14.3. Атмосферные процессы
Одной из задач «Вояджера» было исследование атмосферы Урана. Установлено, что она достигает 7000-8000 км, в ее верхней части находятся облака. Точную границу определить трудно, т.к. переход атмосферы в мантию происходит постепенно.
[more]Состав атмосферы: 84% молекулярного водорода, 14% гелия, 2% метана и незначительное количество ацетилена, цианида водорода и моноксида углерода. Внешняя часть атмосферы очень прозрачна. Кое-где в верхнем слое видны белые облачные образования, состоящие, скорее всего, из метанового инея.
Естественно было бы предположить, что на Уране должна быть колоссальная разница температуры между освещенными и погруженными во мрак областями планеты. Можно было бы ожидать, что полюс, надолго обращенный к Солнцу, будет существенно теплее полюса, повернутого в противоположную сторону. Но измерения температуры верхних слоев атмосферы, выполненные «Вояджером-2» в то время, когда зима и лето на полюсах достигли своего максимального развития, показали, что температурные значения на обоих полюсах и на экваторе практически одинаковы! Это указывает на наличие какого-то механизма переноса тепла в атмосфере Урана от более нагретых районов к менее нагретым, и наоборот.
На рис. 14.7. представлены фотографии Урана, выполненные: 1 – «Вояджером-2» во время пролета в 1986 году, когда к Солнцу были обращены Южный полюс планеты и плоскость диска колец, и 2 – космическим телескопом «Хаббл» в 2005 году.
Рис. 14.7. Фотографии Урана: 1 ‒ «Вояджер-2», 1986 год; 2 ‒ «Хаббл», 2005 год,
1 ‒ http://galspace.spb.ru/index415.html
2 - Википедия
На фотографии 2 видно «южное кольцо» и яркое облачко в Северном полушарии.
Следовало ожидать, что циркуляция атмосферных течений должна иметь меридиональный характер, но если судить по снимкам «Вояджера-2», то в общей картине циркуляции атмосферы на Уране преобладает перенос в направлении вращения планеты – полосы облачности вытянуты здесь с запада на восток. Следовательно, как и на других планетах, тут работают силы Кориолиса. Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где вода составляет нижний слой, а метан – верхний. Но облака на Уране редки и, как правило, небольшие. Скорость обращения атмосферных масс зависит от широты. Сильные ветры дуют параллельно экватору планеты. Их основное направление – с запада на восток, скорость достигает 140 – 580 км/ч. А вдоль экватора ветры дуют в обратном направлении, они тоже очень сильные – порядка 350 км/ч.
Скорость ветров уменьшается с увеличением расстояния от экватора вплоть до широты ±20°, где ветра почти нет. В более высоких широтах ветры начинают дуть в направлении вращения планеты. Скорость ветров растет, достигая максимума в широтах ±60°, и затем падает практически до нуля на полюсах. Скорость ветра на широте в ‒40° колеблется от 150 до 200 м/с, а дальше мешает «Южное кольцо» ‒ яркая наблюдаемая деталь поверхности Урана, затеняющая облака и не позволяющая вычислить скорость ветра ближе к Южному полюсу. Максимальная скорость ветра, замеченная на планете и превышающая 240 м/с, была зарегистрирована в Северном полушарии на широте +50°.
С помощью оптических телескопов Уран очень трудно наблюдать из-за туманной дымки в наружных слоях атмосферы. Поэтому поначалу он казался очень спокойной планетой. После миссии «Вояджера 2» астрономы все же сумели подметить климатические изменения на Уране, наблюдая с помощью новейших телескопов за появлением и исчезновением редких деталей в его внешне безмятежной атмосфере. Под руководством Лоуренса Сормовски на одном из крупнейших земных телескопов на Гавайях получены самые четкие детальные изображения Урана в истории астрономии (рис. 14.8).
Рис. 14.8. Фотографии Урана в инфракрасном диапазоне,
http://biguniverse.ru/posts/novy-e-fotografii-urana/
Новые фотографии Урана в инфракрасном свете выявили множество деталей в его атмосфере. Обратите внимание на пояса облаков у экватора, в частности, на необычный пояс с гребенчатой структурой, а также на мощный огромный вихрь на Северном полюсе, очень напоминающий аналогичные явления на других планетах. Объяснить подобные образования на далекой и очень холодной планете астрономы пока не в силах.
Инфракрасные снимки показывают совсем другой мир, яростный и динамичный, придавая Урану сходство с Юпитером. Сложная структура атмосферы свидетельствует о том, что на планете непрерывно рождаются мощные бури и циклоны, причем они довольно стабильны и могут по нескольку лет оставаться на одной и той же широте. Это очень странно, ведь Уран, находится в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, и получает гораздо меньше энергии, чем наша планета. Объемы внутреннего тепла также недостаточны для объяснения механизма, управляющего погодой Урана.
(0)