Amikor a Voyager 2 1989-ben elérte a Neptunust, mindössze 12 év miután elindult a Naprendszeren keresztül tartó történelmi útjára, hat új holdat fedezett fel, elkészítette az első képeket a bolygó gyűrűiről, és különösen heves vihart észlelt.

vihar meglepetés volt. A déli féltekén örvénylő, az óramutató járásával ellentétes irányú szél lépett fel, 1500 km / h (2414 km / h) sebességgel – ez a valaha volt legerősebb. A csillagászok Nagy Sötét Foltnak nevezték, és bár eltelt, mire a Hubble Űrtávcső öt évvel később a bolygóra nézett, szívesen megtudták, miért olyan szélsők a szél.

Kapcsolódó: Születés Az első alkalommal látott “Great Dark Spot” vihar a Neptunuszon (Fotó)

Egy másik kérdés is megzavarodott: A Voyager 2 kiderítette, hogy a Neptunusz melegebb, mint az Urán, annak ellenére, hogy távolabb van a naptól. Amint Brian Cox fizikus a BBC című dokumentumfilmjében, a The Planets-ban kifejtette: “Ennek a hőségnek a forrása rejtély marad.” De vajon ez azt jelenti, hogy kettős rejtvény van a kezünkben, és az egyik rejtély segíthet-e valamilyen módon megmagyarázni a másikat?

Mielőtt elkezdenénk foglalkozni a két kérdéssel, először meg kell vizsgálnunk hogy valójában mit értünk “melegebb” alatt. Mivel a Neptunusz egy óriásgáz, ezért nem tudjuk tesztelni a globális átlaghőmérsékletet a föld szintjén úgy, ahogyan azt a Föld szilárd felszínén megtehetnénk. Ehelyett, ha a Neptunusz magja valószínűleg kicsi, akkor a hőmérsékletet magasságban kell elvégezni. . Baj, melyik?

A hőmérséklet problémája

“Csak a legkülső rétegekben mérhetjük a hőmérsékletet” – mondta Michael Wong, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem bolygótudós e-mailben. Ennek során azt tapasztaljuk, hogy a Neptunusz valójában nem melegebb, mint az Urán, valójában ugyanazon a hőmérsékleten van. De mivel a Neptunusz kevesebb napfényt kap, mert távolabb van a naptól, ennek nem szabad így lennie.

Amit ez a hőmérséklet-hasonlóság sugall, az az, hogy a Neptunusz melegebb abban a tekintetben, hogy mennyi hőt bocsát ki. a naptól elnyelt hőmennyiséghez képest. A “Voyager” mérései azt mutatják, hogy a Neptunusz több mint kétszer annyi hőt bocsát ki, mint amennyit a nap elnyel, míg az Urán nem. “- mondta Anthony Del Genio, a NASA Goddard Űrkutatási Intézetének (GISS) All About Space. a dolgok meglehetősen érdekessé válnak.

Ez azért van, mert a Neptunusz ebben az esetben nem szokatlan. “A Jupiter és a Szaturnusz is majdnem kétszer annyi hőt bocsát ki, mint amennyit elnyel, de az Urán nem.” – mondta Del Genio. – Az Uránus a furcsa.

Kapcsolódó: Titokzatos ragyogás melegíti az Urán gyűrűit.

“A hőmérséklet előrehaladása a naptól távolabb haladva azt mutatja, hogy a Jupiter a legmelegebb a gázóriások közül, a következő a Szaturnusz, majd a Neptunusz. Az Urán az, amely nincs a helyén “- mondta Del Genio. “Ez a szokatlan eredmény azonban azzal a ténnyel jár, hogy az Uránusznak nincs jelentős belső hőforrása.” A Neptunusz megtalálja a módját, hogy felmelegedjen az Urán szintjére, míg ez utóbbi nem képes a napból nyert hőn kívül további hőt termelni.

De mi is a belső hőforrás? Egyszerűbben fogalmazva, ez a Naprendszer születésétől kezdve maradt hő, amikor ezek a bolygók létrejöttek. A hő összehúzódik a primitív napködben – ez a hatás Kelvin-Helmholtz összehúzódás néven ismert.

“A Neptunusz extra hőforrása nagyrészt a gravitációs összehúzódásnak köszönhető” – mondta Joshua Tollefson, szintén az egyetem munkatársa. kaliforniai Berkeley. “Amint a bolygó lassan gravitációs módon összehúzódik, a befelé zuhanó anyag potenciális energiáját hőenergiává változtatja, amelyet aztán felfelé engednek ki a bolygóról.”

Mégis nincs egyértelmű oka annak, hogy az Uránusznak nincs sok belső hőforrás – vagy egyáltalán. “Valami biztosan elakasztotta ezt a folyamatot az Uránuszon – talán annak a korai történelem során történt ütközésnek köszönhetően, amely oldalára döntötte a bolygót” – mondta Tollefson. “Felmerül a kérdés: miért van a Neptunusznak belső hőforrása, az Uránnak viszont nincs?”

aránya, de ehelyett “burps” -ként érkezik. “Lehet, hogy nyugalmi időszakban látjuk csak az Uránt, míg a Neptunusz újabban böfögött” – mondta Tollefson. “A bögrék konvekciósak, amelyek különálló, hosszú időtartamokkal elválasztott epizódokban történhetnek, de lehet, hogy nem tudjuk biztosan, hogy ez így működik-e, hacsak nem látjuk, hogy az egyik ilyen konvektív epizód bekövetkezik. “

Az is kérdés lehet, hogy az Urán öregkorú, a Neptunusz pedig fiatalabb kölyök. “Az, hogy egy bolygó mennyi hőt sugároz, leginkább attól függ, hogy hány éves, és milyen gyorsan vagy lassan bocsátja ki ezt a hőt” – mondta Amy Simon, a NASA NASA Goddard Űrrepülési Központjának bolygókutató kutatójának tudományos főmunkatársa. legyen hidegebb. Az, hogy milyen gyorsan felszabadulnak, a belső szerkezettől és összetételtől, a felhőrétegektől, a konvekciótól és így tovább függ, és ez meglehetősen bonyolult lehet. “

Kapcsolódó: Inside Gas Giant Neptune

” gázóriásoknál jelentős mennyiségű hélium eső lehet, ami megváltoztatja a felszabaduló hő mennyiségét. Az Uránusz és a Neptunusz számára elképzelhető, hogy különböző korúak, vagy valószínűbb, hogy az az esemény, amely az Uranuszt oldalra fordította, gyorsabban összekeverhette belső szerkezetét és / vagy hőt adott ki “- mondta Simon.

Tehát mi a helyzet a szelekkel? Tagadhatatlanul hevesek, és ennek köze lehet a hőmérséklethez.

“Sokáig sejtettük, hogy a Neptunusz és az Urán hidegsége súrlódásmentes körülményekhez vezethet. és így engedje meg a gyorsabb szeleket “- mondta Heidi Hammel, egy bolygócsillagász, aki mindkét bolygót alaposan tanulmányozta, és része volt a Voyager 2 Neptunuszát képező csapatnak.

Ez azt jelenti, hogy nincsenek hegyek, dombok vagy más formák a neptuniai tájon lassítják a szelet. De van-e összefüggés a viharok és a belső hőforrás között? “Valószínűleg” – mondta Hammel -, de a belső hő és a beérkező napfény között is van némi kényes egyensúly. “

Nehéz számszerűsíteni ezeket a hatásokat a hosszú időintervallumok miatt. “Egy év a Neptunuszon 165 földi év, így a szezonális ciklusának nagy részében nem volt lehetőségünk modern eszközökkel tanulmányozni a bolygót” – mondta Hammel. “A külső bolygók légkörének tanulmányozásához sok türelemre és bizalomra van szükséged a bolygótudósok múltbeli és jövőbeli generációiban.”

“Azt hiszem, az elméletnek a napenergia nagyobb mennyiségét kellett volna állítania.” , annál több szélenergia, de a Földön már régóta tudjuk, hogy a nap által befogadott és a légkörben kinetikus energiává alakult energia mennyisége – vagyis a szél – egy apró töredék – mondta Del Genio.

A Föld egy nagyon nem hatékony hőmotor, és nem ad nagy durranást. Az egyik oka az, hogy szilárd felülete súrlódással eloszlatja a szélenergiát, míg a gázóriások nem , ezért ez az egyik oka annak, hogy az összes óriási bolygón sokkal erősebb a szél, mint a Földön.

Miért fújják a Neptunusz szeleit? o erős?

“A szél valószínűleg mélyebbre jön létre, mint ahová a napfény behatolhat, így a belső hő és a forgás kombinációja valószínűleg előidézi őket” – mondta Simon, felvetve azt a kérdést, hogy miért nem “fúj az Uránusz és a Neptunusz” t egyezik, mivel hasonló forgási sebességgel rendelkeznek. “Ez azt mondja nekünk, hogy valami különbözik közöttük: részben belső hő, vagy valami más” – mondta Simon.

Az Urán szele 560 km / h, a Neptunusz pedig 1500 mph sebességet képes felrobbantani. “Mindkettő rendkívül gyors, és a Jupiternél gyorsabb sebességgel tetőzik” – mondta Tollefson. A NASA szerint a Jupiter Nagy Vörös Foltja 384 km / h sebességre képes felrobbantani. De ő is azt mondja, hogy a belső hő önmagában nem tudja megmagyarázni a sebességet, mivel az Urán nem generál extra hőt.

A bolygók belső szerkezete – tömegük, magméretük és radiális sűrűségük – rendkívül fontos a szelek, ahogy látjuk őket. A szelek kialakulása és mélysége a Jupiter és a Szaturnusz számára jelenleg megválaszolt kérdésekre a NASA Juno és Cassini űrhajóinak köszönhetően. Ez annak a rendkívül jó gravitációs adatnak köszönhető, amelyet megszereztek, ami azt jelenti, hogy jó modellek készíthetők a belső szerkezetre.

Kapcsolódó: A Jupiter nagy vörös foltja: Naprendszerünk leghíresebb vihara

A számítógépes szimulációk arra utalnak, hogy a jégóriások szele sekély mélységbe szorul atmoszférájuk felső rétegeiben. Ez arra utalhat, hogy az Uránuson és a Neptunuszon látott gyors szelek legalább részben a a kondenzátum látens hőfelszabadulása olyan anyagoknál, mint a víz.

A Del Genio szintén megkérdőjelezi a rendelkezésre álló adatokat.Elmagyarázza, hogy amikor a szelet mérjük a Neptunuszon, egy adott magasságot nézünk. “Más széleken a szél lassabb vagy gyorsabb lehet” – mondta Del Genio. “Nem tudjuk, mert soha nem dobtunk szondákat a legtöbb külső bolygó légkörébe.”

A Neptunusz és az Urán azt mutatja, hogy a hasonló körülmények között kialakuló bolygók két szélsőséget biztosíthatnak. Simon szerint ez segít nekünk korlátozni a bolygók kialakulásának modelljeit, és nyomokat ad a Naprendszer általános kialakulásáról. “Segíteniük kell a mélyebb keringés jobb megértésében is, tekintettel arra, hogy olyan távol vannak a naptól.”

“Hozzáteszi a bolygó légkörének fizikai és kémiai ismereteit, és segít megérteni saját Földünket a valamivel jobb, mivel a fizika és a kémia ugyanúgy működik, akár itt a Földön, akár a távoli Neptunuszon “- mondta Hammel.