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„Wir können die Temperaturen nur in den äußersten Schichten messen“, sagte Michael Wong, Planetologe an der University of California in Berkeley, per E-Mail. Dabei stellen wir fest, dass Neptun real nicht wirklich heißer als Uranus ist – sie haben im Wesentlichen die gleiche Temperatur. Da Neptun jedoch weniger Sonnenlicht erhält, weil es weiter von der Sonne entfernt ist, sollte dies nicht der Fall sein.

Diese Temperaturähnlichkeit lässt darauf schließen, dass Neptun in Bezug auf die Wärmeabgabe wärmer ist im Vergleich zu der Wärmemenge, die es von der Sonne aufnimmt. Die Messungen von „Voyager“ zeigen, dass Neptun mehr als doppelt so viel Wärme abgibt, wie es von der Sonne absorbiert, während Uranus dies nicht tut „, sagte Anthony Del Genio vom Goddard-Institut für Weltraumstudien (GISS) der NASA gegenüber All About Space. Und hier ist Die Dinge werden ziemlich faszinierend.

Das liegt daran, dass Neptun in diesem Fall nicht ungewöhnlich ist. „Jupiter und Saturn geben auch fast doppelt so viel Wärme ab, wie sie absorbieren, Uranus jedoch nicht“, sagte Del Genio. „Uranus ist der seltsame Ball.“

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„Das Fortschreiten der Temperatur, wenn Sie sich weiter von der Sonne entfernen, zeigt, dass Jupiter der wärmste der Gasriesen ist, Saturn als nächstes. dann Neptun. Uranus ist derjenige, der fehl am Platz ist „, sagte Del Genio. „Dieses ungewöhnliche Ergebnis hängt jedoch damit zusammen, dass Uranus keine signifikante interne Wärmequelle hat.“ Neptun findet einen Weg, sich auf das Niveau von Uranus aufzuwärmen, während letzterer keine andere Wärme als die von der Sonne gewonnene erzeugen kann.

Aber was ist eine interne Wärmequelle? In einfachen Worten, es ist Wärme, die von der Geburt des Sonnensystems übrig geblieben ist, als diese Planeten gebildet wurden. Die Wärme zieht sich aus dem primitiven Solarnebel zusammen – ein Effekt, der als Kelvin-Helmholtz-Kontraktion bekannt ist.

„Die zusätzliche Wärmequelle auf Neptun ist größtenteils auf die Gravitationskontraktion zurückzuführen“, sagte Joshua Tollefson, ebenfalls von der Universität von Kalifornien, Berkeley. „Während sich der Planet langsam durch die Gravitation zusammenzieht, wandelt das nach innen fallende Material seine potentielle Energie in Wärmeenergie um, die dann nach oben aus dem Planeten freigesetzt wird.“

Es gibt jedoch keinen klaren Grund, warum Uranus nicht viel hat einer internen Wärmequelle – oder überhaupt. „Irgendetwas muss diesen Prozess auf Uranus gebremst haben – vielleicht aufgrund einer Kollision in seiner frühen Geschichte, die den Planeten auf die Seite geworfen hat“, sagte Tollefson. „Es stellt sich die Frage, warum Neptun eine interne Wärmequelle hat, Uranus jedoch nicht.“

Gefrorene Planeten, die gerne rülpsen

Es besteht die Möglichkeit, dass keine Wärme gleichmäßig aus dem Innenraum abgegeben wird Rate, kommt aber stattdessen in „Rülpsen“. „Wir sehen Uranus möglicherweise nur in einer Ruhephase, während Neptun in jüngerer Zeit gerülpst hat“, sagte Tollefson. aber wir wissen vielleicht nicht, ob es sicher so funktioniert, es sei denn, wir sehen eine dieser konvektiven Episoden. „

Es könnte auch ein Problem sein, dass Uranus ein Oldtimer und Neptun ein jüngerer Welpe ist. „Wie viel Wärme ein Planet ausstrahlt, hängt hauptsächlich davon ab, wie alt er ist und wie schnell oder langsam er diese Wärme abgibt“, sagte Amy Simon, leitende Wissenschaftlerin der NASA für Planetenatmosphärenforschung am Goddard Space Flight Center der NASA. „Ein älterer Planet würde dies tun.“ kälter sein. Wie schnell sie freigesetzt werden, hängt von der inneren Struktur und Zusammensetzung, den Wolkenschichten, der Konvektion usw. ab. Dies kann ziemlich kompliziert sein. „

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“ Auf der Bei Gasriesen kann es zu erheblichen Mengen an Heliumregen kommen, wodurch sich die freigesetzte Wärmemenge ändert. Für Uranus und Neptun ist es möglich, dass sie unterschiedlich alt sind, oder wahrscheinlicher, dass das Ereignis, das Uranus auf die Seite gedreht hat, seine innere Struktur durcheinander gebracht und / oder Wärme schneller freigesetzt hat „, sagte Simon.

Also Was ist mit diesen Winden? Sie sind unbestreitbar heftig, und dies kann etwas mit der Temperatur zu tun haben.

„Wir haben lange spekuliert, dass die Kälte von Neptun und Uranus zu nahezu reibungslosen Bedingungen führen könnte und so schnellere Winde zulassen „, sagte Heidi Hammel, eine Planetenastronomin, die beide Planeten ausgiebig untersucht hat und Teil des Teams war, das Neptun von Voyager 2 abbildet.

Damit meint sie, dass es keine Berge gibt. Hügel oder andere Formen in der neptunischen Landschaft verlangsamen den Wind. Aber gibt es einen Zusammenhang zwischen den Stürmen und der internen Wärmequelle? „Wahrscheinlich“, sagte Hammel, „aber es gibt auch ein empfindliches Gleichgewicht zwischen der inneren Wärme und dem einfallenden Sonnenlicht.“

Aufgrund der langen Zeitskalen ist es schwierig, diese Effekte zu quantifizieren. „Ein Jahr auf Neptun ist 165 Erdjahre, daher hatten wir keine Gelegenheit, den Planeten während eines Großteils seines saisonalen Zyklus mit modernen Werkzeugen zu untersuchen“, sagte Hammel. „Man braucht viel Geduld – und Vertrauen in vergangene und zukünftige Generationen von Planetenwissenschaftlern -, um die Atmosphären der äußeren Planeten zu untersuchen.“

„Ich denke, die Theorie sollte die größere Menge an Sonnenenergie sein Je mehr Windenergie, aber auf der Erde wissen wir schon lange, dass die Menge an Energie, die von der Sonne aufgenommen und in der Atmosphäre in kinetische Energie umgewandelt wird – das heißt Wind – ein winziger Bruchteil ist “, sagte Del Genio.

Die Erde ist eine sehr ineffiziente Wärmekraftmaschine, und sie gibt Ihnen nicht viel Geld. Ein Grund dafür ist, dass sie eine feste Oberfläche hat, die Windenergie durch Reibung ableitet, während die Gasriesen dies nicht tun Dies ist ein Grund, warum alle Riesenplaneten viel stärkere Winde haben als die Erde.

Warum sind Neptuns Winde? o stark?

„Winde werden wahrscheinlich tiefer erzeugt, als das Sonnenlicht eindringen kann, so dass eine Kombination aus innerer Wärme und Rotation sie wahrscheinlich erzeugt“, sagte Simon und warf die Frage auf, warum die Winde von Uranus und Neptun nicht ziehen. t stimmen überein, da sie ähnliche Rotationsraten haben. „Es sagt uns, dass etwas zwischen ihnen anders ist: teilweise innere Hitze oder etwas anderes“, sagte Simon.

Uranus „Winde können bis zu 560 Meilen pro Stunde und Neptuns 1.500 Meilen pro Stunde wehen. „Sie sind sowohl extrem schnell als auch bei Geschwindigkeiten schneller als Jupiter“, sagte Tollefson. Die NASA sagt, dass Jupiters großer roter Fleck mit 384 Meilen pro Stunde blasen kann. Aber auch er sagt, dass innere Wärme allein die Geschwindigkeiten nicht erklären kann, da Uranus keine zusätzliche Wärme erzeugt.

Die innere Struktur der Planeten – ihre Massen, Kerngrößen und radialen Dichteprofile – ist äußerst wichtig für das Verständnis der Winde wie wir sie sehen. Wie sich die Winde bilden und wie tief sie gehen, werden derzeit für Jupiter und Saturn dank der NASA-Raumsonde Juno und Cassini beantwortet. Dies ist auf die extrem guten Gravitationsdaten zurückzuführen, die sie erhalten haben, was bedeutet, dass gute Modelle für die innere Struktur hergestellt werden können.

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Computersimulationen legen nahe, dass die Winde der Eisriesen auf geringe Tiefen in den oberen Schichten ihrer Atmosphäre beschränkt sind. Dies könnte darauf hindeuten, dass die schnellen Winde, die wir auf Uranus und Neptun sehen, zumindest teilweise auf die latente Wärmefreisetzung von Kondensation für Materialien wie Wasser.

Del Genio stellt auch die verfügbaren Daten in Frage.Er erklärt, wenn wir Winde auf Neptun messen, betrachten wir eine bestimmte Höhe. „Die Winde in anderen Höhen können langsamer oder schneller sein“, sagte Del Genio. „Wir wissen es nicht, weil wir noch nie Sonden in die Atmosphäre der meisten äußeren Planeten geworfen haben.“

Was Neptun und Uranus zeigen, ist, dass Planeten, die sich unter ähnlichen Bedingungen bilden, zwei Extreme liefern können Dies hilft uns, Modelle der Entstehung dieser Planeten einzuschränken und Hinweise auf die Gesamtformation des Sonnensystems zu geben. „Sie sollten uns auch helfen, eine tiefere Zirkulation besser zu verstehen, da sie so weit von der Sonne entfernt sind.“

„Sie erweitert unser Wissen über Physik und Chemie in Planetenatmosphären und hilft uns, unsere eigene Erde zu verstehen. A. wenig besser, da Physik und Chemie hier auf der Erde oder im fernen Neptun gleich funktionieren „, sagte Hammel.