Обзор аномалий атмосфер Сатурна и Юпитера.

Nikkro  (nikkro@mail.ru)

1. Существует неизвестный механизм нагревания атмосферы Сатурна

    Как сообщает Space.com со ссылкой на журнал Nature, Алан Эйлвард (Alan Aylward) и его сотрудники из университетского колледжа Лондона (University College London) показали, что проблема нагревания атмосфер на планетах-гигантах является более сложной, чем предполагали ранее.

    Ранее считалось, что верхние слои атмосферы Сатурна и других гигантских планет имеют более высокую температуру, чем она должна быть в результате нагревания солнечными лучами. Долгое время считалось, что дополнительным источником энергии служат полярные сияния, нагревающие верхние слои атмосферы в районе полюсов, после чего дополнительное тепло перемещается к экватору с помощью некоторого неизвестного механизма.

    Новые расчеты показали, что подобные процессы должны скорее охлаждать верхние слои атмосферы, а не нагревать их. По словам Эйлварда,  ученым необходимо пересмотреть основные представления относительно планетных атмосфер и причин их нагревания. Видимо, существует некоторый, пока не известный, механизм нагрева, действующий, возможно, в нижних слоях атмосферы.

    "Изучение того, что происходит на планетах, таких, как Сатурн, дает нам информацию, важную для понимания процессов на Земле",- утверждает Эйлвард. По его словам, новые исследования могут дать ключ к пониманию будущего нашей планеты. (29 января 2007, 16:42. Источник: http://polit.ru/science/2007/01/29/nagrev.html )

2. Аномалия Сатурна: ключ к загадке судьбы планет

    Исследование аномалии, выявленной в атмосфере Сатурна, приближает нас к пониманию того, какие именно процессы превращают планеты в безжизненные, лишенные атмосферы пустыни.

    Ученые обнаружили, что явления, происходящие в магнитосфере Сатурна, охлаждают его атмосферу, а не нагревают, как считалось ранее.

    Температуру верхних слоев атмосферы планет можно легко вычислить, сопоставив количество поглощенного солнечного света с энергетическими потерями в верхних слоях атмосферы. Однако полученная величина не согласуется с экспериментальными данными, полученными для планет-гигантов. Температура их атмосферы на самом деле оказывается гораздо выше.

    Долгое время считалось, что "виновником" дополнительного нагрева является магнитное поле планет - магнитосфера. Однако ученые на основе численного моделирования атмосферы Сатурна обнаружили, что суммарный эффект процессов, происходящих в магнитосфере, приводит к охлаждению, а не к нагреванию атмосферы, сообщает PhysOrg.

    По мнению руководителя исследования проф. Алана Ойлварда из Лондонского университетского колледжа, результаты    их работы указывают на необходимость пересмотра фундаментальных представлений об атмосферах планет и природе действующих в них процессов.

    По мнению ученого, понимание процессов, происходящих в атмосфере Сатурна, поможет в понимании судеб и других планет. Например, объяснить, каким образом Марс лишился своей атмосферы, а также узнать, не ждет ли Землю нечто подобное в будущем. (2007-01-29. CNews. Источник:  http://www.news.by/335/2007-01-29/26150/ )

3. Вихри в верхних слоях атмосферы Сатурна

     Этот снимок фрагмента поверхности южного полушария Сатурна был сделан исследовательским зондом Cassini. Вообще-то, это не поверхность в обычном понимании этого слова (так как Сатурн - это газовый гигант), а верхний слой атмосферы Сатурна. Многочисленные округлые темные пятна разных размеров - это атмосферные вихри. Ученые считают, что эти вихри возникают на границах между чередующимися атмосферными полосами, которые протянулись параллельно экватору Сатурна. Атмосферные массы в этих полосах движутся либо с запада на восток, либо с востока на запад. Вышеупомянутые вихри могут жить в атмосфере Сатурна от нескольких месяцев до нескольких лет. Они не стоят на месте своего возникновения, а могут перемещаться на большие расстояния, поглощая по пути другие более мелкие вихри или вливаясь в состав более крупных. Например, вихрь, расположенный в правом верхнем углу представленного здесь снимка, это один из самых крупных вихрей в атмосфере Сатурна. (Текст: Е. Волынкина  (по материалам SpaceDaily). 28 марта 2006 г. Источник: РОЛ   http://www.rol.ru/news/misc/spacenews/06/03/28_006... )

4. В атмосфере Сатурна обнаружена регулярная структура    

    Загадочное «жемчужное ожерелье» было обнаружено в атмосфере Сатурна космическим аппаратом «Кассини». Это явление свидетельствует о том, что атмосфера планеты более активна, чем предполагалось ранее. Ранее ученые считали, что атмосфера Сатурна относительно спокойна по сравнению с Юпитером, в атмосфере которого непрерывно бушуют ураганы. Последние данные, полученные зондом «Кассини», разрушают этот стереотип. На них хорошо видны цепочки из чередующихся темных и светлых пятен. Ничего подобного никогда еще не наблюдалось ни в атмосфере Сатурна, ни на других планетах, сообщает CNews.ru.

    Снимки получены в инфракрасном диапазоне, поэтому облака на них выглядят темными пятнами, а светлые области - это промежутки между облаками, которые лучше пропускают инфракрасное излучение. Как предполагают ученые, эти облака состоят из гидросульфата аммония. Они располагаются на 180 км ниже атмосферной дымки, окутывающей планету, и не могут быть обнаружены в видимом диапазоне.

    Ученые пока не могут объяснить механизм образования «жемчужного ожерелья». Возможно, в основе его лежат регулярно расположенные восходящие и нисходящие потоки в атмосфере. При этом восходящие потоки формируют облака, а нисходящие разрушают.

    Пока ученые не знают, полностью ли «жемчужное ожерелье» опоясывает Сатурн. Если это так, то, по словам одного из участников проекта «Кассини», д-ра Кевина Байнеса (Kevin Baines), в основе явления может лежать волновой процесс, охватывающий всю планету. При этом гребни и впадины волны будут соответствовать облакам и свободным промежуткам между ними.

    «Жемчужное ожерелье» наряду с другими атмосферными феноменами, такими как тороидальные облака и плотные облачные полосы, свидетельствуют о том, что Сатурн так же активен, как и Юпитер. И ученым теперь предстоит ответить на вопрос, чем объясняется такая активность. (Источник: «Новости космонавтики»  http://astrogorizont.com/module.php?n=33&m=new... )

5. Атмосфера и облачный слой Сатурна

    Всякий, кто наблюдал планеты в телескоп, знает, что на поверхности Сатурна, то есть на верхней границе его облачного покрова, заметно мало деталей и контраст их с окружающим фоном невелик. Этим Сатурн отличается от Юпитера, где присутствует множество контрастных деталей в виде темных и светлых полос, волн, узелков, свидетельствующих о значительной активности его атмосферы.
    Возникает вопрос, действительно ли атмосферная активность Сатурна (например скорость ветра) ниже, чем у Юпитера, или же детали его облачного покрова просто хуже видны с Земли из-за большего расстояния (около 1,5 млрд. км.) и более скудного освещения Солнцем (почти в 3,5 раза слабее освещения Юпитера)?
    "Вояджерам" удалось получить снимки облачного покрова Сатурна, на которых отчетливо запечатлена картина атмосферной циркуляции: десятки облачных поясов, простирающихся вдоль параллелей, а также отдельные вихри. Обнаружен, в частности, аналог Большого Красного Пятна Юпитера, хотя и меньших размеров. Установлено, что скорости ветров на Сатурне даже выше, чем на Юпитере: на экваторе 480 м/с, или 1700 км/ч. Число облачных поясов больше, чем на Юпитере, и достигают они более высоких широт. Таким образом, снимки облачности демонстрируют своеобразие атмосферы Сатурна, которая даже активнее юпитерианской.
    Метерологические явления на Сатурне происходят при более низкой температуре, нежели в земной атмосфере. Поскольку Сатурн в 9,5 раз дальше от Солнца, чем Земля, он получает в 9,52 =90 раз меньше тепла. Температура планеты на уровне верхней границы облачного покрова, где давление равно 0,1 атм, составляет всего 85 К, или -188 С. Интересно, что за счет нагревания одним Солнцем даже такой температуры получить нельзя. Рассчет показывает: в недрах Сатурна имеется свой собственный источник тепла, поток от которого в 2,5 раза больше, чем от Солнца. Сумма этих двух потоков и дает наблюдаемую температуру планеты.
    Космические аппараты подробно исследовали химический состав надоблачной атмосферы Сатурна. В основной она состоит почти на 89% из водорода. На втором месте гелий (около 11% по массе). Отметим, что в атмосфере Юпитера его 19%. Дефицит гелия на Сатурне объясняют грави- тационным разделением гелия и водорода в недрах планеты: гелий, который тяжелее, постепенно оседает на большие глубины (что, кстати говоря, высвобождает часть энергии, "подогревающей" Сатурн). Другие газы в атмосфере - метан, аммиак, этан, ацетилен, фосфин - присутствуют в малых количествах. Метан при столь низкой температуре ( около -188 С)находится в основном в капельно-жидком состоянии. Он образует облачный покров Сатурна.
    Что касается малого контраста деталей, видимых в атмосфере Сатурна, о чем говорилось выше, то причины этого явления пока еще не вполне ясны. Было высказано предположение, что в атмосфере взвешена ослабляющая контраст дымка из мельчайших твердых частиц. Но наблюдения "Вояджера-2" опровергают это: темные полосы на поверхности планеты оставались резкими и ясными до самого края диска Сатурна, тогда как при наличии дымки они бы к краям замутнялись из-за большого количества частиц перед ними. Вопрос, таким образом, не может считаться решенным и требует дальнейшего расследования.
    Данные, полученные с "Вояджера-1", помогли с большой точностью определить экваториальный радиус Сатурна. На уровне вершины облачного покрова экваториальный радиус составляет 60330 км. или в 9,46 раза больше земного. Уточнен также период обращения Сатурна вокруг оси: один оборот он совершает за 10 ч. 39,4 мин - в 2,25 раза быстрее Земли. Столь быстрое вращение привело к тому, что сжатие Сатурна значительно больше, чем у Земли. Экваториальный радиус Сатурна на 10% больше полярного (у Земли - только на 0,3%). (Источник: http://ggreen.chat.ru/atmsat.html ) 

6. Решена загадка аномального вращения Сатурна

     Космические фонтаны Энцелада притормаживают магнитное поле гиганта по отношению к темпу вращения внутренней части огромной планеты (иллюстрация NASA/JPL).

    Напомним о загадке Сатурна. В 2004-м аппарат Cassini провёл измерение периода вращения Сатурна. Поскольку у гиганта нет твёрдой поверхности или какого-то пункта, по которому можно было бы измерять вращение, учёные руководствовались колебаниями в радиоизлучении планеты, которые отражают вращение её магнитного поля.
    А это вращение, по существовавшим представлением, соответствует фактическому собственному вращению планеты (видимая облачная поверхность - не в счёт, там скорости ещё зависят и от широты, и вообще - её вращение больше сходно с вращением поверхности звёзд).
    Однако оказалось, что период вращения Сатурна (измеренный таким способом) сейчас на 1% больше, чем период, измеренный в 1981 году аппаратом Voyager 2.
    Могла ли столь огромная планета замедлить своё вращение на 1% всего за 23 года? Конечно, нет. Значит - представления о жёсткой связи между вращением магнитного поля и самой планеты, применительно к Сатурну, летят в мусорную корзину.
    Теперь Гарнетт объяснил - откуда такая странная картина. Виноват оказался Энцелад и его супергейзеры (в основном они состоят из частиц водяного льда и водяного пара). Выброшенный со спутника материал окружает Сатурн огромным бубликом.
    Этот материал ионизируется и взаимодействует с внутренней частью плазменного диска Сатурна, замедляя его вращение. А он, в свою очередь, напрямую влияет на вращение магнитного поля.
    Используя данные с Cassini, Гарнетт сотоварищи показали, что плазма и магнитное поле вблизи планеты вращаются синхронно с периодом модуляции радиоэмиссии Сатурна и хорошо увязываются с материалом, выбрасываемым с Энцелада. О чём и сообщили в Science.
    Влияние же фонтанов Энцелада объясняет изменения в мнимом (полученном по радиоэмиссии) периоде вращения газового гиганта.
   Вероятно, в наше время гейзеры эти более активны, в сравнении с 1980-ми, объясняют учёные, а большее количество частиц в газовом торе, постоянно обновляемом ледяной луной, сильнее тормозит плазменный диск, окружающий Сатурн.
    Возможно также, что изменения эти вызваны некими сезонными процессами (год Сатурна длится 29 земных лет).
    "Прямая связь между радиоизлучением, магнитным полем и глубоким планетарным вращением считалась до сих пор само собой разумеющейся. Сатурн показывает, что мы должны теперь переосмыслить это положение", - заявил один из авторов работы Микеле Догерти (Michele Dougherty) из Имперского колледжа Лондона (Imperial College London).
    Таким образом, для учёных остаётся загадкой истинная продолжительность суток на Сатурне, но теперь мы знаем, почему мы её не знаем. (Первоначальный источник: http://www.membrana.ru/ (23.03.2007).  Источник: http://www.spacenews.ru/spacenews/live/full_news.a... )

7. Кадр дня: новое красное пятно на Юпитере

    Недавно астрономы всего мира впервые в истории наблюдали процесс появления на Юпитере нового красного пятна. Исследователи считают, что появление этих пятен связано с изменениями в климате атмосферы планеты. Образование этого объекта заняло несколько месяцев. Орбитальному телескопу NASA "Хаббл", с помощью которого также производилось наблюдение за данным процессом, удалось получить снимки наилучшего качества. По уровню детализации они сравнимы с фотографиями сделанными космическими аппаратами Voyager 1 и 2, которые пролетали мимо Юпитера четверть века назад.

8. Астрономы наблюдают резкие изменения в атмосфере Юпитера

     Ученые NASA наблюдают резкие изменения в атмосфере Юпитера. Прежде явление такого масштаба наблюдать не удавалось. Последние изображения, полученные телескопом Hubble, показывают стремительные изменения формы и цвета облаков вблизи экватора Юпитера. Эти изменения воздействуют на весь облик планеты. Ученые считают, что наблюдаемые процессы связаны с сезонными изменениями. Видимая поверхность Юпитера представляет собой плотные облака, которые образуют многочисленные полосы желто-коричневых и голубоватых оттенков. Периоды вращения этих плотных слоев, образуют систему темных поясов и светлых зон: светлые области становятся бурыми, а бурые бледнеют. Эти процессы имеют свою периодичность, Юпитер не остается все время одинаковым по цвету, передает "Радио "Свобода". - А.Ж. http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/news.sh...