Ураган на Сатурне помог изучить особенности атмосферы планеты

Крупное скопление облаков в газовой оболочке Сатурна, известное также как белое пятно, помогло астрономам объяснить изменчивость воздушных потоков в верхних слоях атмосферы планеты. По мнению ученых, она может быть связана с сезонными циклами инсоляции и с полугодичными колебаниями температур в области экватора. Статья ученых опубликована в журнале Nature Communications.

Экватор Сатурна считается одной из самых «неспокойных» областей в атмосфере планеты. В этой зоне дуют сильные ветра, скорость которых порой достигает 1800 километров в час, а также появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы — в зависимости от размера их называют белыми пятнами или гигантскими белыми овалами (последние появляются примерно раз в тридцать лет). Ученым до конца не известна структура экваториальных потоков ветра, а также не изучены механизмы, которые влияют на их движение. При этом исследование газовой оболочки Сатурна может помочь понять, какие процессы влияют на движение атмосферы других планет-гигантов, в том числе и за пределами нашей Солнечной системы.

Авторы новой работы изучили снимки белого пятна Сатурна, сделанные в период с 2014 по 2015 год телескопом «Хаббл» и космическим аппаратом «Кассини». Исследователи рассмотрели движение облаков внутри этого гигантского урагана, диаметр которого достигает примерно семи тысяч километров, а также в его окрестностях.

Анализ изображений белого пятна помог определить, что оно состоит из скопления облаков, размер каждого из которых достигает 300 — 500 километров, причем облака в верхнем и нижнем слое тропосферы различаются между собой. Наблюдения за изменением его формы на разных длинах волн показали, что скорость потоков ветра вблизи тропопаузы (давление 400-700 милибар) достигает 1100 километров в час, в то время как на уровне около 150 километров ниже нее она возрастает до 1650 километров в час. Исследователи также заметили, что верхние воздушные потоки, в отличие от нижних, имеют очень изменчивую скорость и ширину.

Такое различие между верхними и нижними слоями атмосферы Сатурна может объясняться несколькими способами. Во-первых исследователи предполагают, что на движение потоков ветра в газовой оболочке планеты влияют сезонные циклы инсоляции. Это значит, что в зависимости положения планеты относительно Солнца аэрозольные частицы в атмосфере нагреваются по-разному, что, в свою очередь, способствует возникновению колебаний температуры и изменению силы и ширины потоков ветра. Во-вторых, на циркуляцию атмосферы также влияет положение колец планеты, которые отбрасывают тень на Сатурн в области экватора. Кроме того, авторы работы предполагают, что переменчивость ветров может зависеть от полугодовых колебаний температуры в области экватора, которые также наблюдаются на Земле и на Юпитере, однако для проверки этой гипотезы необходимы дополнительные наблюдения.

На данный момент изучение атмосферы Сатурна проводится с помощью аппарата «Кассини». Недавно NASA опубликовало снимки северного полюса планеты, сделанные космической станцией в 2012 и 2016 году. Фотографии показывают, что за четыре года цвет одного из крупнейших антициклонов Солнечной системы — Гигантского гексагона — значительно изменился. Точная причина этих изменений неизвестна, но астрономы связывают ее со сменой сезонов.

Кристина Уласович