|
Загадочные закономерности температуры на Юпитере
|
|
|
|
Частично основанная на данных нескольких поколений миссий НАСА, включая «Вояджер» и «Кассини», работа может помочь ученым определить, как предсказывать погоду на Юпитере. Ученые завершили самое продолжительное в истории исследование по отслеживанию температуры в верхней тропосфере Юпитера, слое атмосферы, где происходит погода на гигантской планете и где формируются ее характерные красочные полосатые облака. Работа, проводившаяся более четырех десятилетий путем объединения данных космических аппаратов НАСА и наблюдений с наземных телескопов, обнаружила неожиданные закономерности изменения температуры поясов и зон Юпитера с течением времени. Исследование является важным шагом на пути к лучшему пониманию того, что влияет на погоду на самой большой планете нашей Солнечной системы, и, в конечном итоге, к возможности прогнозировать ее.
|
|
|
|
Тропосфера Юпитера имеет много общего с земной: именно здесь формируются облака и бушуют бури. Чтобы понять эту погодную активность, ученым необходимо изучить определенные свойства, включая ветер, давление, влажность и температуру. Они знали со времен миссий НАСА «Пионер-10» и «11» в 1970-х годах, что, как правило, более низкие температуры связаны с более светлыми и белыми полосами Юпитера (известными как зоны), в то время как более темные коричнево-красные полосы (известные как пояса) являются местами более теплых. температуры.
|
|
|
Но было недостаточно наборов данных, чтобы понять, как температуры меняются в долгосрочной перспективе. Новое исследование, опубликованное 19 декабря в журнале Nature Astronomy, открывает новые горизонты, изучая изображения яркого инфракрасного свечения (невидимого человеческому глазу), которое поднимается из более теплых областей атмосферы, непосредственно измеряя температуру Юпитера над разноцветными облаками. Ученые собрали эти изображения через равные промежутки времени в течение трех оборотов Юпитера вокруг Солнца, каждый из которых длится 12 земных лет.
|
|
|
|
В процессе они обнаружили, что температура Юпитера поднимается и падает после определенных периодов, которые не связаны с сезонами или какими-либо другими циклами, о которых знают ученые. Поскольку на Юпитере слабо выражены времена года — планета наклонена относительно своей оси всего на 3 градуса по сравнению с земными 23,5 градусами, — ученые не ожидали, что температура на Юпитере будет меняться в таких регулярных циклах. Исследование также выявило таинственную связь между температурными сдвигами в регионах, удаленных друг от друга на тысячи миль: по мере повышения температуры на определенных широтах в северном полушарии она снижалась на тех же широтах в южном полушарии — как зеркальное отражение на экваторе.
|
|
|
|
«Это было самым удивительным из всего», — сказал Гленн Ортон, старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА и ведущий автор исследования. «Мы обнаружили связь между тем, как меняются температуры в очень отдаленных широтах. Это похоже на явление, которое мы наблюдаем на Земле, когда погодные и климатические условия в одном регионе могут оказывать заметное влияние на погоду в другом месте, а характеры изменчивости кажутся «телесвязанными». «на огромные расстояния через атмосферу». Следующая задача — выяснить, что вызывает эти циклические и, казалось бы, синхронизированные изменения.
|
|
|
|
«Теперь мы решили одну часть головоломки, которая заключается в том, что атмосфера показывает эти естественные циклы», — сказал соавтор Ли Флетчер из Университета Лестера в Англии. «Чтобы понять, что движет этими паттернами и почему они возникают в этих конкретных временных масштабах, нам нужно исследовать как выше, так и ниже облачных слоев». Одно из возможных объяснений стало очевидным на экваторе: авторы исследования обнаружили, что колебания температуры выше, в стратосфере, по-видимому, возрастают и падают по схеме, противоположной тому, как ведут себя температуры в тропосфере, предполагая, что изменения в стратосфере влияют на изменения. в тропосфере и наоборот.
|
|
|
|
Ортон и его коллеги начали исследование в 1978 году. На протяжении своего исследования они несколько раз в год писали предложения, чтобы выиграть время для наблюдений на трех крупных телескопах по всему миру: Очень большом телескопе в Чили, а также Инфракрасном телескопе НАСА. и телескоп Subaru в обсерватории Маунакеа на Гавайях. В течение первых двух десятилетий исследования Ортон и его товарищи по команде по очереди ездили в эти обсерватории, собирая информацию о температурах, которая в конечном итоге позволила им соединить точки. (К началу 2000-х часть работы с телескопом можно было выполнять удаленно.)
|
|
|
|
Затем наступила трудная часть — объединение многолетних наблюдений с нескольких телескопов и научных инструментов для поиска закономерностей. К этим ветеранам-ученым в их длительном исследовании присоединились несколько стажеров-студентов, ни один из которых не родился, когда исследование началось. Это студенты Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния; Cal Poly Pomona в Помоне, Калифорния; Университет штата Огайо в Колумбусе, штат Огайо; и Колледж Уэлсли в Уэлсли, штат Массачусетс.
|
|
|
|
Ученые надеются, что исследование поможет им в конечном итоге предсказать погоду на Юпитере, теперь, когда у них есть более детальное представление о ней. Исследование может способствовать моделированию климата с компьютерным моделированием температурных циклов и их влияния на погоду не только для Юпитера, но и для всех планет-гигантов в нашей Солнечной системе и за ее пределами. «Измерение этих температурных изменений и периодов с течением времени — это шаг к тому, чтобы в конечном итоге получить полный прогноз погоды на Юпитере, если мы сможем связать причину и следствие в атмосфере Юпитера», — сказал Флетчер. «И еще более важный вопрос заключается в том, сможем ли мы когда-нибудь распространить это на другие планеты-гиганты, чтобы увидеть, проявятся ли аналогичные закономерности».
|
|
|
|
Источник
|
