Лев
я могу Анализировать
Только вперед!
Лев Каменцев
Все записи
текст

Бури в космосе

"ММ" №2/101 2014, с. 98
Сильная ветровая активность атмосферы – не редкость для многих небесных тел. Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Венера, Марс – это лишь часть объектов Солнечной системы, где скорость ветра способна достигать ураганных значений, порой даже более сильных, чем на Земле.


Наиболее интересной планетой с точки зрения метеорологии является Марс. В 1971 году, когда с его искусственных спутников были начаты наблюдения, ученым удалось выявить существование на красной планете пылевых бурь – системы сильных сезонных ветров, являющихся причиной медленной эрозии осадочных и магматических отложений. Первые пылевые бури на Марсе отмечены астрономами еще до начала космической эры: например, известно, что наиболее сильными они были в 1892 и 1924 годах.
В этом контексте очень интересна история формирования древних флювиогляциальных отложений, – то есть отложений потоков талых ледниковых вод, – являющихся показателями существенно более благоприятных климатических условий в начальные этапы истории развития Марса. Сейчас успешно реконструируются условия образований эоловых (ветровых) отложений полярных областей: к примеру, удалось выяснить, что периодические изменения орбитальных характеристик Марса вызывали изменения условий и образование слоистых отложений в более современную эпоху, начавшуюся после окончания «водного» этапа развития.
Как правило, марсианская атмосфера очень быстро теряет свою прозрачность, становясь похожей на туманную оболочку Венеры, что затрудняет наблюдения в видимом диапазоне. Прозрачность растет при увеличении длины волны, то есть в составе пылевой компоненты присутствуют в основном частицы размером около 1 мкм, а наличие поглощающей пылевой дымки обусловливает охлаждение поверхности и увеличение температуры атмосферы.
Согласно лабораторным данным, сегодня ввиду небольшого давления атмосферы (порядка 1 % атмосферного давления у поверхности Земли) подъем и эффективный полет частиц марсианского грунта возможен при скорости ветра более 30–60 м/с. Подробный анализ информации с искусственных спутников Марса показывает, что пыль заполняет всю толщу атмосферы до высоты более 30 км. Очень удачным для подробного изучения этих явлений оказалось совпадение периода глобальной пылевой бури, бушевавшей с сентября 1971 по январь 1972 года, с началом функционирования первого искусственного спутника Марса – американской станции «Маринер-9».
22 сентября 1971 года наземными наблюдателями было обнаружено возникновение пылевого облака в одном из районов Марса. Оно стало быстро разрастаться, и 12 октября вся планета была охвачена пылевой бурей. «Маринер-9» достиг Марса 14 ноября, спустя приблизительно полмесяца после ее самой интенсивной фазы.
Следующими на околомарсианские орбиты вышли орбитальные блоки автоматических станций «Викинг-1» и «Викинг-2». Они функционировали на орбите несколько лет и передали большое количество информации об атмосфере и метеорологии Марса, в частности зафиксировали еще несколько пылевых бурь. В период детальных наблюдений, продлившийся один марсианский год, на Марсе случились две глобальные пылевые бури, при этом одна из них состоялась ранней весной, что является редкостью. Позднее, начиная с 1996 года, глобальный мониторинг ситуации с пылевыми бурями осуществлялся постоянно, так как на околомарсианской орбите находилось несколько автоматических станций из США и Европейского космического агентства. Таким образом был накоплен большой массив данных о времени возникновения и развитии бурь различной степени интенсивности, прояснена сезонная приуроченность (в основном, к моментам равноденствий), а также выяснена возможная роль плато Эллада в возникновении этих глобальных метеорологических явлений. Сначала эту местность считали равниной и только потом, при фотографировании в момент крайней прозрачности атмосферы, в гигантской чаше плато обнаружилась цепь достаточно крупных горных хребтов.


Достаточно специфичны метеорологические условия на планетах-гигантах. Во-первых, отсутствие твердой поверхности, грубо говоря, обусловливает «безграничность», во-вторых, идущая из недр энергия становится причиной возникновения уникальных процессов, не похожих на те, что происходят на планетах земной группы. К примеру, такие процессы в атмосфере Юпитера были зафиксированы при помощи спускаемого аппарата американской станции «Галилео» в декабре 2005 года. Зонд производил наблюдения за температурой, скоростью ветра, давлением и другими показателями, пока не был раздавлен возрастающим давлением атмосферы. Зонд проработал в атмосфере примерно в течение часа, опустившись на глубину 130 км. Согласно измерениям, внешний уровень облаков характеризовался давлением в 1,6 атмосферы и температурой −80 °С, а на глубине 130 км – 24 атмосферы, +150 °C. Плотность облаков оказалась ниже ожидавшейся, предполагаемый слой из водяного пара отсутствовал.
В июле 2016 года на орбиту Юпитера выйдет специализированная станция «Джуно», запущенная в августе 2011 года. В ее задачу входит глубокий мониторинг атмосферы и метеорологических процессов планеты: в частности она должна выяснить, насколько глубоко в атмосферу заходит ее циркуляция.

Что касается другого гиганта – Сатурна, – то атмосферных аппаратов на него пока не запускалось, но с 2005 года вокруг этой планеты вращается ее первый искусственный спутник «Кассини». Помимо изучения спутниковой системы и колец он фиксировал и атмосферные процессы на планете, в том числе интенсивные вихревые и широтные ветровые – такие же, как на Юпитере, но существенно менее мощные (в силу меньшей массы и, следовательно, меньшего энерговыделения).



Атмосферная ситуация на Уране и Нептуне была исследована с близкого расстояния в ходе пролетов американской автоматической станции «Вояджер-2»: в январе 1986 года эта станция пролетела около Урана, а в августе 1989 года – мимо Нептуна и его спутника. Результаты были следующими: как и на других планетах-гигантах, в атмосфере Урана наблюдаются признаки сильнейших ветров, дующих в высоких и средних широтах параллельно экватору планеты. В основном они несутся с запада на восток с ураганными скоростями от 140 до 580 км/ч, а в экваториальной зоне – со скоростью 350 км/ч в обратном направлении.

Загадка теплового излучения Нептуна связана с особенностями строения его недр. Поток солнечной радиации на его орбите в 2,46 раза меньше, чем на Уране, но в видимой части спектра обе планеты отражают около 85 % падающего солнечного света. Логично было бы ожидать, что на Нептуне атмосферные течения будут еще слабее, – но уже наземные измерения показали, что восьмая планета выделяет и излучает значительный поток энергии. Согласно данным, которые получил «Вояджер-2», этот поток в 2,7 раза больше того, что Нептун получает от Солнца, а тепловое излучение Нептуна составляет 59,3 °К – примерно на 3 градуса больше, чем у Урана. Вероятно, столь бурный характер атмосферных процессов можно объяснить мощным энерговыделением Нептуна.

На изображениях с «Вояджера-2» можно увидеть ровный голубой фон с довольно слабо выраженными поясами, несколько темных пятен и несколько групп очень светлых облаков. Лучшие наземные снимки, полученные ПЗС-камерой в начале 80-х годов, позволили различить большие, в четверть диска, светлые пятна – расположенные высоко в атмосфере облака из твердых аэрозольных частиц неизвестного состава. Также на снимках было хорошо видно темный экваториальный пояс планеты и две широких полосы облаков в интервалах широт 30–70° в северном и южном полушариях. Снимки Нептуна указывают на значительную метеорологическую активность планеты, причем характер атмосферной циркуляции несомненно доказывает, что энергия действительно приходит «снизу», из недр планеты, как на Юпитере и Сатурне. Сколь ни мал приток солнечной радиации, для Урана это практически единственный источник энергии. Согласно расчетам, ее слишком мало, чтобы возникли такие мощные явления, как циклоны, а вот на Нептуне ветры несравнимо сильнее. Возможно, что Уран просто уже выделил почти все запасенное тепло, а Нептун еще продолжает это делать. Таким образом, характер метеорологических процессов, как и степень магматической активности, является показателем интенсивности энерговыделения на планетах. А как будут развиваться события на подверженных бурям телах Солнечной системы – покажет время.



Ссылка на статью в онлайн версии журнала "ММ":
http://www.21mm.ru/?mag=101#098

Всего 0 комментариев
Комментарии
OK OK OK OK OK OK OK
Яндекс.Метрика