ボイジャー2号が1989年に海王星に到達したとき、わずか12年太陽系の歴史的な旅に出た後、6つの新しい月を発見し、惑星のリングの最初の画像を撮り、特に激しい嵐に気づきました。

嵐は驚きでした。南半球では、最大1,500 mph（2,414 km / h）の渦巻く反時計回りの風がありました。これは史上最強の記録です。天文学者はそれを大暗斑と呼び、ハッブル宇宙望遠鏡が5年後に惑星を見るまでには過ぎていましたが、なぜ風がそれほど極端であるのかを知りたがっていました。

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また、別の問題にも戸惑いました。ボイジャー2号は、太陽から遠く離れているにもかかわらず、海王星が天王星よりも暖かいことを明らかにしました。物理学者のブライアンコックスが彼のBBCドキュメンタリーで論じたように、惑星：「この余分な熱の源は謎のままです。」しかし、それは私たちの手に二重のパズルがあることを意味し、一方の謎がもう一方の謎を何らかの方法で説明するのに役立つでしょうか？

目前の2つの問題に取り組む前に、まず見ておく必要があります。実際に「暖かい」とはどういう意味ですか。海王星は巨大ガスであるため、地球の固体表面でできるように地上レベルでの世界平均温度をテストすることはできません。代わりに、海王星のコアが小さい可能性があるため、高度で温度測定を行う必要があります。 。問題は、どれですか？

温度の問題

「私たちは最外層の温度しか測定できない」と、カリフォルニア大学バークレー校の惑星科学者であるマイケル・ウォン氏は電子メールで述べた。そうすることで、海王星は実際には天王星よりも実際には熱くはなく、本質的に同じ温度であることがわかります。しかし、海王星は太陽から遠いため太陽の照明が少ないため、そうではないはずです。

この温度の類似性が示唆するのは、海王星が放出する熱量の点で暖かいということです。それが太陽から吸収する熱の量と比較して。 「ボイジャー」の測定によると、海王星は太陽から吸収する熱の2倍以上の熱を放出しますが、天王星は放出しません」とNASAゴダード宇宙科学研究所（GISS）のアンソニーデルジェニオはAll AboutSpaceに語りました。物事はかなり興味深くなります。

それは、この場合ネプチューンが珍しいことではないからです。 「木星と土星も、吸収する熱のほぼ2倍の熱を放出しますが、天王星は放出しません」とDelGenio氏は述べています。 「天王星は奇妙なものです。」

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「太陽から遠ざかるにつれて温度が上昇することは、木星がガス巨人の中で最も暖かいことを示しています。次は土星です。それから海王星。天王星は場違いなものだ」と語った。 「しかし、その異常な結果は、天王星が重要な内部熱源を持っていないという事実に関連しています。」海王星は天王星のレベルまで自分自身を暖める方法を見つけていますが、天王星は太陽から集めたもの以外の余分な熱を生成することはできません。

しかし、内部熱源とは何ですか？簡単に言えば、これらの惑星が形成されたときに太陽系の誕生から残った熱です。熱は原始太陽系星雲から収縮します—ケルビンヘルムホルツ収縮として知られている効果です。

「海王星の余分な熱源は主に重力収縮によるものです」と、同じく大学のJoshuaTollefsonは言いました。カリフォルニア大学バークレー校。 「惑星がゆっくりと重力収縮するにつれて、内側に落下する物質はその位置エネルギーを熱エネルギーに変え、それが惑星から上向きに放出されます。」

しかし、天王星に多くがない理由は明確ではありません。内部熱源の-またはまったく。 「何かが天王星でこのプロセスを妨げたに違いない-おそらくその初期の歴史における衝突が惑星をその側でノックしたためである」とトレフソンは言った。 「問題は、なぜ海王星には内部熱源があるのに天王星にはないのかということです。”

げっぷが大好きな凍った惑星

安定して内部から熱が放出されない可能性がありますレートではなく、「げっぷ」で発生します。「天王星は静止期に見られるかもしれませんが、海王星は最近げっぷを起こしました。げっぷは対流であり、長期間離れた個別のエピソードで発生する可能性があります。しかし、これらのげっぷエピソードの1つが発生するのを確認しない限り、このように機能するかどうかは確かにわかりません。」

天王星が古く、海王星が若い子であるという問題も考えられます。 NASAゴダード宇宙飛行センターの惑星大気研究のNASA上級科学者であるエイミーサイモンは、「惑星がどれだけの熱を放射するかは、主にそれがどれくらい古いか、そしてどれだけ速くまたはゆっくりとその熱を放出するかに依存します。寒くなる。それらがどれだけ速く放出されるかは、内部の構造と組成、雲の層、対流などに依存し、それはかなり複雑になる可能性があります。」

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「ガス巨人はかなりの量のヘリウム雨があり、放出される熱の量を変えるかもしれません。天王星と海王星の場合、年齢が異なる可能性があります。あるいは、天王星を横向きにした出来事によって、天王星の内部構造が乱れたり、熱が早く放出されたりした可能性があります」とサイモン氏は述べています。

それらの風はどうですか？それらは紛れもなく激しいです、そしてこれは温度と関係があるかもしれません。

「私たちは長い間海王星と天王星の寒さがほぼ摩擦のない状態につながるかもしれないと推測しました。両方の惑星を広範囲に研究し、ボイジャー2から海王星をイメージングするチームの一員であった惑星天王星のハイディハンメルは言いました。

これにより、彼女は山がないことを意味します。風を遅くする海王星の風景を横切る丘や他の形。しかし、嵐と内部熱源との間に何らかの関係はありますか？ 「おそらく、内部の熱と入射する太陽光の間には微妙なバランスもあります」とハンメル氏は述べています。

タイムスケールが長いため、これらの影響を定量化することは困難です。 「海王星での1年は165地球年であるため、その季節サイクルのほとんどの間、最新のツールを使用して惑星を研究する機会はありませんでした」とハンメル氏は述べています。 「外惑星の大気を研究するには、多くの忍耐力と、過去および将来の世代の惑星科学者への信頼が必要です。」

「理論は太陽エネルギーの量が多いはずだったと思います。 、より多くの風力エネルギーですが、地球上では、「太陽が受け取り、大気中で運動エネルギーに変換されるエネルギー、つまり風の量はごくわずかであることを長い間知っていました」とDelGenio氏は述べています。

地球は非常に非効率的な熱機関であり、大金を稼ぐことはできません。理由の1つは、摩擦によって風力エネルギーを放散する固体表面を備えているのに対し、巨大ガスはそうではないことです。 、それがすべての巨大惑星が地球よりもはるかに強い風を持っている理由の1つです。

なぜネプチューンの風はo強い？

「風はおそらく太陽光が透過できるよりも深く生成されるので、内部の熱と回転の組み合わせがそれらを生成する可能性が高い」とサイモンは言い、天王星とネプチューンの風がなぜしないのかという問題を提起した。回転速度が似ている場合、tは一致します。 「それは、それらの間で何かが違うことを私たちに教えてくれます：部分的に内部の熱か何か他のもの」とサイモンは言いました。

天王星の風は時速560マイルと海王星の時速1,500マイルまで吹くことができます。 「それらは「木星よりも非常に速く、最高速度でもある」とトレフソン氏は語った。NASAによると、木星の大赤斑は時速384マイルで吹く可能性があるという。しかし、天王星が余分な熱を発生しないことを考えると、内部熱だけでは速度を説明できないとも彼は言います。

惑星の内部構造（質量、コアサイズ、半径方向の密度プロファイル）は、私たちが見ているように風が吹いています。 NASAのJunoとCassiniの宇宙船のおかげで、木星と土星について現在答えられている質問は、風がどのように形成され、どのくらい深くなるかです。これは、彼らが取得した非常に優れた重力データによるものです。つまり、内部構造の優れたモデルを作成できます。

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コンピューターシミュレーションによると、天王星型惑星の風は大気の上層の浅い深さに限定されています。これは、ウラヌスとネプチューンで見られる高速風が少なくとも部分的には水のような物質の凝縮の潜在的な熱放出。

DelGenioも利用可能なデータに疑問を投げかけています。彼は、海王星の風を測定するとき、特定の高度を調べると説明しています。 「他の高度での風は遅いか速いかもしれません」とデルジェニオは言いました。 「ほとんどの外惑星の大気に探査機を落としたことがないので、わかりません。」

海王星と天王星が示しているのは、同じような条件で形成される惑星が2つの極端な結果をもたらす可能性があるということです。サイモンは言います。これは、これらの惑星がどのように形成されるかのモデルを制約し、太陽系の全体的な形成についての手がかりを与えるのに役立ちます。 「それらは太陽から遠く離れているので、より深い循環をよりよく理解するのにも役立つはずです。」

「それは惑星大気の物理学と化学の知識を増やし、私たち自身の地球を理解するのに役立ちます。物理学と化学は、ここ地球でも遠くのネプチューンでも同じように機能するので、少し良くなります」とハンメル氏は述べています。