Icarus journal: Солнечная активность влияет на глобальную облачность на Нептуне

Астрономы обнаружили связь между изменением обилия облаков на Нептуне и 11-летним солнечным циклом, в котором нарастание и спад запутанных магнитных полей Солнца определяют солнечную активность.

Это открытие основано на трех десятилетиях наблюдений Нептуна, полученных космическим телескопом НАСА «Хаббл» и обсерваторией В.М. Кека на Гавайях, а также на данных обсерватории Лик в Калифорнии.

Связь между Нептуном и солнечной активностью вызывает удивление у планетологов, поскольку Нептун — самая удаленная крупная планета Солнечной системы и получает солнечный свет интенсивностью около 0,1% от того, что получает Земля. Тем не менее, глобальная облачность на Нептуне, по-видимому, обусловлена солнечной активностью, а не четырьмя сезонами планеты, каждый из которых длится около 40 лет.

В настоящее время облачный покров на Нептуне крайне мал, за исключением нескольких облаков, висящих над южным полюсом планеты-гиганта. Группа астрономов из Калифорнийского университета в Беркли обнаружила, что обилие облаков, обычно наблюдаемое в средних широтах ледяного гиганта, начало исчезать в 2019 году.

«Меня удивило, как быстро исчезли облака на Нептуне», — отмечает Имке-де Патер, заслуженный профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли и старший автор исследования. „По сути, мы увидели, что активность облаков снизилась в течение нескольких месяцев“, — сказала она.

Даже сейчас, четыре года спустя, последние снимки, сделанные нами в июне этого года, все еще показывают, что облака не вернулись на прежний уровень, — говорит Эранди Чавес, аспирант Центра астрофизики | Гарвард-Смитсоновского университета (CfA) в Кембридже, штат Массачусетс, который руководил исследованием, когда она была студенткой бакалавриата по астрономии в Калифорнийском университете в Беркли.

Это чрезвычайно интересно и неожиданно, особенно если учесть, что предыдущий период низкой облачной активности Нептуна не был столь драматичным и продолжительным.

Чтобы проследить эволюцию внешнего вида Нептуна, Чавес и ее команда проанализировали снимки обсерватории Кек, сделанные в период с 2002 по 2022 год, архивные наблюдения космического телескопа Хаббл, начиная с 1994 года, и данные обсерватории Лик в Калифорнии за 2018-2019 годы.

В последние годы к наблюдениям Кек добавились снимки, полученные в рамках программы «Сумеречная зона» и программы Хаббла „Наследие атмосферы внешних планет“ (OPAL).

Полученные изображения выявили интригующую закономерность между сезонными изменениями облачного покрова Нептуна и солнечным циклом — периодом, когда магнитное поле Солнца меняется каждые 11 лет, становясь все более запутанным, как клубок пряжи. Это проявляется в увеличении числа солнечных пятен и росте вспышечной активности Солнца. В ходе цикла бурное поведение Солнца достигает максимума, пока магнитное поле не сменит полярность. Затем Солнце снова опускается до минимума, и начинается новый цикл.

Когда на Солнце наступает бурная погода, Солнечную систему заливает более интенсивное ультрафиолетовое (УФ) излучение. Команда обнаружила, что через два года после пика солнечного цикла на Нептуне появляется все большее количество облаков. Кроме того, была обнаружена положительная корреляция между количеством облаков и яркостью ледяного гиганта от отраженного от него солнечного света.

Эти замечательные данные дают нам самые убедительные доказательства того, что облачный покров Нептуна коррелирует с солнечным циклом, — сказал-де Патер.

Наши результаты подтверждают теорию о том, что ультрафиолетовые лучи Солнца, когда они достаточно сильны, могут вызывать фотохимическую реакцию, которая приводит к образованию облаков на Нептуне.

Ученые обнаружили связь между солнечным циклом и облачной погодой на Нептуне, изучив 2,5 цикла облачной активности, зарегистрированных за 29-летний период наблюдений за Нептуном. За это время отражательная способность планеты увеличилась в 2002 году, а затем потускнела в 2007 году. В 2015 году Нептун снова стал ярким, а в 2020 году потемнел до самого низкого уровня за всю историю наблюдений, и тогда же большая часть облаков исчезла.

Изменения яркости Нептуна под действием Солнца, по-видимому, происходят относительно синхронно с появлением и исчезновением облаков на планете. Однако между пиком солнечного цикла и обилием облаков на Нептуне существует двухлетняя временная задержка. Химические изменения вызваны фотохимией, которая происходит высоко в верхних слоях атмосферы Нептуна и требует времени для формирования облаков.

Возможность использовать земные телескопы для изучения климата планеты, удаленной от нас более чем на 2,5 млрд. миль, поражает воображение, — заявляет Карлос Альварес, штатный астроном обсерватории Кек и соавтор исследования.

Достижения в области технологий и наблюдений позволили нам ограничить модели атмосферы Нептуна, что является ключом к пониманию взаимосвязи между климатом ледяного гиганта и солнечным циклом.

Однако необходимо провести дополнительную работу. Например, увеличение количества ультрафиолетового солнечного излучения может привести к увеличению количества облаков и дымки, но в то же время может и затемнить их, тем самым уменьшив общую яркость Нептуна. Бури на Нептуне, поднимающиеся из глубоких слоев атмосферы, влияют на облачный покров, но не связаны с фотохимическим образованием облаков и, следовательно, могут затруднять корреляционные исследования с солнечным циклом. Необходимо продолжать наблюдения за Нептуном, чтобы выяснить, как долго продлится нынешнее практически полное отсутствие облаков.

Исследовательская группа продолжает следить за облачной активностью Нептуна.

Мы увидели больше облаков на последних снимках Keck, сделанных в то же время, когда космический телескоп NASA James Webb наблюдал планету; эти облака особенно заметны в северных широтах и на больших высотах, как и ожидалось в связи с наблюдаемым увеличением потока солнечного ультрафиолета в течение последних примерно двух лет, — говорит-де Патер.

Совокупность данных, полученных с «Хаббла», космического телескопа Уэбба, обсерватории Кек и обсерватории Лик, позволит продолжить изучение физики и химии, обусловливающих динамический облик Нептуна, что, в свою очередь, может способствовать углублению понимания астрономами не только Нептуна, но и экзопланет, поскольку многие планеты за пределами нашей Солнечной системы, как считается, обладают нептуноподобными свойствами.

Результаты исследования опубликованы в журнале Icarus.

30.08.2023


Подписаться в Telegram



Космос

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд

Первые научные снимки, сделанные спутником Euc...

Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты
Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты

Международная команда под руководством ис...

Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды
Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды

Ученые-планетологи из Университета Колора...

EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи

Магнитное поле Земли защищает нашу планету от&...

«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе

Тайны Вселенной не перестают привлекать л...

Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать

За последнее десятилетие человечество стало св...

ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет
ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет

Теоретические предсказания подтвердились благо...

Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца
Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца

Группа астрономов обнаружила планету, которая ...

MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды
MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды

Группа астрономов под руководством ученых...

Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры
Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры

Из чего состоят облака Венеры? Ученые знают, ч...

MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи
MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи

Нептун известен как насыщенный голубой, а...

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена

Впервые люди потревожили лунную пыль 13 сентяб...

PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?

По мере развития астрофизических технологий и&...

Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса
Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса

Исследователи Военно-морской исследовательской...

NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути
NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути

На последнем снимке космического телескопа НАС...

Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее
Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Иммиграция на Марс и жизнь на н...

На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов
На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов

Международная группа ученых под руководст...

The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную
The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную

Новые изображения, полученные с помощью к...

Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой
Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой

Новая зондирующая ракета отправится в кос...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий

Новости компаний, релизы

Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
Ученые СПбГУ смоделировали сценарии появления таликов в вечной мерзлоте Антарктиды
Треть работодателей тратят на адаптацию одного нового сотрудника до 100 тысяч рублей
Палеонтолог СПбГУ описал новый вид динозавров-бегунов из Кемеровской области