Капризи погоди

Навчання 26 серпня 2022 Перегляди: 66

Як відомо, найпоширеніший привід для початку будь-якої бесіди — це погода. А вже якщо за вікном негода, так це привід для довгої інтелектуальної розмови та обміну думками в дусі «щось погода зовсім розгулялася, ось чи то справа в старі добрі часи!». Але коли ви будете скаржитися на дощ, вітер, мороз або спеку наступного разу, подумайте про те, наскільки землянам пощастило з погодою — адже в інших місцях нашої Сонячної системи вона набагато більш сувора. Пропонуємо ознайомитися з особливостями погодних умов деяких планет та їх супутників.

Найспекотніше місце — Венера

Наша найближча сусідка дуже схожа на Землю за розмірами і масою (прискорення вільного падіння на поверхні Венери на 10% менше земного) і поводиться навколо Сонця, як і наша планета, по майже круговій орбіті. Це єдина тверда планета крім Землі, що володіє щільною атмосферою, і до середини XX століття вчені вважали, що клімат на Венері приблизно відповідає клімату нашої планети, точніше тому, яким він був у кам’яновугільному періоді: теплі океани, екзотичні рослини і навіть, можливо, тварини. Однак коли за допомогою радіотелескопів вдалося виміряти так звану яскраву температуру Венери, вона виявилася істотно вищою від очікуваної. Деякі вчені пов’язували ці дані з властивостями іоносфери, проте в 1962 році американський апарат Mariner 2 вніс ясність в це питання, вперше вимірявши температуру планети з небувало близької відстані в 35000 км. Фінальну крапку поставила радянська автоматична станція «Венера-7», зробила першу успішну посадку на цю, як з’ясувалося, негостинну планету 15 грудня 1970 року і безпосередньо вимірювала температуру і тиск на поверхні. Умови виявилися буквально пекельні — 475 ° C і 90 атм, і станція пропрацювала всього 23 хвилини. Причина такої високої температури — парниковий ефект: атмосфера Венери складається переважно з вуглекислого газу, який пропускає сонячне, але поглинає ВК-випромінювання, що перевипромінюється поверхнею планети. Втім, останні дані, отримані апаратом Venus Express, показують, що Венера не завжди була пекельним місцем: колись на ній була вода і температура була набагато нижчою. Що саме пішло не так — вченим ще належить з’ясувати.

Очима Venus ExpceВенера «

очима» апарату Venus Express в УФ- і ІК-діапазонах. Ліва частина показує температурну інверсію хмарності у верхній частині атмосфери, зняту в ВК-діапазоні спектрометром VIRTIS на нічній стороні планети (темні плями — це холодні хмари). Праворуч — структура хмар в УФ-діапазоні на денній частині Венери, знята за допомогою інструменту Venus Monitoring Camera. Зображення: «Популярна механіка»

Найхолодніше місце: Місяць

Дослідницький апарат NASA LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), що вийшов на орбіту навколо Місяця 23 червня 2009-го, за півтора року своєї роботи значно збільшив кількість наукових даних про нашу найближчу сусідку. Він обстежив невидиму з Землі сторону Місяця, а також займався пошуками води (точніше, льоду) на нашому супутнику. Вивчаючи околиці південного полюса Місяця за допомогою багатоканального ВК-радіометра Diviner, LRO зафіксував найнижчу температуру, вимірену в Сонячній системі, — мінус 248 ° C. Таку температуру має дно кратера Ерміт, що знаходиться у вічній тіні, в середині місцевої зими. Це відкриття скинуло з п’єдесталу попередній «полюс холоду» Сонячної системи — раніше ним вважався Плутон, де 2006 року радіоастрономи Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики за допомогою восьми мікрохвильових телескопів Submillimeter Array на Гаваях зафіксували температуру в мінус 230 ° C.

Льодовий складний Високі

стіни кратера Ерміт забезпечують постійне затінення на його дні, де температура ніколи не піднімається вище мінус 240 ° C. Такі умови сприятливі для збереження водяного льоду, який при більш високих температурах просто випаровується. Втім, і на інших планетах Сонячної системи цілком можуть існувати подібні затінені куточки з екстремально низькими температурами. Зображення: «Популярна механіка»

Найпотужніші грози — Сатурн

Влітку минулого року апарату Cassini вперше вдалося зафіксувати зображення електричного шторму на Сатурні. До цього протягом п’яти років шторм тільки прослуховувався в радіодієстоні, а зображення було неможливо отримати через засвічення, яке давали кільця Сатурна. Однак під час рівнодення в серпні 2009 року велика частина кілець перебувала в тіні і астрономи вперше зафіксували спалахи, що супроводжують шторм. За оцінками, потужність сатурніанських блискавок на три порядку перевершує потужність земних блискавок під час найсильніших гроз, а розміри шторму становлять близько 4000 км.

Алея штормовШторми

на Сатурні виникають в одному і тому ж місці — в районі 35 градусів південної широти, астрономи називають це місце «алеєю штормів». Причини цього поки не зрозумілі, шторми можуть тривати протягом декількох місяців, зникати на роки і потім знову виникати на тому ж місці. Гігантський хмарний фронт добре видно з Землі навіть у аматорський телескоп. Зображення: «Популярна механіка»

Найсильніший вітер — Нептун

Ще одна планета, де вирують шторми, — Нептун. Вона знаходиться далеко від Сонця, але має внутрішнє джерело енергії, природа якого вченим поки не ясна. Однак про його наявність свідчить той факт, що планета випромінює в навколишній простір більш ніж в 2,5 рази більше енергії, ніж отримує від Сонця. Це джерело, причиною якого може бути радіоактивний розпад, розігрів гравітаційним стисненням або щось інше, підживлює активність атмосфери газового гіганта, яка породжує вітру такої сили, що порівняно з ними найсильніші земні урагани здалися б легким дуновінням. У 1989 році космічний апарат Voyager 2 зареєстрував на Нептуні Велику Темну Пляму (Great Dark Spot) — гігантський шторм розмірами 8000х13000 км. Причому, на відміну від Великої Червоної Плями, багатовікового шторму на Юпітері, нептуніанський був «короткочасним» — всього через п’ять років, коли космічний телескоп «Хаббл» отримав можливість поглянути на планету, шторм вже розсіявся. Швидкість вітру, вимірена під час цього шторму, склала 2400 км/год.

Атмосфера Нептуна складається з водню (80%) і гелію з невеликою добавкою метану (близько 1%). Саме метан надає планеті блакитний із зеленим відтінком колір. Під атмосферою знаходиться іонний океан — стиснута гігантським тиском суміш водяного, аміачного і метанового льодів, що знаходяться в іонному стані. Деякі дослідники (наприклад, з Каліфорнійського університету в Берклі) припускають, що в умовах високих температур метан розпадається на водень і вуглець, а останній кристалізується у формі алмазу. Тому не виключено, що в нептуніанському океані може існувати таке унікальне природне явище, як алмазний град. Але поки це тільки припущення, підтвердити які можна буде в далекому майбутньому (сьогодні навіть невідомо, чи є у планети тверде ядро, — відповідь на це питання можуть дати сейсмічні дослідження).

Найнепередбачуваніша доба

Приказка «Неминуче, як схід сонця» присутня в фольклорі багатьох земних народів. Однак стосовно деяких небесних тіл цю приказку слід вживати з великою обережністю. Гіперіон, 16-й супутник Сатурна, названий на честь грецького титану, батька Геліоса і сина Урана і Геї, являє собою кам’яно-крижану брилу розмірами 410х260х220 км, що звертається навколо Сатурна на відстані приблизно в 1,5 млн км. Це найбільше з відомих тіл, що має іррегулярну (несферичну) форму. А ще це єдиний з місяців у Сонячній системі, обертання якої має хаотичний характер: вісь обертання коливається в просторі таким чином, що передбачити положення Гіперіона в будь-який момент часу представляється неможливим. Це вдалося підтвердити за допомогою знімків, зроблених апаратом Voyager 2, а також серією фотометричних досліджень із Землі. Така поведінка, мабуть, пояснюється кількома факторами: іррегулярною формою місяця, ексцентричною орбітою і наявністю в безпосередній близькості іншого супутника — Титана (який знаходиться з Гіперіоном в орбітальному резонансі 3:4), поряд з дією приливних сил з боку самого Сатурна. Цікаво, що завдяки такому хаотичному обертанню поверхня Гіперіона більш-менш рівномірно покрита темним пилом, який потрапляє з іншого супутника — Феби — на його поверхню. У ще одного супутника Сатурна — Япета — цим пилом покривається тільки «передня» (по ходу орбітального руху) поверхня.

Найбільш характерні часи поспіль Найбільш

характерні пори року спостерігаються на далекому Урані, нахил якого до площини екліптики становить 82 градуси (тобто він фактично лежить «на боці»). В результаті пори року там найбільш «класичні» — влітку північна півкуля повністю освітлена Сонцем, а південне повністю занурене в темряву полярної ночі; взимку вони міняються місцями. Ураніанський рік становить 84 земних (у 2006 році планета проходила весняне рівнодення), так що кожну пору року на Урані триває 21 земний рік, і вираз «довга зимова ніч» набуває там страшний сенс навіть для людей, які звикли до сибірських зим. Зображення: «Популярна механіка»

Найбільший і найдовший шторм: Юпітер

Найбільша планета Сонячної системи, названа на честь головного бога грецького пантеону, привертала увагу астрономів з давніх часів, а з моменту появи телескопів стало можливим розглянути деякі подробиці на її диску. У 1665 році Джованні Кассіні, професор Університету Болоньї, побачив на поверхні Юпітера освіту, яку назвали Великою Червоною Плямою (БКП).

Вперше Велику Червону Пляму побачив Джованні Кассіні 1665 року. Спочатку астрономи припускали, що це тверде утворення на поверхні планети, але апарати Pioneer 10, Voyage 1 і 2, Galileo, Cassini і New Horizons дозволили розглянути Велику Червону Пляму у всіх подробицях. Зображення: «Популярна механіка»

Це атмосферне утворення — гігантський антициклон розмірами 35 000 км в довжину і 14 000 в ширину (причому століття тому Пляма була в два більше), тобто в три рази більше Землі. Велика Червона Пляма трохи дрейфує по борготі в ту чи іншу сторону, при цьому широта (приблизно 22 ° південної широти) залишається тією ж. Газ в антициклоні обертається проти годинникової стрілки близько шести земних діб, при цьому швидкість вітру на краях цього урагану досягає 360 км/год. На початку 2010 року, використовуючи ІК-спектрометр VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid Infrared) телескопа VLT (Very Large Telescope) Європейської південної обсерваторії, астрономи вперше отримали можливість познайомитися з тепловою структурою урагану і розподілом температур всередині нього. Однак як і раніше не ясно, що надає пляму червоний колір.

Зустріч двох штормовна

трьох фотографіях, зроблених за допомогою телескопа «Хаббл» у 2008 році, видно, як Велика Червона Пляма поглинає невеликий шторм, що підійшов до нього занадто близько. Від нього залишається тільки невеликий антициклонний завиток. За однією з версій, БКП живе довго, поглинаючи більш дрібних побратимів і підживлюючись їх енергією. Зображення: «Популярна механіка»

Найбільші пилові бурі: Марс

Марс — одна з найімовірніших цілей (а точніше, єдина) першої міжпланетної експедиції. Однак марсонавтів, які прибули на Червону планету, чекає дуже неприємний сюрприз — запорошені бурі. Їх час — весна, коли полярні крижані шапки, що складаються з твердого вуглекислого газу (сухого льоду) і простягаються на половину півкулі, випаровуються, збільшуючи атмосферний тиск; температурний градієнт між «відтаявшими» і покритими льодом областями породжує сильний вітер, що циркулює над цими областями; свою частку в зародження бурі вкладають і стокові вітри, що стікають з полярної шапки. Вітер піднімає пил, і в результаті з’являється пилова буря, яка може простягатися на сотні і тисячі кілометрів і іноді навіть охоплювати всю планету і тривати тижнями і місяцями. Причини, через які локальні бурі швидко ростуть і переходять у глобальні, вченим поки не зрозумілі. Ці бурі відіграють велику роль у формуванні марсіанського клімату, змінюючи тепловий баланс, розподіл льоду і водяних парів як у глобальному, так і в локальному масштабі (особливо в полярних регіонах). Частинки пилу, підняті бурею, поглинають сонячне випромінювання і розігрівають атмосферу — під час бурі 2001 року за допомогою спектрометра TES (Thermal Emission Spectrometer), встановленого на борту станції NASA Mars Global Surveyor, було зафіксовано збільшення температури на 30 ° C. До того ж тертя частинок пилу породжує потужні електричні розряди. У 2007 році пилова буря доставила багато неприємних хвилин команді NASA, що відповідала за роботу ровера Opportunity. Справа в тому, що основне джерело енергії ровера — сонячні батареї, а під час пилової бурі кількість сонячного світла, що падає на поверхню, різко знижується.

Запорошені дияволиЩе

одне цікаве марсіанське природне явище — «запорошені дияволи». Це локальні торнадо, пилові смерчі, які утворюються при закручуванні висхідних потоків в атмосфері. «Запорошені дияволи» не рідкість і на Землі — їх можна побачити практично в будь-якій піщаній пустелі. Але на Марсі вони виростають до абсолютно лякаючого масштабу — їх діаметр може досягати півкілометра, а висота — 8 км. Пил у них сильно електризується при обертанні, генеруючи сильні електричні поля. Сліди марсіанських «пилових дияволів» часто спостерігаються на знімках, зроблених орбітальними станціями (тим же Mars Global Surveyor), а марсіанський ровер Spirit зумів навіть зняти це явище відносно великим планом в кратері Гусєва. Існує версія, що саме «пиловий диявол» струснув пил з сонячних панелей Spirit, продовживши функціонування марсохода. Зображення: «Популярна механіка»

Найсильніша вулканічна активність: Йо

Іо, найближчий супутник Юпітера, до 1970-х вважався «мертвим» світом на зразок Місяця. Однак у 1979 році інженер Лабораторії реактивного руху NASA Лінда Морабито виявила на одному з технічних знімків, зроблених автоматичною міжпланетною станцією Voyager 1 для більш точного визначення власного місця розташування, дивну пляму. При уважному вивченні виявилося, що на знімках є ще кілька подібних плям і це — газопилові хмари вулканічного походження, викинуті на висоту понад 300 км двома вулканами, які були названі Пеле (богиня вулканів і вогню в гавайській міфології) і Локі (німецько-скандинавський бог вогню). Яскрава червоно-оранжево-жовта поверхня Іо різко відрізняється від поверхонь більшості інших супутників, що виглядають набагато більш нудно. Така розмальовка — наслідок високої вулканічної активності в надрах Йо. На цьому супутнику розмірами трохи більше нашого Місяця розташовано понад 400 активних вулканів, що викидають сірку і її сполуки, які потім осідають на поверхні супутника, фарбуючи її в характерні кольори. Причина такого активного вулканізму — рух Іо по орбіті навколо Юпітера і взаємодія (орбітальний резонанс) з двома іншими супутниками — Європою і Ганімедом. Через резонанс орбіта Іо має невеликий ексцентриситет, і супутник, звернений однією стороною до Юпітера, відчуває лібрації, тобто трохи «погойдується», в результаті чого виникають потужні приливні сили, що створюють приливний горб з амплітудою в кілька сотень метрів. Ці деформації і стають джерелом теплової енергії, що підживлює вулканізм Іо. Вулкани Іо, до речі, куди потужніше земних побратимів — зокрема, Локі вважається найпотужнішим вулканом в Сонячній системі (за деякими оцінками, його потужність перевищує потужність всіх земних вулканів разом узятих).

Йо. Зображення: «Популярна механіка»