|
Ледяной гигант Уран расскрывает свои тайны
|
|
|
|
Планета-ледяной гигант Уран, которая вращается вокруг солнца, перевернутого на бок, представляет собой странный и загадочный мир. Теперь, в ходе беспрецедентного исследования, длившегося два десятилетия, исследователи, использующие космический телескоп НАСА "Хаббл", получили новое представление о составе атмосферы и динамике планеты. Это стало возможным только благодаря высокому разрешению, спектральным возможностям и долговечности телескопа "Хаббл".
|
|
|
|
Результаты работы команды помогут астрономам лучше понять, как работает атмосфера Урана и как она реагирует на изменение солнечного света. Эти долгосрочные наблюдения предоставляют ценные данные для понимания динамики атмосферы этого далекого ледяного гиганта, которые могут послужить основой для изучения экзопланет аналогичного размера и состава.
|
|
|
|
Когда "Вояджер-2" пролетал мимо Урана в 1986 году, он сделал снимок планеты сбоку крупным планом. То, что он увидел, напоминало мягкий сине-зеленый бильярдный шар. Для сравнения, "Хаббл" зафиксировал 20-летнюю историю сезонных изменений с 2002 по 2022 год. В течение этого периода команда, возглавляемая Эрихом Каркошкой из Университета Аризоны, а также Ларри Сромовским и Пэтом Фраем из Университета Висконсина, использовала один и тот же инструмент Хаббла STIS (спектрограф для визуализации с помощью космического телескопа), чтобы составить точную картину структуры атмосферы Урана.
|
|
|
|
Атмосфера Урана состоит в основном из водорода и гелия, с небольшим количеством метана и следами воды и аммиака. Метан придает Урану голубой цвет, поглощая красные волны солнечного света.
|
|
|
|
|
|
|
Команда телескопа "Хаббл" наблюдала за Ураном четыре раза за 20-летний период: в 2002, 2012, 2015 и 2022 годах. Они обнаружили, что в отличие от условий на газовых гигантах Сатурне и Юпитере, метан распределен по Урану неравномерно. Напротив, вблизи полюсов оно сильно истощается. Это истощение оставалось относительно постоянным на протяжении двух десятилетий. Однако структура аэрозоля и дымки резко изменилась, значительно посветлев в северной полярной области по мере приближения дня северного летнего солнцестояния планеты в 2030 году.
|
|
|
|
Урану требуется чуть более 84 земных лет, чтобы совершить один оборот по орбите вокруг Солнца. Таким образом, за два десятилетия команда "Хаббла" наблюдала в основном только северную весну, когда солнце смещается от сияния непосредственно над экватором Урана к сиянию почти прямо над его северным полюсом в 2030 году. Наблюдения "Хаббла" указывают на сложную структуру атмосферной циркуляции на Уране в этот период. Данные, которые наиболее чувствительны к распределению метана, указывают на нисходящий поток в полярных областях и восходящий поток в других регионах.
|
|
|
|
Команда проанализировала свои результаты несколькими способами. Столбцы изображений показывают изменение Урана за четыре года, в течение которых STIS наблюдал за Ураном в течение 20-летнего периода. В течение этого промежутка времени исследователи наблюдали за сменой сезонов на Уране, когда южная полярная область (слева) темнела, переходя в зимнюю тень, в то время как северная полярная область (справа) светлела, когда ее становилось более отчетливо видно по мере приближения северного лета.
|
|
|
|
Верхний ряд, в видимом свете, показывает, каким цвет Урана видится человеческому глазу даже в любительский телескоп.
|
|
|
|
Во втором ряду - изображение планеты в ложных цветах, полученное на основе наблюдений в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Цвет и яркость соответствуют количеству метана и аэрозолей. Обе эти величины невозможно было определить до того, как в 2002 году телескоп Хаббла STIS впервые нацелился на Уран. Как правило, зеленые области указывают на меньшее количество метана, чем синие, а красные области показывают его отсутствие. Красные области находятся на лимбе, где стратосфера Урана почти полностью лишена метана.
|
|
|
|
В двух нижних строках показана широтная структура аэрозолей и метана, полученная на основе 1000 различных длин волн (цветов) от видимого до ближнего инфракрасного диапазона. В третьем ряду светлые области указывают на более облачные условия, в то время как темные области представляют более ясные условия. В четвертом ряду светлые области указывают на истощение запасов метана, в то время как темные области показывают полное количество метана.
|
|
|
|
В средних и низких широтах аэрозоли и истощение запасов метана имеют свою собственную широтную структуру, которая в основном не сильно изменилась за два десятилетия наблюдений. Однако в полярных регионах аэрозоли и истощение запасов метана ведут себя совершенно по-другому.
|
|
|
|
В третьем ряду показано резкое увеличение количества аэрозолей вблизи северного полюса, которые ранней весной на севере становятся очень темными, а в последние годы - очень светлыми. Аэрозоли также, по-видимому, исчезают в левой оконечности по мере уменьшения солнечной радиации. Это свидетельствует о том, что солнечная радиация изменяет аэрозольную дымку в атмосфере Урана. С другой стороны, уровень истощения метана, по-видимому, остается довольно высоким в обоих полярных регионах на протяжении всего периода наблюдений.
|
|
|
|
Источник
|
