Hubble спостерігає за зміною пір року на Юпітері та Урані

Зовнішні планети за Марсом не мають твердих поверхонь, щоб впливати на погоду, як на Землі. Крім того, сонячне світло набагато менш здатне керувати атмосферною циркуляцією. З усім тим, ці світи постійно змінюються. І Хаббл – як міжпланетний метеоролог – стежить за цим, як і щороку. Погода Юпітера змінюється зсередини назовні, оскільки більше тепла просочується з його внутрішньої частини, ніж воно отримує від Сонця. Це тепло опосередковано керує циклами зміни кольору, висвітлюючи систему чергування циклонів і антициклонів. Уран має пори року, які плинуть зі швидкістю равлика, тому що потрібно 84 роки, щоб здійснити один оберт навколо Сонця. Пори року екстремальні, тому що Уран нахилений на бік. З наближенням літа в північній півкулі Хаббл бачить зростаючу полярну шапку висотного фотохімічного туману, який виглядає схожим на смог над містами на Землі.

З моменту свого запуску в 1990 році космічний телескоп NASA Hubble був міжпланетним спостерігачем за погодою, стежачи за здебільшого газоподібними зовнішніми планетами та їхньою атмосферою, що постійно змінюється. Місії космічних кораблів NASA до зовнішніх планет дозволили нам побачити ці атмосфери зблизька, але різкість і чутливість Хаббла не змигаючи очима спостерігають за калейдоскопом складних дій у часі. Таким чином Хаббл доповнює спостереження з інших космічних кораблів, таких як Юнона, що зараз обертається навколо Юпітера; завершена місія Кассіні до Сатурна та зонди Вояджер 1 і 2, які разом пролетіли повз усі чотири планети-гіганти між 1979 і 1989 роками.

Відкрита у 2014 році програма телескопа Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) надає нам щорічні види планет-гігантів. Ось кілька останніх зображень:

Юпітер

[Зліва] — Для Юпітера прогнозують штормову погоду в низьких північних широтах. Видно помітну смугу штормів, які змінюють один одного, утворюючи «вулицю вихру», як її називають деякі планетарні астрономи. Це хвильова схема з вкладених антициклонів і циклонів, з’єднаних разом, як у машині з чергуванням передач, що рухаються за годинниковою стрілкою та проти неї. Якщо шторми підійдуть досить близько один до одного, у дуже малоймовірному випадку злиття, вони можуть створити ще більший шторм, потенційно суперничаючи з поточним розміром Великої Червоної Плями. Шаховий розподіл антициклонів і циклонів перешкоджає злиттю окремих штормів. Активність також спостерігається всередині цих штормів; у 1990-х Хаббл не бачив жодних циклонів чи антициклонів із вбудованими грозами, але ці шторми з’явилися останнє десятиліття.

Помаранчевий супутник Іо фотобомбить це зображення різнокольорових вершин хмар Юпітера, відкидаючи тінь на західну кінцівку планети. Роздільна здатність Хаббла настільки висока, що він може побачити плямисто-помаранчевий вигляд Іо, пов’язаний з його численними діючими вулканами. Ці вулкани були вперше виявлені, коли космічний корабель «Вояджер-1» пролетів повз них у 1979 році. Розплавлене нутро Місяця вкрите тонкою кіркою, через яку вулкани викидають матеріал. Сірка набуває різних відтінків при різних температурах, тому поверхня Іо така барвиста. Це зображення було зроблено 12 листопада 2022 року.

[Праворуч] — Легендарна Велика червона пляма Юпітера займає центральне місце на цьому зображенні. Хоча цей вихор достатньо великий, щоб проковтнути Землю, він фактично зменшився до найменшого розміру, який коли-небудь був за даними спостережень за 150 років тому. У нижньому правому куті можна побачити крижаний супутник Юпітера Ганімед, що проходить через гігантську планету. Трохи більший за планету Меркурій, Ганімед є найбільшим супутником Сонячної системи. Це вкритий кратерами світ із переважно водно-льодовою поверхнею з очевидними льодовиковими потоками, що рухаються внутрішнім теплом. (Це зображення менше за розміром, тому що Юпітер був на відстані 81 000 миль далі від Землі, коли було зроблено фото). Це зображення було зроблено 6 січня 2023 року.

Уран

Планетарний дивак Уран обертається на боці навколо Сонця, дотримуючись 84-річної орбіти, а не обертається у більш вертикальному положенні, як це робить Земля. Вісь обертання Урана дивно нахилена «горизонтальною» під кутом лише на вісім градусів від площини орбіти планети. Одна з останніх теорій припускає, що колись Уран мав масивний супутник, який гравітаційно дестабілізував його, а потім врізався в нього. Інші можливості включають гігантські зіткнення під час формування планет або навіть гігантські планети, які з часом впливають одна на одну на резонансний момент. Наслідки нахилу планети полягають у тому, що протягом відрізків часу тривалістю до 42 років частини однієї півкулі повністю залишаються без сонячного світла. Коли космічний корабель «Вояджер-2» відвідав її в 1980-х роках, південний полюс планети був спрямований майже прямо на Сонце.

[Зліва] — Це знімок Урана з телескопа Хаббл, зроблений у 2014 році, через сім років після північного весняного рівнодення, коли Сонце світило прямо над екватором планети, і показує одне з перших зображень із програми OPAL. Численні шторми з хмарами метанового льоду з’являються в середніх північних широтах над нижньою атмосферою планети з блакитним відтінком. Хаббл сфотографував кільцеву систему з краю у 2007 році, але на цьому знімку видно, що кільця починають відкриватися через сім років. У цей час на планеті було кілька невеликих штормів і навіть кілька слабких хмарних смуг.

[Праворуч] — Як видно у 2022 році, північний полюс Урана показує густий фотохімічний серпанок, який виглядає схожим на смог над містами. Кілька маленьких штормів можна побачити біля краю межі полярного серпанку. Хаббл відстежував розмір і яскравість північної полярної шапки, і вона продовжує ставати яскравішою з року в рік. Астрономи роз’єднують численні ефекти — від атмосферної циркуляції, властивостей частинок і хімічних процесів — які контролюють те, як атмосферна полярна шапка змінюється залежно від пір року. Під час рівнодення Урана в 2007 році жоден полюс не був особливо яскравим. З наближенням північного літнього сонцестояння у 2028 році шапка може стати ще яскравішою та буде спрямована прямо на Землю, дозволяючи добре бачити кільця та північний полюс; кільцева система з’явиться лицьовою стороною. Це зображення було зроблено 9 листопада 2022 року.