Трудно представить себе масштабы штормов на Юпитере. Самая заметная атмосферная особенность газового гиганта - Большое Красное Пятно - может быть, и уменьшается, но сто лет назад оно было около 40 000 км в диаметре, или в три раза больше диаметра Земли.
В атмосфере Юпитера также есть тучи, которые в пять раз выше, чем у Земли: колоссальные 64 км снизу вверх. Его атмосфера не совсем понятна, хотя космический аппарат НАСА Juno помогает нам понять ее лучше. Планета может содержать странные вещи, такие как слой жидкого металлического водорода.
Теперь группа ученых объединяет мощь космического телескопа Хаббла, обсерватории Gemini и космического корабля Juno для исследования атмосферы Юпитера и вызывающих благоговейный трепет штормов, которые там рождаются.
“Мы хотим знать, как работает атмосфера Юпитера”, - Майкл Вонг, UC Berkeley
Майкл Вонг из Калифорнийского университета в Беркли возглавляет команду, стоящую за этой работой. В состав команды входят Имке де Патер, который также работает в Калифорнийском университете в Беркли, и Эми Саймон из Центра космических полетов имени Годдарда (GSFC).
Команда объединяет близкие виды Юпитера, предоставляемые Juno, с многоволновыми наблюдениями из Обсерватории Хаббла и обсерватории Gemini. Результаты их работы опубликованы в статье "UV/Optical/IR Imaging of high-resolution of Jupiter in 2016-2019. - Она опубликована в "Астрофизическом журнале: серия дополнений".
Атмосфера Юпитера находится в постоянном состоянии беспорядка, и масштабы штормов затмевают те, что на Земле. Эти бури включают в себя мощные молнии, до трех раз более энергичные, чем наши. К счастью, эти молнии похожи на радиопередатчики, и Juno их слышит. Каждые 53 дня космический аппарат совершает облет Юпитера.
В это время он может "слышать" молнии и их радиосигналы, известные как "сферические" и "свист". Ученые используют эти сигналы, чтобы построить карту молний, даже если они скрыты от глаз глубоко в огромной атмосфере Юпитера.
Хаббл и Gemini принимают участие в этой новой комбинированной программе наблюдений. Каждый раз, когда juno приближается к Юпитеру и "слышит" сигналы от молний, Хаббл и Gemini захватывают глобальные изображения планеты. Эти образы являются ключом к интерпретации и пониманию данных Juno.
"Микроволновый радиометр Juno зондирует атмосферу планеты, обнаруживая высокочастотные радиоволны, которые могут проникать через толстые слои облаков”, - пояснил Саймон. "Данные от Хаббла и Gemini могут сказать нам, насколько густы облака и насколько глубоко мы видим в облаках.”
Метод группы использует изображения видимого света Хаббла и тепловые инфракрасные изображения Gemini. Изображения объединяются, и вспышки молнии Juno отображаются на изображениях. В результате команда ученых показала, что грозовые штормы "связаны с трехсторонним сочетанием облачных структур: глубокими облаками, состоящими из воды, большими конвективными башнями, вызванными восходящим потоком влажного воздуха — по существу, юпитерианскими грозовыми тучами — и чистыми областями, предположительно вызванными нисхождением более сухого воздуха за пределами конвективных башен”.
Данные Хаббла показывают высоту густых облаков в конвективных башнях, а также глубину глубоководных облаков. Данные Gemini ясно показывают прояснения в облаках высокого уровня, где можно заглянуть в глубоководные облака.
В пресс-релизе Вонг объяснил некоторые из выводов команды. Вонг говорит, что в атмосфере Юпитера есть такая область, которая называется folded filamentary region. Вот где происходит влажная конвекция, и где часто встречаются молнии. “Эти циклонические вихри могут быть внутренними энергетическими трубами, помогающими высвобождать внутреннюю энергию через конвекцию", - сказал он. “Это происходит не везде, но что-то в этих циклонах, кажется, облегчает конвекцию.”
Юпитер является самой большой планетой Солнечной системы, и получение новых данных о нем говорит нам больше об остальной части Солнечной системы. Сопоставляя молнию с глубоководными облаками, исследователи могут лучше оценить, сколько воды находится в атмосфере Юпитера. Это важно, потому что дает ключ к пониманию того, как образовался Юпитер. Не только Юпитер, но и другие газовые гиганты, даже сама Солнечная система.
И хотя ученые интенсивно изучали Юпитер, есть еще много такого, чего они не знают. В верхней части списка может быть вопрос о том, сколько воды он имеет в своей глубокой атмосфере. Мы также не имеем твердого представления о том, как тепло течет изнутри, и что вызывает цвета и формы облаков. Это новое исследование дает некоторое представление о том, как устроена атмосфера Юпитера и как она ведет себя.
Самой наблюдаемой особенностью Юпитера должно быть Большое Красное Пятно (GRS), загадочная форма, которую люди наблюдали по меньшей мере с 1830 года.
Благодаря тому вниманию, которое Юпитер получает от Хаббла и от Gemini, ученые изучают краткосрочные изменения в GRS. Внутри GRS есть темные объекты, которые астрономы видели на изображениях, они приходят и уходят. Но эта программа наблюдений дает астрономам уникальную возможность наблюдать эти особенности более внимательно.
Как оказалось, те темные особенности, которые появляются в видимом свете, противоположны в инфракрасном: теперь это яркие пятна. Это значит, что на самом деле это дыры в облаках. Тепло из более глубоких слоев Юпитера выходит через отверстия в облаках, легко видимые на инфракрасных снимках Gemini.
“Это что-то вроде тыквенного фонаря, - сказал Вонг. “Вы видите яркий инфракрасный свет, идущий из безоблачных областей, но там, где есть облака, в инфракрасном диапазоне действительно темно.”
В исследовании описывается, как функционируют другие особенности атмосферы Юпитера, особенно как различные химические вещества циркулируют в атмосфере, меняется направление ветра и природа циклонов разного размера. Авторы подчеркивают, насколько эффективна объединенная наблюдательная сила Хаббла, Gemini и Juno при раскрытии некоторых секретов Юпитера.
“Поскольку теперь мы регулярно получаем эти снимки с высоким разрешением из нескольких различных обсерваторий и длин волн, мы узнаем гораздо больше о погоде Юпитера", - объяснил Саймон. “Это наш эквивалент метеорологического спутника. Наконец-то мы можем начать смотреть на погодные циклы.”
Есть еще много научных работ, которые нужно сделать с данными, собранными Вонгом и его командой. Невозможно предвидеть все открытия, к которым это может привести. Данные миссии Кассини все еще приводят к новым открытиям о Сатурне и его спутниках, и то же самое может быть верно для Juno, как только ее миссия закончится. Команда, стоящая за этим исследованием, делает все свои данные доступными, чтобы другие могли получить доступ к ним в своей собственной работе.
"Важно то, что нам удалось собрать этот огромный набор данных, который поддерживает миссию Juno. Существует так много применений данных, что мы даже не можем себе представить. Также, мы собираемся дать возможность другим людям заниматься наукой, не сталкиваясь с необходимостью самостоятельно решать, как обрабатывать данные", - сказал Вонг.
Читайте также: Лунные Ворота могут быть построены с помощью Falcon Heavy
Ставь лайк! Подписывайся! Делись статьей с друзьями!
