Астрофизики вычислили скорость ветра на Юпитере
Ученые из Португалии разработали новый метод, с помощью можно изучать атмосферы планет Солнечной системы. Благодаря ему уже удалось измерить скорость ветра на Юпитере и исследовать его облака. Следующей целью для специалистов станет Сатурн и другие газовые гиганты.
Исследователи из Лиссабонского университета в Португалии измерили скорость ветра на Юпитере с помощью спектрографа ESPRESSO, установленного на телескопе VLT («Очень большой телескоп») Европейской южной обсерватории (ESO). Выяснилось, что скорость ветра на Юпитере составляет от 60 до 428 км/ч с погрешностью менее 36 км/ч.
Метод, разработанный командой, называется доплеровской велосиметрией. Он основан на отражении облаками видимого света от Солнца в атмосфере целевой планеты. Длина волны отраженного света изменяется пропорционально скорости, с которой облака движутся относительно телескопа на Земле. Это позволяет рассчитать скорость ветра в наблюдаемой точке.
Изначально этот способ был разработан исследовательской группой для изучения атмосферы Венеры, а сам спектрограф ESPRESSO был предназначен для поиска и анализа экзопланет, удаленных на расстояние в несколько световых лет от Земли. Однако ученые решили найти ему новое применение, направив телескоп на цель в Солнечной системе на расстоянии 43 световых минут от Земли — планету Юпитер.
Группа ученых исследовала экваториальную зону Юпитера, где светлые облака расположены на большей высоте на северном и южном экваториальном поясе, которые соответствуют нисходящему воздуху и образуют полосы темных, более теплых облаков. Выяснилось, что атмосфера Юпитера на уровне видимых с Земли облаков содержит аммиак, гидросульфид аммония и воду, которые образуют отчетливые красные и белые полосы. «Верхние облака, расположенные в зоне давления от 0,6 до 0,9 бар, состоят из аммиачного льда. Водяные облака образуют самый плотный, нижний слой и оказывают сильнейшее влияние на динамику атмосферы», — отметили исследователи.
При этом, как отмечают авторы эксперимента, во время наблюдений, проведенных с помощью прибора высокого разрешения на газообразной планете, возникли некоторые трудности. «Одна из них была связана с «навигацией» по диску Юпитера, то есть с точным знанием того, на какую точку на диске планеты мы указывали. Так вышло из-за огромного разрешения телескопа VLT» , — поясняют авторы научной работы. Другая сложность была в том, что ученые определяли скорость ветра с точностью до нескольких метров в секунду, когда скорость вращения Юпитера на экваторе составляет порядка 10 километров в секунду. Кроме того, поскольку это газообразная планета, а не твердое тело, она вращается с разной скоростью в зависимости от широты наблюдаемой точки.
Чтобы проверить эффективность доплеровской велосиметрии при измерении ветров на Юпитере с помощью телескопов на Земле, ученые сравнили полученные данные с измерениями прошлых лет. Большая часть данных была собрана приборами в космосе с использованием другого метода, который заключается в получении средних значений скорости ветра путем отслеживания структуры облаков на снимках. Показатели сошлись, в связи с чем исследователи сделали вывод, что метод доплеровской велосиметрии может эффективно использоваться для мониторинга ветров Юпитера с Земли. Это позволит узнать, как меняются ветры с течением времени, что будет иметь важное значение для разработки точной модели глобальной циркуляции атмосферы Юпитера.
Ученые собираются расширить наблюдения с помощью ESPRESSO, чтобы получить больший обзор Юпитера, а также собирать данные о ветре в течение всего периода вращения планеты, который составляет почти 10 часов. Ограничение наблюдений определенными диапазонами длин волн позволит измерять ветры на разных высотах. В будущем планируется применять новый метод для исследования атмосфер других газовых планет — следующей целью станет Сатурн.
