№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

В атмосфере Юпитера обнаружили волну тепла размером с планету

Фото: James O'Donoghue

За нее в ответе полярные сияния газового гиганта.

В атмосфере Юпитера была обнаружена волна тепла, в 10 раз превышающая размеры Земли. Это тепловое образование имеет 130 000 километров в поперечнике и температуру около 700 °C, двигаясь со скоростью до 2400 метров в секунду от северного полюса Юпитера.

Как объясняют ученые, это открытие может разрешить одну из самых сложных загадок о самой большой планете нашей Солнечной системы, в том числе почему она намного горячее, чем предсказывают модели.

Именно постоянные полярные сияния, которые мерцают на полюсах Юпитера, могут обеспечивать дополнительную энергию для нагревания газового гиганта до температур, намного превышающих ожидаемые учеными. И, вероятно, вместе с плотным солнечным ветром, они ответственны за вздымающуюся волну тепла.

«В прошлом году мы подготовили первые карты верхних слоев атмосферы Юпитера, на которых можно определить доминирующие источники тепла. Благодаря этим картам мы продемонстрировали, что полярные сияния Юпитера были возможным механизмом, который мог бы объяснить эти температуры», – Джеймс О’Донохью, астроном из Японского агентства аэрокосмических исследований.

Первое подозрение, что в атмосфере Юпитера происходит нечто странное, закралось к учёным ещё в 1970-х годах. Юпитер находится в 778 миллионах километров от Солнца, что в 5,2 раза дальше, чем расстояние Земли от нашей звезды. На таком расстоянии он получает всего четыре процента солнечного излучения, достигающего Земли.

Исходя из этого верхняя атмосфера газового гиганта должна иметь среднюю температуру около -73 °C, но вместо этого она составляет около 420 °C, что сравнимо с верхними слоями атмосферы Земли и намного выше, чем можно объяснить одним только солнечным нагревом. Это означает, что в атмосфере Юпитера должно происходить еще что-то, что способствует его нагреву.

Юпитер венчают самые мощные и яркие полярные сияния в Солнечной системе, светящиеся на длинах волн, невидимых человеческому глазу. Мы также знаем, что полярные сияния здесь, на Земле, вызывают нагрев нашей собственной атмосферы.

Полярные сияния Юпитера очень похожи на земные, так как при них происходит такое же взаимодействие между заряженными частицами, магнитными полями и молекулами в атмосфере. Однако есть и отличия. Земные полярные сияния рождаются из порывов частиц, приносимых мощным солнечным ветром и являются спорадическими.

Полярные сияния Юпитера постоянны и генерируются частицами его спутника Ио, самого вулканического объекта в Солнечной системе, который постоянно извергает диоксид серы. Это формирует тор плазмы вокруг Юпитера, который направляется к его полюсам через силовые линии магнитного поля, откуда попадает в атмосферу.

Предыдущие тепловые карты Юпитера выявили горячие точки непосредственно под овалом полярных сияний, что предполагает связь между ними. Но теперь исследователи обнаружили нечто более интересное. Вклад Ио не означает, что на полярные сияния Юпитера не влияет Солнце, и именно это наблюдали О'Донохью и его коллеги.

Пока они собирали наблюдения за Юпитером и его странной температурой, на газовый гигант обрушился плотный солнечный ветер. В результате команда наблюдала усиление полярного сияния.

Поскольку горячий газ расширяется, это, вероятно, является причиной того, что волна тепла выплескивается из аврорального овала и катится вниз к экватору со скоростью до тысяч километров в час. Таким образом, по мере своего распространения это явление должно было доставить значительное количество дополнительного тепла в атмосферу Юпитера.

Юпитер – не единственная планета в Солнечной системе, которая горячее, чем должна быть. Сатурн, Нептун и Уран на сотни градусов горячее, чем можно объяснит одним только солнечным нагревом. В то же время ни у одной из этих планет нет полярных сияний масштабе Юпитера. Ученые надеются, что новое открытие может каким-то образом помочь решить эту загадку.