Несмотря на более чем 400 лет научных наблюдений, многие детали турбулентной и постоянно меняющейся атмосферы Юпитера остаются неясными.
В рамках совместной программы наблюдений Юпитера с космическим телескопом «Hubble» и зондом NASA «Juno», обсерватория «Gemini» на Гавайях (США) получила самые детальные на сегодня инфракрасные снимки с Земли крупнейшей планеты Солнечной системы. Данные позволили понять, где и как создаются мощные разряды молний и гигантские штормовые системы, а также раскрыли некоторые подробности о знаменитом Большом красном пятне. Снимки и выводы ученых опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Supplement Series.
«Инфракрасное зрение позволяет всматриваться в сильные штормы Юпитера, поскольку оно может проникать сквозь тонкую дымку, но при этом бессильно перед плотными облаками высоко в атмосфере гиганта. Это создает эффект, похожий на подсветку фотографии фонариком, когда теплые глубокие слои атмосферы Юпитера светятся сквозь щели в плотном облачном покрове планеты», – рассказывают участники наблюдений.
Изображение, показывающее диск Юпитера в инфракрасном свете, составлено из данных девяти отдельных наблюдательных кампаний, проведенных обсерваторией «Gemini» 29 мая 2019 года. Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA M.H. Wong (UC Berkeley)
Картирование гигантских молний
При каждом близком подходе к Юпитеру космический аппарат «Juno» регистрировал радиосигналы, создаваемые мощными вспышками молний. Приборы зонда способны определять координаты широты и долготы этих события, и, зная их, «Hubble» и «Gemini» устремляли свой взор на эти области, поддерживая «Juno» наблюдениями на других длинах волн.
Комбинируя эти наборы данных, ученые выяснили, что разряды молний и некоторые из крупнейших штормовых систем, которые их создают, образуются внутри и вокруг больших конвективных ячеек над облаками из воды и льда.
«Молния является маркером конвекции, турбулентного процесса смешивания, который переносит внутреннее тепло Юпитера до видимых верхушек облаков. Самая большая концентрация молний, замеченная «Juno», была связана с вихрем, называемым «нитевидный циклон». Изображения «Hubble» и «Gemini» раскрыли его детали и показали, что он представляет собой скрученную группу высоких конвективных облаков с глубокими промежутками, дающими представление о водяных облаках под ними. Последующие исследования источников молний помогут нам понять, чем конвекция на Юпитере отличается от конвекции в атмосфере Земли или схожа с ней», – пояснили авторы исследования.
Иллюстрация, основанная на данных, собранных зондом «Juno», обсерваторией «Gemini» и космическим телескопом «Hubble». Поскольку радиоволны от молний проходят через все облачные слои Юпитера, «Juno» может обнаруживать их в глубоких облаках, а также на дневной стороне планеты. «Hubble» с легкостью видит солнечный свет, отраженный от облаков в атмосфере Юпитера. Разные длины волн проникают в облака на разную глубину, давая исследователям возможность определять относительную высоту облачных вершин. «Gemini» наносит на карту толщину холодных облаков, которые блокируют тепловое инфракрасное излучение от более теплых слоев атмосферы под ними. На инфракрасных картах густые облака кажутся темными, а просветы – яркими. Объединение наблюдений используется для отображения структуры облаков в трех измерениях и выведения деталей атмосферной циркуляции. Густые, высокие облака образуются там, где поднимается влажный воздух. Там, где сухой воздух опускается, образуются просветы. Показанные облака поднимаются в пять раз выше, чем аналогичные конвективные башни в атмосфере Земли. Рассмотренный регион охватывает горизонтальный участок на треть больший, чем континентальная часть Соединенных Штатов Америки. Credit: NASA, ESA, M.H. Wong (UC Berkeley), and A. James and M.W. Carruthers (STScI)
Светящиеся регионы Большого красного пятна
Просматривая Юпитер с помощью «Gemini» на наличие пробелов в облачном покрове, ученые заметили свечение в Большом красном пятне, что указывает на четкий «просвет» глубоких теплых слоев атмосферы.
«Подобные особенности были замечены в Большом красном пятне и раньше, но наблюдения в видимом свете не могли различить более темный материал облаков и более тонкий облачный покров над теплым внутренним пространством Юпитера, поэтому их природа оставалась неясной», – отметили авторы исследования.
Изображения Большого красного пятна Юпитера, полученные космическим телескопом «Hubble» и обсерваторией «Gemini». Объеденив наблюдения, астрономы смогли определить, что темные объекты в Большом красном пятне на самом деле являются просветами в облаках, а не скоплением темного материала. Credit: NASA, ESA, and M.H. Wong (UC Berkeley)
Однако с данными «Gemini» одной тайной стало меньше. Там, где «Hubble» видит темный полукруг в Большом красном пятне, изображения, полученные в инфракрасном диапазоне, показывают яркую дугу, освещающую регион. Это свечение, создаваемое внутренним теплом Юпитера, частично блокируется более плотными облаками, но проходит сквозь туманную атмосферу Юпитера, и, наблюдая эти регионы на «Gemini», астрономы подтвердили, что они связаны с пробелами в юпитерианских облаках.
Источник: intrest.ru
