Когато Вояджър 2 достигна до Нептун през 1989 г., само

Когато Вояджър 2 доближи до Нептун през 1989 година, единствено 12 години откакто потегли на историческото си пътешестване през Слънчевата система, той откри шест нови луни, направи първите изображения на пръстените на планетата и означи изключително мощна стихия.

Бурята беше нещо изненадващо. В южното полукълбо имаше въртящ се ураган, противоположен на часовниковата стрелка, със скорост до 2414 km / h – най-силният регистриран до момента. Астрономите го нарекоха Голямото мрачно леке.

Когато галактическият телескоп Хъбъл следи планетата пет години по-късно, силата на вихъра към този момент е намаляла, само че не и желанието на учените да научат за какво ветровете са толкоз рискови.

Имаше и още нещо: Вояджър 2 разкри, че Нептун е по-топъл от Уран, макар че е по-далеч от слънцето. Както физикът Брайън Кокс разисква в документалния си филм за BBC, The Planets: „ Източникът на тази спомагателна топлота остава мистерия. “ Това значи ли, че имаме двоен пъзел и може ли една тайнственост да помогне да бъде обяснена друга по някакъв метод?

Нека първо да стане ясно, какво в действителност се схваща под „ по-топло “. Тъй като Нептун е газов колос, не е допустимо да се тества обща междинна температура на равнището на повърхността, по метода, по който може да стане това на твърдата повърхнина на Земята. Тъй като ядрото на Нептун евентуално е малко, измерванията на температурата би трябвало да се вършат на избрана височина. Въпросът обаче е: на каква?

„ Можем да измерваме температурите единствено в най-външните пластове “, споделя Майкъл Вонг, планетарен академик от Калифорнийския университет в Бъркли. По този метод откриваме, че Нептун в действителност не е по-горещ от Уран в действително изражение – те всъщност имат една и съща температура. Но защото Нептун получава по-малко слънчево осветяване, защото е по-далеч от слънцето, това не е естествено и не би трябвало да е по този начин.

Това подобие в температурите демонстрира, че Нептун отделя повече топлота спрямо количеството топлота, което гълтам от слънцето.

„ Измерванията на Вояджър демонстрират, че Нептун излъчва два пъти повече топлота, в сравнение с гълтам от слънцето, до момента в който Уран не “, споделя Антъни Дел Генио от Института за галактически проучвания на Годард от НАСА (GISS) пред All About Space. И тук нещата стават много завладяващи.

Това е по този начин, не тъй като Нептун е необикновен. „ Юпитер и Сатурн също отделят съвсем два пъти повече топлота, в сравнение с гълтам, само че при Уран не е по този начин “, споделя Дел Генио. „ Точно Уран е странният. “

„ Прогресията на температурата, когато се отдалечавате от слънцето, демонстрира, че Юпитер е най-топлият от газовите колоси. Следващият е Сатурн, по-късно – Нептун. Уран е този, който е на мястото си “, споделя Дел Генио. „ И въпреки всичко този необикновен резултат е обвързван с обстоятелството, че Уран няма забележителен вътрешен източник на топлота. “ Нептун намира метод да се затопли до равнището на Уран, до момента в който последният не е в положение да генерира спомагателна топлота, друга от тази, събрана от слънцето.

Но какво е вътрешен източник на топлота? Най-просто казано, това е топлота, останала от раждането на Слънчевата система, когато тези планети са били образувани. Топлината се свива от примитивната слънчева мъгливост – резултат, прочут като свиването на Келвин-Хелмхолц.

„ Допълнителният източник на топлота върху Нептун [и Юпитер и Сатурн] значително се дължи на гравитационното стесняване “, споделя Джошуа Толефсон, също от Калифорнийския университет в Бъркли. „ Тъй като планетата постепенно гравитационно се свива, материалът, попадащ във вътрешността, трансформира евентуалната си сила в топлинна сила, която по-късно се освобождава нагоре отвън планетата. “

И въпреки всичко няма ясна причина, заради която Уран няма вътрешен източник на топлота. „ Нещо би трябвало да е зашеметило този развой при Уран – може би заради конфликт в ранната му история “, споделя Толфсън. „ Въпросът е, за какво Нептун има вътрешен източник на топлота, а Уран не? “.

Има опция топлината да не се освобождава от вътрешността с непрекъсната скорост, а вместо това да се появява на „ експлоадирания “.

„ Може би просто виждаме Уран в спокоен интервал, до момента в който Нептун е „ избухнал “ по-скоро “, споделя Толефсон. „ Избухванията са конвекция, която може да се случи в обособени епизоди, разграничени от дълги времеви интервали, само че може да не знаем дали тя работи по този метод сигурно, в случай че не забележим, че се прави един от тези конвективни епизоди. “

Възможно е, също по този начин, казусът с Уран да е по- остарял, а Нептун да е по-млад. „ Колко топлота излъчва една планета, зависи най-много от това какъв брой е остаряла и какъв брой бързо или постепенно отделя тази топлота “, споделя Ейми Саймън, старши академик от НАСА за проучвания на планетарната атмосфера в центъра за галактически полети на NASA Goddard. „ По-стара планета би била по-студена. Колко бързо се освобождава топлината зависи от вътрешната конструкция и състав, облачните пластове, конвекцията и така нататък и това може да бъде много комплицирано. “

„ На газовите колоси може да има обилни количества хелиев дъжд, изменящ количеството отделена топлота. За Уран и Нептун е допустимо те да са на друга възраст или по-вероятно събитието, което трансформира Уран, може да е обвързвано с вътрешната му конструкция и / или освобождение на топлината по-бързо “, споделя Саймън.

А тези ветрове? Те са несъмнено яростни и това може да има нещо общо с температурата.

„ Дълго спекулирахме, че студенината на Нептун и Уран може да докара до условия при които съвсем няма търкане и по този начин да разреши по-бързи ветрове “, споделя Хайди Хамел, планетарен астроном, който е изучавал и двете планети и който е бил част от екипа анализирал изображения от Нептун, пристигнали от Voyager 2.

Това значи, че в пейзажа на Нептун няма планини, хълмове или други форми, които забавят ветровете. Но има ли връзка сред бурите и вътрешния източник на топлота? – „ Вероятно да “- споделя Хамел, – „ само че има и внимателен баланс сред вътрешната топлота и идващата слънчева светлина “.

Трудно е да се дефинира количествено въздействието на тези резултати заради дългите времеви диапазони.

„ Една година на Нептун е 165 земни години, тъй че не сме имали късмет да учим планетата със модерни принадлежности през огромна част от нейния сезонен цикъл “, споделя Хамел. „ Има потребност от доста самообладание – и доверие в минали и бъдещи генерации планетни учени – с цел да се изучи атмосферата на външните планети “.

„ Предполагам, че теоретично е правилно, колкото по-голямо е количество слънчева сила, толкоз повече сила от вятъра се получава, само че на Земята от дълго време знаем, че огромното количество сила, получено от слънцето е превърната в кинетична сила в атмосферата – това значи, че напразно се пада дребна част ”, споделя Дел Генио.

Земята е доста неефикасен топлинен мотор. Една от аргументите е, че тя има плътна повърхнина, която разсейва вятърната сила посредством търкане, до момента в който газовите колоси нямат такава повърхнина, тъй че това е една от аргументите всички планети-гиганти да имат доста по-силни ветрове, в сравнение с Земята.

„ Ветровете евентуално се генерират по-дълбоко, в сравнение с слънчевата светлина може да проникне, тъй че композиция от вътрешна топлота и въртене евентуално създава вихрите “, споделя Саймън, повдигайки въпроса за какво ветровете на Уран и Нептун не съответстват, в случай че двете планети имат сходни скорости на въртене. „ Това ни споделя, че сред тях нещо е друго: дали вътрешната топлота или нещо друго “, споделя Саймън.

Ветровете на Уран могат да духат със скорост до 900 км / ч, а на Нептун – 2400 км / ч. „ И при двете планети ветровете са извънредно бързи и имат скорост по-бърза от тази на ветровете на Юпитер “, споделя Толефсон. Според измерванията на НАСА, Голямото алено леке на Юпитер може да има скорост от към 600 км. в час Но в това време изяснява, че вътрешната топлота сама по себе си не може да изясни скоростите, като се има поради, че Уран не генерира спомагателна топлота.

Вътрешната конструкция на планетите – техните маси, размери на сърцевината и профили на радиална компактност – са извънредно значими за разбирането на ветровете. Как се образуват ветровете и какъв брой надълбоко отиват са въпроси, на които сега дават отговор галактическите кораби на на НАСА, Джуно и Касини, надлежно за Юпитер и Сатурн. Двете сонди изпращат извънредно положителни гравитационни данни, което значи, че могат да се вършат положителни модели за вътрешната конструкция на планетите.

Компютърните симулации допускат, че ветровете на ледените колоси са лимитирани до плитки дълбочини в горните пластове на атмосферата им. Това може да подскаже, че бързите ветрове, които виждаме на Уран и Нептун, се дължат най-малко частично на латентното обособяване на топлота от конденз на материал, като вода.

Дел Генио обаче, слага под въпрос наличните данни. Той изяснява, че когато измерваме ветровете на Нептун, гледаме на една съответна надморска височина. „ Ветровете на други височини могат да бъдат по-бавни или по-бързи “, споделя Дел Генио. „ Не знаем, тъй като в никакъв случай не сме пускали сонди в атмосферата на множеството външни планети. “

Това, което демонстрират Нептун и Уран е, че планетите, които се образуват в сходни условия, могат да обезпечат две крайности. Саймън споделя, че това оказва помощ да се лимитират моделите на образуване на тези планети и дават хрумвания за цялостното образуване на Слънчевата система.

„ Те също по този начин би трябвало да ни оказват помощ да разберем по-добре дълбоката циркулация, като се има поради, че са толкоз надалеч от слънцето. “
„ Това добавя познанията ни за физиката и химията в планетарните атмосфери и ни оказва помощ да разберем и Земята малко по-добре, защото физиката и химията работят по същия метод, без значение дали тук, на Земята или на отдалечен Нептун “, споделя Хамел.