Учёные обнаружили снижение температуры Нептуна / Хабр

Travis_Macrif

Время на прочтение 2 мин

Количество просмотров

3.3K

Научно-популярное Космонавтика

Группа британских и американских учёных представила результаты 17-летнего наблюдения за Нептуном. Эти данные показывают, что средняя глобальная температура самой далёкой от Солнца планеты системы падала на 8°C. 

Нептун находится в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля. Длительность года на планете составляет 165 земных лет. Соответственно, один сезон на Нептуне проходит за 40 лет.

Температура планеты в верхних слоях атмосферы достигает −220°C.

Ведущий автор исследования из Лестерского университета Майкл Роман говорит, что результаты наблюдений оказались неожиданными. Внимание учёных привлек факт того, что в тот момент, когда южное полушарие Нептуна вступало в летнюю фазу, его температура начала падать, а не расти.

Лето в данном полушарии началось в 2005 году.

С этого момента в распоряжении исследователей оказались почти сто тепловых инфракрасных изображений Нептуна. Они были получены при использовании Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории и телескопов Кека и Субару, а также «Спитцера» от НАСА. Сравнение изображений позволило определить тенденции изменения температуры планеты. В период с 2003 по 2018 год учёные зафиксировали похолодание атмосферы Нептуна на 8°C. Однако в 2018-2020 годах температура планеты стремительно увеличилась на 11°C, что также стало сюрпризом для научной группы. Они никогда не наблюдали такого быстрого и полярного потепления.

Соавтор исследования из Лаборатории реактивного движения NASA Гленн Ортон говорит, что наблюдение покрывает только половину лета на Нептуне, при этом никто не ожидал столь интенсивных температурных изменений. Учёные не исключают, что колебания температуры на Нептуне обусловлены 11-летним циклом солнечной активности (цикл Швабе).

Роман полагает, что разница в температуре связана с сезонными изменениями в химическом составе атмосферы Нептуна. Ученые подчеркивают, что мало знают о естественной смене времён года на планете.

Исследователи рассчитывают, что будущие наблюдения будут результативнее, поскольку в конце прошлого года запустили космический телескоп «Джеймс Уэбб», который является самой мощной орбитальной инфракрасной обсерваторией. Исследователи смогут получить больше сведений для понимания природы Нептуна и Урана. 

В сентябре прошлого года НАСА заявило о планах отправить к Нептуну исследовательский аппарат в рамках миссии Neptune Odyssey, которая стартует в 2031 году. Агентство намерено воспользоваться гравитацией Юпитера для сокращения времени полёта устройства с 16 до 12 лет. НАСА рассчитывает, что аппарат достигнет Нептуна к 2043 году.

Теги:

  • нептун
  • солнечная система
  • похолодание
  • температура
  • планеты
  • газовый гигант

Хабы:

  • Научно-популярное
  • Космонавтика

Всего голосов 5: ↑5 и ↓0 +5

Комментарии 8

Руслан @Travis_Macrif

Информационная служба Хабра

Комментарии Комментарии 8

Астрономы увидели резкое потепление южного полюса Нептуна

Астрономы впервые надежно выявили субсезонную изменчивость свойств стратосферы Нептуна — в этом им помогли данные 17-летних наблюдений за ледяным гигантом при помощи наземных и космических телескопов. Оказалось, что за половину нептунианского лета стратосфера планеты в средних и умеренных широтах постепенно охлаждалась, а южный полюс резко потеплел за последние три года. Препринт работы доступен на arXiv.org.

Нептун является самой удаленной от Солнца планетой-гигантом, однако при этом обладает чрезвычайно динамичной атмосферой, в которой действуют мощные зональные ветра, а заметная эволюция метеорологических явлений, таких как высотные облака, способна протекать во временном масштабе нескольких дней. Кроме того, в течение нескольких лет могут наблюдаться изменения альбедо Нептуна, а также появление долгоживущих облаков и темных вихрей. При этом год на Нептуне длится 165 земных лет, из-за чего, как предсказывает теория, будет наблюдаться медленная изменчивость температуры и химического состава стратосферы на протяжении нескольких десятилетий. Пока что у ученых мало данных о радиационных процессах и динамике температуры и химического состава нижней стратосферы и верхней тропосферы Нептуна — для этого необходимы наблюдения с высокой точностью, проводимые в среднем инфракрасном диапазоне волн, которые осложняются низкой температурой ледяного гиганта и его удаленностью от Земли.

Группа астрономов во главе с Майклом Романом (Michael Roman) из Лестерского университета в Великобритании опубликовала результаты анализа данных наблюдений за Нептуном, полученные в период с 2003 по 2020 год в среднем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed), установленного на телескопе наземного комплекса VLT, космического телескопа «Спитцер» и наземных телескопов «Субару», Кека, «Джемини-Север» и «Джемини-Юг». Целью работы было выявление долговременных и сезонных колебаний температуры и химического состава атмосферы Нептуна.

В 2005 году в южном полушарии Нептуна наступило лето, однако в период с 2003 по 2018 год средняя температура стратосферы снизилась, что отразилось на интенсивности излучения молекулярного водорода, метана, этана и дейтерированного метана (CH3D). Меридиональный температурный контраст между более южным полюсом и экватором увеличился примерно с 8 кельвинов в 2003 году до 28 кельвинов в 2020 году. При этом в период с 2018 по 2020 год наблюдалось резкое потепление стратосферы вблизи южного полюса Нептуна — температура увеличилась со 152 до 163 кельвин. Это проявлялось как увеличение яркости южного полярного региона, в то время как средние и низкие широты планеты оставались более тусклыми, чем в предыдущие годы наблюдений. 

Ученые пришли к выводу, что получили самые убедительные на сегодняшний день доказательства того, что на Нептуне действуют процессы, порождающие субсезонную изменчивость атмосферы как в глобальном, так и в региональном масштабе. При этом физический механизм, связывающий стратосферные температуры, тропосферные облака и туманы на разных высотах, до сих пор неизвестен, однако может быть связан со сменой сезонов, погодными изменениями или вариациями потока солнечного излучения.

Ранее мы рассказывали о том, как трехслойная модель дымки объяснила разницу в цвете Урана и Нептуна.

Александр Войтюк

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Какова температура Нептуна? | Space

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Нептун, восьмая и последняя планета от Солнца, является одной из самых холодных. Но, несмотря на большое расстояние, планета претерпевает сезоны, как и Земля, создавая более теплые места на планете.

Тепловые изображения показывают температуры в верхней части тропосферы Нептуна (верхнее левое изображение), при этом самые высокие температуры наблюдаются на южном полюсе (см. рисунок вверху справа). Нижние два изображения показывают температуру на больших высотах в стратосфере Нептуна или нижних слоях атмосферы. (Изображение предоставлено VLT/ESO/NASA/JPL/Paris Observatory)

Ледяная атмосфера

Нептун — одна из двух планет, классифицируемых как «ледяной гигант». Как и Уран, его состав состоит из льдов в большей степени, чем газовые гиганты Юпитера и Сатурна.

Атмосфера Нептуна состоит преимущественно из водорода и гелия со следами метана, придающими голубоватый оттенок. В отличие от планет земной группы, Нептун и другие газовые гиганты по-прежнему содержат большую часть атмосферы, которая была у них при формировании. Смещение температуры и давления на разных высотах. Средняя температура в верхней части облаков составляет минус 346 градусов по Фаренгейту (минус 210 градусов по Цельсию).

Как и у других газовых гигантов, у огромной планеты нет твердой поверхности. Вместо этого газ простирается до водно-аммиачного океана, из которого состоит мантия планеты. Ученые определили «поверхность» Нептуна как область, где поверхностное давление эквивалентно давлению на Земле на уровне моря. Температура на этой «поверхности» составляет примерно минус 346 F (минус 201 C).

Средняя температура на планете минус 353 F (минус 214 C). Но, несмотря на то, что это самая далекая планета, она не самая холодная. Эта честь принадлежит седьмой планете, Урану, который находится ближе к Солнцу. Однако на таких огромных расстояниях два ледяных гиганта получают от звезды очень мало тепла. Температура Нептуна определяется больше движениями внутри него, чем солнечными лучами, движениями, которые Уран, похоже, не разделяет.

Долгое лето

Как и другие планеты Солнечной системы, Нептун не расположен полностью параллельно Солнцу. Вместо этого он наклонен на бок под углом 28,3 градуса (для сравнения, Земля наклонена под углом 23,4 градуса). Этот наклон порождает времена года. Однако расстояние до Нептуна от Солнца огромно — в среднем планета находится на расстоянии 2,8 миллиарда миль (4,5 миллиарда километров) от дающей тепло звезды. В результате полюс, обращенный к Солнцу, достигает более высоких температур, чем остальная часть планеты, в течение четверти нептунового года или примерно 40 земных лет.

В 2007 году, когда южный полюс все еще был наклонен к Солнцу, ученые обнаружили, что верхний слой облаков в этом регионе был примерно на 50 градусов F (10 C) теплее, чем остальная часть планеты, что позволило утечке метана. выйти в космос.

Эти сезонные изменения также влияют на движение облаков в атмосфере.

— Нола Тейлор Редд, автор SPACE.com

Связанный:

  • Насколько велик Нептун?
  • Как далеко находится Нептун?
  • Атмосфера Нептуна
  • Из чего состоит Нептун?
  • Как образовался Нептун?

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома. Подпишитесь на нее в Твиттере @NolaTRedd

Температура Нептуна странно колеблется от высокой до низкой

Телескоп Subaru получил это тепловое инфракрасное изображение в 2020 году, показывающее температуру Нептуна. Южный полюс планеты за последние несколько лет стал значительно теплее, о чем свидетельствует яркое пятно в нижней части этого изображения. На самом деле, согласно новому исследованию, недавно измеренные температуры в атмосфере Нептуна оказались и ниже, и выше, чем ожидалось. Изображение предоставлено ESO/M. Roman/NAOJ/Subaru/COMICS.

Нептун — восьмая планета, удаленная от нашего Солнца. Вдали от солнечного света и тепла, это неприступно холодный мир со средней температурой -364 градуса по Фаренгейту (-220 градусов по Цельсию). Но на прошлой неделе (11 апреля 2022 г.) международная группа астрономов заявила, что зафиксировала неожиданное падение температуры в атмосфере Нептуна, за которым последовало резкое потепление на южном полюсе планеты. Они недоумевают и говорят, что эти находки были неожиданными .

Исследователи использовали Очень Большой Телескоп Европейской Южной Обсерватории и несколько других телескопов, как на Земле, так и в космосе, чтобы сделать свое открытие. Они опубликовали рецензируемые результаты в The Planetary Science Journal от 11 апреля (открытый доступ).

Неожиданные колебания температуры Нептуна

Колебания температуры были удивительными и неожиданными, как заявил Майкл Роман, ведущий автор из Университета Лестера, Великобритания:

Это изменение было неожиданным. Поскольку мы наблюдали за Нептуном в начале южного лета, мы ожидали, что температура будет постепенно повышаться, а не понижаться.

Увеличить. | Инфракрасно-тепловые изображения Нептуна, сделанные Очень Большим Телескопом (VLT) в 2006, 2009 гг.и 2018 г., а также телескоп Subaru в 2020 г. Изображение предоставлено ESO/M. Roman/NAOJ/Subaru/COMICS.

Исследователи сделали это открытие после изучения почти 100 тепловых инфракрасных изображений Нептуна. Снимки были сделаны за 17-летний период. Они выявили нечто довольно необычное: несмотря на то, что на планете начиналось южное лето, большая часть планеты постепенно охлаждалась за последние два десятилетия. В целом глобальная средняя температура Нептуна упала на 46 градусов по Фаренгейту (26 градусов по Цельсию) в период с 2003 по 2018 год. Почему?

Затем, за последние два года наблюдений, температура на южном полюсе Нептуна резко повысилась на . Фактически, они быстро поднялись на 52 градуса по Фаренгейту (29 градусов по Цельсию) в период с 2018 по 2020 год.

Нептун имеет относительно теплый полярный вихрь в атмосфере над южным полюсом. Однако до сих пор ученые никогда не наблюдали такого быстрого потепления. Как заметил Гленн Ортон, старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL):

Наши данные охватывают менее половины сезона Нептуна, поэтому никто не ожидал увидеть больших и быстрых изменений.

Анализ теплового инфракрасного изображения

Как астрономы измеряли изменения температуры на Нептуне? Они использовали тепловизионные камеры, которые измеряют инфракрасный свет, излучаемый астрономическими объектами. Их изучение изображений было всесторонним, с использованием всех известных изображений, сделанных наземными телескопами за последние два десятилетия. В частности, исследовали стратосферу Нептуна.

Во время наблюдений на Нептуне было южное лето. Астрономеры смогли построить более полную картину колебаний температуры за этот период времени. Соавтор Ли Флетчер из Университета Лестера, Великобритания, сказал:

Этот тип исследования возможен только с чувствительными инфракрасными изображениями с больших телескопов, таких как VLT, которые могут четко наблюдать за Нептуном, и они были доступны только в прошлом. 20 лет или около того.

Возможные объяснения температуры Нептуна

Ученые пока точно не знают, что вызывает неожиданные изменения температуры. Они рассматривают различные возможности, такие как химия стратосферы, случайные погодные условия или, возможно, солнечный цикл Солнца.

Майкл Роман из Университета Лестера, Великобритания, возглавил новое исследование необычных температурных изменений в атмосфере Нептуна. Изображение через LinkedIn.

Только дальнейшие наблюдения помогут установить причину или причины колебаний температуры. В частности, Чрезвычайно большой телескоп ESO (ELT) сможет более подробно наблюдать за такими изменениями температуры, а недавно запущенный космический телескоп Джеймса Уэбба предоставит новые беспрецедентные карты химического состава и температуры в атмосфере Нептуна. Все эти наблюдения дадут ценные подсказки относительно того, что происходит в холодной атмосфере Нептуна. Как заметил Роман, о Нептуне еще многое предстоит узнать:

Я думаю, что Нептун сам по себе очень интригует многих из нас, потому что мы все еще так мало о нем знаем. Все это указывает на более сложную картину атмосферы Нептуна и ее изменения со временем.

Несколько телескопов

VLT сыграли центральную роль в получении изображений, использованных в исследовании, в частности, прибор VLT Imager и Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR). Но кроме того, несколько других телескопов также внесли свой вклад в анализ, в том числе космический телескоп NASA Spitzer и телескоп Gemini South в Чили. Кроме того, свою роль сыграли телескоп Subaru, обсерватория WM Keck и телескоп Gemini North, расположенные на Гавайях.

Благодаря размеру зеркала и высоте над уровнем моря VLT предоставил самые четкие изображения Нептуна, сравнимые с изображениями, полученными космическим телескопом Хаббла.

Нептун, увиденный космическим кораблем НАСА «Вояджер-2» 25 августа 1989 года. «Вояджер-2» до сих пор остается единственным космическим кораблем, посетившим Нептун и его спутники. Изображение предоставлено NASA/JPL.

Холодный, далекий мир

Нептун находится на расстоянии 4,5 миллиарда километров от Солнца, что неудивительно, все время очень холодное место. Даже с вариациями средняя температура по-прежнему остается ледяной -364 градуса по Фаренгейту (-220 градусов по Цельсию).

На Нептуне, как и на Земле, есть времена года. Однако каждый сезон длится эквивалентно 40 земным годам. Нептуну требуется 165 земных лет, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Летний сезон в южном полушарии Нептуна начался в 2005 году.

Космический корабль НАСА «Вояджер-2» пролетел мимо Нептуна и его спутников 25 августа 1989 года. На сегодняшний день это единственный космический корабль, посетивший эти далекие миры.

Итог: температура на Нептуне на удивление ниже и выше, чем ожидалось, говорят ученые. Несколько телескопов со всего мира и в космосе провели наблюдения для нового международного исследования.

Источник: Подсезонные колебания излучения Нептуна в среднем инфракрасном диапазоне

Через ESO

Пол Скотт Андерсон

Просмотр статей

Об авторе:

Пол Скотт Андерсон страстно увлекался исследованием космоса, которое началось еще в детстве. когда он смотрел «Космос» Карла Сагана. В школе он был известен своей страстью к исследованию космоса и астрономии. В 2005 году он начал свой блог The Meridiani Journal, который представлял собой хронику исследования планет. В 2015 году блог был переименован в Planetaria.