IPSL Universite de Versailles-St-Quentin, Франция, разработала общую модель циркуляции, которая объединяет динамику, физику тумана и облачность для изучения климата Титана и позволяет нам понять, как основные характеристики облаков, которые наблюдаются, производятся.
Эта модель климата также позволяет ученым прогнозировать распределение облаков на весь год Титана (30 земных лет), и особенно в последующие годы наблюдений Кассини.
Миссии Voyager в начале 1980-х дали первые признаки конденсатных облаков на Титане. Из-за низких температур в атмосфере луны (тропопауза) предполагалось, что большинство органических химикатов, образующихся в верхних слоях атмосферы в результате фотохимии, при погружении конденсируется в облака. Считалось, что метан также будет конденсироваться на больших высотах, будучи транспортированным с поверхности.
С тех пор было создано несколько одномерных моделей атмосферы Титана, включая сложные модели микрофизики, чтобы предсказать образование капель этана и метана. Точно так же цикл метана был изучен отдельно в модели циркуляции, но без облачной микрофизики.
Эти исследования в целом показали, что метановые облака могут быть вызваны, когда воздушные пакеты охлаждаются при движении вверх или от экватора к полюсу. Однако эти модели едва улавливали мелкие детали циклов метанового и этанового облаков.
Команда Ранну сделала то, что объединила модель облачной микрофизики в модель общей циркуляции. Теперь команда может идентифицировать и объяснить формирование нескольких типов облаков этана и метана, включая южно-полярные и спорадические облака в умеренных регионах, особенно в 40? S в летнем полушарии.
Ученые обнаружили, что предсказанные физические свойства облаков в их модели хорошо совпадают с недавними наблюдениями. Наблюдаемые до настоящего времени метановые облака появляются в местах, где в их модели прогнозируются восходящие движения воздуха.
Наблюдаемое южно-полярное облако появляется в верхней части определенной «ячейки Хэдли», или массы вертикально циркулирующего воздуха, именно там, где прогнозируется южный полюс на высоте около 20–30 километров.
Повторяющиеся большие зональные (в продольном направлении) облака на 40? S и линейные и дискретные облака, которые появляются в более низких широтах, также коррелируют с восходящей частью аналогичной циркуляционной ячейки в тропосфере, тогда как более мелкие облака в низких широтах, подобные линейным и дискретным облакам, уже наблюдаемым Кассини, скорее производятся процессы смешивания.
«Облака в нашей модели циркуляции обязательно упрощены относительно реальных облаков, однако основные предсказанные характеристики облаков находят аналог в реальности.
«Соответственно, наша модель создает облака в местах, где облака фактически наблюдаются, но она также предсказывает облака, которые не наблюдались или еще не наблюдались», - сказал Паскаль Ранну.
Облачный рисунок Титана, похоже, аналогичен образцу облаков на Земле и Марсе. Загадочные облака в 40? S производятся восходящей ветвью ячейки Хэдли, точно так же, как тропические облака в зоне межтропической конвергенции (ITCZ), как на Земле и Марсе.
Полярные облака, создаваемые «полярными ячейками», подобны тем, которые возникают в средних широтах Земли. С другой стороны, облака появляются только на некоторых долготах. Это особенность облаков Титана, и может быть из-за приливного эффекта Сатурна. Динамическое происхождение распределения облаков на Титане легко проверить.
Прогноз облачности на ближайшие годы будет сопоставлен с наблюдениями Кассини и наземных телескопов. Определенные события определенно докажут роль циркуляции в распределении облаков.
Источник: ESA Portal
