stringtranslate.com

Внеземной вихрь

Внеземной вихрь — это вихрь , который возникает на планетах и ​​естественных спутниках, отличных от Земли , которые имеют достаточную атмосферу. Большинство наблюдаемых внеземных вихрей были замечены в крупных циклонах или антициклонах . Однако известно , что случайные пылевые бури создают вихри на Марсе и Титане . [1] Различные миссии космических аппаратов зафиксировали свидетельства прошлых и настоящих внеземных вихрей. Самые большие внеземные вихри обнаружены на газовых гигантах , Юпитере и Сатурне , и ледяных гигантах , Уране и Нептуне .

Меркурий

Из-за тонкой атмосферы Меркурия на нем не бывает погодных штормов или других атмосферных явлений, таких как облака, ветры или дождь. [2] Довольно необычно, что на Меркурии есть магнитные «торнадо», которые наблюдались аппаратом NASA Mercury MESSENGER во время пролета в 2008 году. Торнадо представляют собой скрученные пучки магнитных полей, которые связывают магнитное поле Меркурия с космосом. [3]

Венера

Venus Express наблюдал два больших вихря, меняющих форму, на полюсах Венеры ( полярные вихри ) в 2006 году во время одного из своих близких пролетов планеты. Южный полюс был замечен с большим, постоянно меняющимся двойным вихрем с помощью инфракрасных измерений высокого разрешения, полученных инструментом VIRTIS на Venus Express. Причина двойного вихря неизвестна, но полярные вихри вызваны атмосферной циркуляцией ячеек Хэдли в нижней части атмосферы. Необычно то, что ни один из двойных вихрей на южном полюсе никогда не выстраивается в линию и расположен на немного разных высотах. Циклоноподобный шторм южного полюса примерно размером с Европу. Кроме того, южный полярный вихрь постоянно меняет форму, но причина до сих пор неизвестна. [4]

В 1979 году Pioneer Venus НАСА наблюдал двойной вихревой циклон на северном полюсе. Со времени Pioneer Venus не было еще большего количества наблюдений северного полюса с близкого расстояния. [5]

Поскольку большая часть воды планеты ушла в космос, на Венере не бывает дождей, как на Земле. Однако, были свидетельства молний на Венере, что подтверждено данными Venus Express. Молнии на Венере отличаются от молний на всех других планетах, поскольку они связаны с облаками серной кислоты, а не водяными облаками. Магнитометрический прибор на Venus Express обнаружил электрические разряды, когда космический корабль находился на орбите вблизи верхних слоев атмосферы Венеры. Большинство штормов формируются высоко в атмосфере, примерно в 25 милях от поверхности, и все осадки испаряются примерно в 20 милях над поверхностью. [6] [7]

Марс

Два снимка 2001 года, сделанные камерой Mars Orbiter на аппарате NASA Mars Global Surveyor до и во время глобальной пылевой бури
Циклон на Марсе, снимок сделанный космическим телескопом «Хаббл»

Большинство наблюдаемых атмосферных явлений на Марсе — это пылевые бури , которые иногда могут разрушить достаточно пыли, чтобы их было видно с Земли. Многие крупные пылевые бури происходят на Марсе каждый год, но еще более редки глобальные пылевые бури, которые Марс переживает в среднем каждые 6 земных лет. НАСА наблюдало глобальные пылевые бури в 1971, 1977, 1982, 1994, 2001, 2007 и 2018 годах. Хотя эти огромные пылевые бури действительно создают проблемы для марсоходов и космических аппаратов, работающих на солнечной энергии, ветры на Марсе достигают высоты 100 км (60 миль) [ необходима ссылка ] , что менее чем в два раза слабее ураганных ветров на Земле, чего недостаточно, чтобы разорвать механическое оборудование. [8] [9]

Хотя Марс больше всего известен своими повторяющимися пылевыми бурями, на нем по-прежнему случаются циклоноподобные штормы и полярные вихри, похожие на земные.

27 апреля 1999 года космический телескоп Хаббл обнаружил редкий циклон диаметром 1800 км (1100 миль) в северной полярной области Марса . Он состоял из трех облачных полос, обернутых вокруг огромного глаза диаметром 320 км (200 миль), и содержал черты, похожие на штормы, которые были обнаружены на полюсах Земли (см.: полярная депрессия ). Он наблюдался только недолго, так как, казалось, рассеивался, когда его сфотографировали шесть часов спустя, и не был замечен на более поздних снимках. [10] Несколько других циклонов были сфотографированы примерно в той же области: циклон 2 марта 2001 года, циклон 19 января 2003 года и циклон 27 ноября 2004 года. [11]

Кроме того, космический аппарат NASA Mars Odyssey 2001 года наблюдал холодный, малоплотный полярный вихрь в атмосфере планеты выше широты 70 градусов северной широты и выше. NASA определило, что каждую зиму над северным полюсом над атмосферой образуется полярный вихрь. Вихрь и атмосфера разделены переходной зоной, где сильные ветры окружают полюс, и характеристиками, похожими на земные струйные течения. [12] Устойчивость этих кольцевых полярных вихрей все еще исследуется, поскольку ученые полагают, что марсианская пыль может играть роль в их формировании. [13]

Юпитер

Большое Красное Пятно с овалом BA на юге
Южные полярные вихри Юпитера, запечатленные космическим аппаратом НАСА «Юнона»

Атмосфера Юпитера покрыта сотнями вихрей, которые, скорее всего, являются циклонами или антициклонами, похожими на те, что есть на Земле. Voyager и Cassini обнаружили, что, в отличие от земной атмосферы, 90% вихрей Юпитера являются антициклонами, то есть они вращаются в противоположном направлении вращения планеты. [14] Многие циклоны появлялись и исчезали на протяжении многих лет, а некоторые даже объединялись, образуя более крупные циклоны.

Когда космический аппарат НАСА Juno прибыл к Юпитеру в 2016 году, он наблюдал гигантские циклоны, окружающие северный и южный полюса планеты. Девять крупных циклонов были замечены вокруг северного полюса и 6 вокруг южного полюса. При дальнейших пролетах Juno заметил еще один циклон на южном полюсе и заметил, что 6 из 7 циклонов образовали шестиугольную структуру вокруг циклона в центре южного полюса. Данные Juno показали, что эта штормовая система стабильна, и не было никаких признаков попыток слияния вихрей. [15]

Большое Красное Пятно на Юпитере, безусловно, является крупнейшим известным внеземным антициклоном (или циклоном). Большое Красное Пятно расположено в южном полушарии и имеет скорость ветра, превышающую скорость любого шторма, когда-либо измеренного на Земле. Новые данные с Juno показали, что шторм проникает в атмосферу Юпитера примерно на 320 км (200 миль). Гигантский шторм отслеживается с 1830 года, но, возможно, просуществовал более 350 лет. Более 100 лет назад Большое Красное Пятно было намного больше двух Земных размеров, но с тех пор уменьшается. Когда Вояджеры 1 и 2 пролетали в 1979 году, они измерили, что огромный циклон был в два раза больше диаметра Земли. Сегодняшние измерения с помощью телескопов показали диаметр в 1,3 размера Земли. [16]

Овал BA (или Красное Пятно Младшее) — второй по величине шторм на Юпитере, образовавшийся в результате слияния трех меньших циклонов в 2000 году. Он расположен к югу от Большого Красного Пятна и в последние годы увеличивается в размерах, медленно приобретая более однородный белый цвет. [17]

Большое темное пятно — это особенность, обнаруженная вблизи северного полюса Юпитера в 2000 году космическим аппаратом Кассини-Гюйгенс , которая представляла собой недолговечное темное облако, которое выросло до размеров Большого красного пятна, прежде чем исчезнуть через 11 недель. Ученые предполагают, что это явление является побочным эффектом сильных полярных сияний на Юпитере. [18]

Сатурн

Большое белое пятно Сатурна , полученное космическим аппаратом НАСА «Кассини» в 2011 году.
Ложное цветное изображение Шторма Дракона, полученное Кассини

Каждый год Сатурна , около 28 земных лет, на Сатурне происходят мощные планетарные бури, называемые Большими Белыми Пятнами . Большие Белые Пятна недолговечны, но могут влиять на атмосферу и температуру планеты в течение 3 земных лет после их коллапса. Пятна могут быть шириной в несколько тысяч километров и даже могут врезаться в собственные хвосты и исчезать, когда они облетят планету. [19]

Большинство штормов на Сатурне происходят в зоне в южном полушарии, которую ученые называют «переулком штормов» за ее высокую активность штормов. Переулок штормов находится в 35 градусах к югу от экватора, и до сих пор неизвестно, почему здесь образуется такое большое количество штормов. [20] Также существует долгоживущий шторм, известный как Шторм Дракона , который время от времени вспыхивает на южных широтах Сатурна. Кассини неоднократно обнаруживал всплески радиоизлучения от шторма, похожие на короткие всплески статики, которые производятся молниями на Земле. [21]

11 октября 2006 года космический аппарат Кассини-Гюйгенс сделал снимки шторма с хорошо выраженной отчетливой стеной глаза над южным полюсом Сатурна . [22] Он был 8000 километров (5000 миль) в поперечнике, со штормами в стене глаза, достигающими 70 километров (43 мили) в высоту. Скорость ветра в шторме составляла 550 километров в час (340 миль в час), и он, по-видимому, был неподвижен над южным полюсом Сатурна. [23]

В настоящее время Сатурн удерживает рекорд по самой продолжительной непрерывной грозе в Солнечной системе, шторм, который Кассини наблюдал в 2009 году, продолжался более 8 месяцев. Инструменты на Кассини обнаружили мощные радиоволны, исходящие от разрядов молний в атмосфере Сатурна. Эти радиоволны примерно в 10 000 раз сильнее тех, которые испускаются земными молниями. [24]

Шестиугольный циклон на северном полюсе Сатурна был замечен после прохождения Вояджера 1 и 2 , и впервые был сфотографирован Кассини 3 января 2009 года. [25] Он имеет диаметр чуть менее 24 000 км (15 000 миль), глубину около 100 км (60 миль) и окружает северный полюс кольчатой ​​планеты примерно на 78° северной широты. [26]

Титан

Южный полярный вихрь Титана

Титан очень похож на Землю и является единственным известным планетарным телом с существенной атмосферой и стабильными телами поверхностной жидкости, которые все еще существуют. На Титане происходят штормы, похожие на земные, но вместо воды на Титане есть метан и этан. [27]

Данные с Кассини показали, что на Титане происходят пылевые бури, подобные тем, что есть на Земле и Марсе. [28] Когда Титан находится в равноденствии, сильные нисходящие ветры поднимают микронные частицы из песчаных дюн и создают пылевые бури. Пылевые бури относительно короткие, но создают интенсивные инфракрасные яркие пятна в атмосфере, и именно так Кассини их обнаружил. [29]

Кассини сделал снимок южного полярного вихря на Титане в июне 2012 года. Также было обнаружено, что на Титане есть северный полярный вихрь с похожими характеристиками, как у южного полярного вихря. Позже ученые обнаружили, что эти вихри формировались зимой, то есть они были сезонными, похожими на земные полярные вихри. [30]

Южный полярный вихрь был снова сфотографирован в 2013 году, и было установлено, что вихрь формируется выше в атмосфере, чем считалось ранее. Туманная атмосфера Титана оставляет луну неосвещенной в лучах Солнца, но изображение вихря показало яркое пятно на южном полюсе. Ученые пришли к выводу, что вихрь находится высоко в атмосфере, возможно, выше дымки, потому что он все еще может быть освещен Солнцем. [31]

Уран

Первое обнаруженное Большое Темное Пятно на Уране, полученное космическим телескопом Хаббл

Долгое время считалось, что атмосфера Урана статична из-за отсутствия наблюдаемых штормов, но в последние годы астрономы начали замечать большую активность штормов на планете. Однако данные об Уране все еще ограничены, поскольку он находится очень далеко от Земли и его трудно регулярно наблюдать.

В 2018 году космический телескоп Хаббл (HST) сделал снимок Урана , на котором была видна большая яркая полярная шапка над северным полюсом. Считается, что шторм будет долгоживущим, и ученые предполагают, что он образовался из-за сезонных изменений в атмосферном потоке. [32]

В 2006 году космический телескоп Хаббл сфотографировал Темное пятно Урана . Ученые увидели сходство между Темным пятном Урана (UDS) и Большими темными пятнами (GDS) на Нептуне , хотя UDS был намного меньше. Считалось, что GDS являются антициклоническими вихрями в атмосфере Нептуна, и предполагается, что UDS имеет схожую природу. [33]

В 1998 году HST сделал инфракрасные снимки многочисленных штормов, бушующих на Уране из-за сезонных изменений. [34]

Нептун

Большое Темное Пятно
Маленькое темное пятно

Большое темное пятно было вихрем размером с Землю, который наблюдал в южном полушарии Нептуна Вояджер -2 в 1989 году. [35] Шторм имел одну из самых высоких зафиксированных скоростей ветра в Солнечной системе — приблизительно 2400 км/ч (1500 миль/ч) и совершал один оборот вокруг планеты каждые 18,3 часа. [36] Когда космический телескоп Хаббл обратил свой взор на Нептун в 1994 году, пятно исчезло; но шторм, вызвавший его, мог продолжаться ниже в атмосфере. [37]

Малое темное пятно (иногда называемое Большим темным пятном 2 или Глазом Волшебника) было еще одним вихрем, который наблюдал Вояджер 2 во время своего пролета мимо Нептуна в 1989 году. Это пятно расположено примерно на 30° южнее на планете и проходит мимо планеты каждые 16,1 часа. [36] Отличительный вид Малого темного пятна обусловлен белыми метаново-ледяными облаками, которые поднимаются через центр шторма и придают ему вид глаза. [38] Этот шторм также, по-видимому, исчез к тому времени, когда космический телескоп Хаббл осмотрел планету в 1994 году.

Всего на Нептуне было обнаружено 4 дополнительных темных пятна с момента открытия первых двух. Небольшой шторм, который образовался в южном полушарии в 2015 году, отслеживался Эми Саймон и ее командой в NASA Goddard (сейчас она является частью проекта Outer Planet Atmospheres Legacy) от его рождения до его смерти. Сосредоточившись на отслеживании этого небольшого шторма, команда смогла обнаружить появление гигантского пятна размером с Большое темное пятно в 23° к северу от экватора в 2018 году. [37] Наблюдения, проведенные этой командой, смогли указать на важность «сопутствующих облаков» в идентификации штормов, которые вызывают эти пятна, даже если темного пятна не было. [39] Эта команда также пришла к выводу, что штормы имеют вероятную продолжительность жизни 2 года с возможной продолжительностью жизни до 6 лет, и будет изучать форму и скорость темных пятен в будущем. [37]

Ссылки

  1. ^ "Пыльные бури на Титане обнаружены впервые". NASA Solar System Exploration . Архивировано из оригинала 9 июня 2020 г. Получено 24 апреля 2020 г.
  2. ^ "Mercury". NASA Solar System Exploration . Архивировано из оригинала 26 апреля 2022 г. Получено 24 апреля 2020 г.
  3. ^ Барнетт, Аманда. «10+ вещей: тур по штормам по всей Солнечной системе». NASA Solar System Exploration . Архивировано из оригинала 8 мая 2020 г. Получено 24 апреля 2020 г.
  4. ^ "Обнаружен двойной вихрь на Южном полюсе Венеры!". www.esa.int . Архивировано из оригинала 14 августа 2019 г. . Получено 24 апреля 2020 г. .
  5. ^ "Загадочный "глаз урагана" на Венере". www.esa.int . Архивировано из оригинала 12 августа 2020 г. . Получено 24 апреля 2020 г. .
  6. ^ "NASA – NASA Scientist Confirms Light Show on Venus". www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 4 мая 2021 г. . Получено 24 апреля 2020 г. .
  7. ^ "ESA Science & Technology – Major Discoveries by Venus Express: 2006–2014". sci.esa.int . Архивировано из оригинала 7 апреля 2020 г. . Получено 24 апреля 2020 г. .
  8. ^ Хилле, Карл (18 сентября 2015 г.). «Факт и вымысел марсианских пылевых бурь». NASA . Архивировано из оригинала 2 марта 2016 г. Получено 28 апреля 2020 г.
  9. ^ Дэвис, Фил. «10 вещей: массивная пылевая буря на Марсе». NASA Solar System Exploration . Архивировано из оригинала 3 октября 2020 г. Получено 28 апреля 2020 г.
  10. ^ «Хаббл видит колоссальный полярный циклон на Марсе». www.jpl.nasa.gov . Получено 28 апреля 2020 г. .
  11. ^ Кантор, Брюс; Малин, Майкл; Эджетт, Кеннет С. (2002). «Многолетние наблюдения Марсианской орбитальной камеры (MOC) за повторяющимися марсианскими погодными явлениями в течение северного летнего сезона». Журнал геофизических исследований: Планеты . 107 (E3): 3–1–3–8. Bibcode : 2002JGRE..107.5014C. doi : 10.1029/2001JE001588 . ISSN  2156-2202.
  12. ^ "Mars Exploration: Features". mars.nasa.gov . Архивировано из оригинала 14 декабря 2021 г. . Получено 28 апреля 2020 г. .
  13. ^ Mitchell, DM; Montabone, L; Thomson, S; Read, PL (январь 2015 г.). «Полярные вихри на Земле и Марсе: сравнительное исследование климатологии и изменчивости по результатам повторных анализов». Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society . 141 (687): 550–562. Bibcode : 2015QJRMS.141..550M. doi : 10.1002/qj.2376. ISSN  0035-9009. PMC 4540153. PMID 26300564  . 
  14. ^ Васавада, Эшвин Р.; Шоумен, Адам П. (11 июля 2005 г.). «Динамика атмосферы Юпитера: обновление после Галилео и Кассини». Reports on Progress in Physics . 68 (8): 1935–1996. Bibcode : 2005RPPh...68.1935V. doi : 10.1088/0034-4885/68/8/r06. ISSN  0034-4885.
  15. ^ Грейсиус, Тони (12 декабря 2019 г.). «NASA's Juno Navigators Enable Jupiter Cyclone Discovery». NASA . Архивировано из оригинала 20 июня 2020 г. Получено 28 апреля 2020 г.
  16. ^ Грейсиус, Тони (11 декабря 2017 г.). «NASA’s Juno исследует глубины Большого Красного Пятна Юпитера». NASA . Архивировано из оригинала 1 ноября 2020 г. Получено 28 апреля 2020 г.
  17. ^ Грейсиус, Тони (17 января 2019 г.). «Последний пролет Juno над Юпитером запечатлел два массивных шторма». NASA . Архивировано из оригинала 24 декабря 2020 г. Получено 28 апреля 2020 г.
  18. ↑ Филлипс, Тони (12 марта 2003 г.). «Большое темное пятно». Science at NASA. Архивировано из оригинала 15 июня 2007 г. Получено 20 июня 2007 г.
  19. ^ "Самый большой шторм Сатурна". www.esa.int . Архивировано из оригинала 2 июня 2020 г. Получено 29 апреля 2020 г.
  20. ^ "In Depth | Saturn". NASA Solar System Exploration . Архивировано из оригинала 24 февраля 2018 г. Получено 29 апреля 2020 г.
  21. ^ "NASA – The Dragon Storm". www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 17 апреля 2018 г. Получено 13 февраля 2024 г.
  22. ^ "APOD: 2006 November 13 – A Hurricane Over the South Pole of Saturn". apod.nasa.gov . Архивировано из оригинала 7 января 2015 года . Получено 29 апреля 2020 года .
  23. ^ "ESA Science & Technology – South Polar Storms on Saturn". sci.esa.int . Архивировано из оригинала 11 сентября 2020 г. Получено 29 апреля 2020 г.
  24. ^ "NASA – Lightning Strikes at Saturn". www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 23 августа 2020 г. . Получено 29 апреля 2020 г. .
  25. ^ PIA11682: Весна показывает шестиугольный струйный поток Сатурна
  26. ^ "SPACE.com – Странный шестиугольник обнаружен на Сатурне". Space.com . 27 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 10 июля 2008 г. Получено 10 июля 2008 г.
  27. ^ "Пыльные бури на Титане впервые обнаружены". NASA/JPL . Архивировано из оригинала 11 января 2021 г. Получено 29 апреля 2020 г.
  28. ^ "Пыльные бури на Титане обнаружены впервые". NASA Solar System Exploration . Архивировано из оригинала 9 июня 2020 г. Получено 29 апреля 2020 г.
  29. ^ Rodriguez, S.; Le Mouélic, S.; Barnes, JW; Kok, JF; Rafkin, SCR; Lorenz, RD; Charnay, B.; Radebaugh, J.; Narteau, C.; Cornet, T.; Bourgeois, O. (24 сентября 2018 г.). «Наблюдательные данные об активных пылевых бурях на Титане в равноденствие» (PDF) . Nature Geoscience . 11 (10): 727–732. Bibcode : 2018NatGe..11..727R. doi : 10.1038/s41561-018-0233-2. ISSN  1752-0894. S2CID  134006536. Архивировано (PDF) из оригинала 1 июля 2021 г. Получено 31 августа 2020 г.
  30. ^ Тинби, Северная Каролина; Сильвестр, М.; Шарки, Дж.; Никсон, Калифорния; Винатье, С.; Ирвин, PGJ (2019). «Сезонная эволюция стратосферы Титана во время миссии Кассини». Письма о геофизических исследованиях . 46 (6): 3079–3089. Бибкод : 2019GeoRL..46.3079T. дои : 10.1029/2018GL081401 . ISSN  1944-8007. ПМЦ 7580802 . ПМИД  33100421. 
  31. ^ "PIA17139: Bright Vortex". Архивировано из оригинала 6 декабря 2013 г. Получено 3 декабря 2013 г.
  32. ↑ Гарнер, Роб (7 февраля 2019 г.). «Хаббл раскрывает динамические атмосферы Урана и Нептуна». NASA . Получено 29 апреля 2020 г.
  33. ^ Хаммель, Х. Б.; Сромовский, Л. А.; Фрай, П. М.; Рагес, К.; Шоуолтер, М.; де Патер, И.; ван Дам, МА; Лебо, Р. П.; Дэн, Х. (май 2009 г.). «Темное пятно в атмосфере Урана в 2006 г.: открытие, описание и динамическое моделирование». Icarus . 201 (1): 257–271. Bibcode :2009Icar..201..257H. doi :10.1016/j.icarus.2008.08.019. ISSN  0019-1035.
  34. ^ "Огромные весенние штормы обрушились на планету Уран | Директорат научных миссий". science.nasa.gov . Архивировано из оригинала 23 января 2021 г. . Получено 29 апреля 2020 г. .
  35. ^ "Спросите астронома". Cool Cosmos . Архивировано из оригинала 15 сентября 2018 г. Получено 25 апреля 2020 г.
  36. ^ ab "PIA00046". JPL Photojournal . 29 января 1996 г. Архивировано из оригинала 20 декабря 2019 г. Получено 25 апреля 2020 г.
  37. ^ abc Steigerwald, Bill (14 марта 2019 г.). «Hubble отслеживает жизненный цикл гигантских штормов на Нептуне». NASA . Получено 25 апреля 2020 г. .
  38. ^ "NASA's Cosmos". ase.tufts.edu . Архивировано из оригинала 8 апреля 2022 г. . Получено 25 апреля 2020 г. .
  39. ^ Хейнс, Кори (25 марта 2019 г.). «Хаббл ловит Нептун, формирующий новые, массивные штормы». Astronomy.com . Архивировано из оригинала 4 февраля 2020 г. . Получено 25 апреля 2020 г. .