Земля и Вселенная. Часть 28. Уран: странное поведение газового гиганта

Часть 27. http://artefact-2007.blogspot.ru/2014/10/27.html

    Что отличает северное и южное полушария Урана?

    «Уран имеет свои модели циркуляции атмосферы, отличные от других планет газовых гигантов - выяснили ученые, изучив данные 28-летней давности. В ролике продемонстрированы недавно открытые особенности циркуляции атмосферы в южном полушария, которые выглядят как цветные полосы и пятна.
    Эрих Каркошка, планетолог из Университета Аризоны, г. Таксон, выявил новые подробности, сравнив 1600 фотоснимков, сделанных космическим аппаратом НАСА «Вояджер-2» на отрезке пути около Урана 1986 г. «Для меня это было как новый космический полёт на Уран, - сказал он, - я применил новые техники обработки изображений и смог обнаружить новые, ранее не замеченные другими детали».

«Gas giant spins a surprise». Uranus has atmospheric circulation patterns that are unlike those of any other gas-giant planet, scientists have found. This movie shows newly revealed features in Uranus’s southern hemisphere, which appear as colourful bands and blobs

    Каркошка увидел десятки новых деталей в области, которая оставалась бесперспективной до настоящего времени. Анализируя скорости вращения, он обнаружил что некоторые южные широты Урана вращаются на 15% быстрее северных.
    Однако это невозможно применить к другим «газовым гигантам», таким как Юпитер и Сатурн.
    На Южном полюсе Урана также имеется точка, которая вращается на пять часов быстрее внутренних областей планеты. Каркошка представил результаты изысканий 12 ноября на встрече отделения планетарных наук Американского Астрономического Общества в Таксоне, Аризона.
    Работа может помочь получить гораздо больше данных о таинственном внутреннем строении Урана, а также помочь астрономам обнаружить подобные характеристики в облаках сотен или тысяч планет за пределами Солнечной системы». (Александра Витце. «Нешто се чудно догађа на Урану». 16.11.2014, 09:25). 

    Gas giant spins a surprise. Uranus rotates differently in its northern and southern hemispheres

    «Uranus has atmospheric circulation patterns that are unlike those of any other gas-giant planet, scientists have found using 28-year-old data. This movie shows newly revealed features in Uranus’s southern hemisphere, which appear as colourful bands and blobs.
    Erich Karkoschka, a planetary scientist at the University of Arizona in Tucson, chased down the new detail by comparing 1,600 images taken by NASA's Voyager 2 spacecraft during a flyby in 1986. “To me it felt like there was a new space mission to Uranus,” he said. “I applied new image-processing techniques so I could see features that other people couldn't see.”
    In a region that had been embarrassingly bland until now, Karkoschka found dozens of previously unseen features. By analyzing their rotation rates, he discovered that some southern latitudes of Uranus rotate as much as 15% faster as their northern-latitude counterparts. That is not the case for other gassy plants such as Jupiter and Saturn.
    Uranus’s south pole also has a spot off to the side that rotates five hours faster than the interior of the planet. Karkoschka presented the results on 12 November at a meeting of the American Astronomical Society’s Divison of Planetary Sciences in Tucson, Arizona.
    The work might help reveal more about the mysterious interior of Uranus, as well as help astronomers unravel similar features in the clouds of hundreds or thousands of exoplanets». (Alexandra Witze. 12 November 2014).  

    «Clues revealed about hidden interior of Uranus». (Nov 14, 2014). 

«Clues revealed about hidden interior of Uranus». Эта анимация показывает раздельное вращение ранее не видимых атмосферных деталей в южном полушарии Урана 

    Ледяной гигант Уран проявил невиданную ранее штормовую активность

    «Седьмая по удалённости от Солнца планета Уран всегда считалась относительно спокойной. Этот ледяной гигант примерно в четыре раза больше Земли по диаметру. Его атмосфера состоит из водорода и гелия с небольшими вкраплениями метана, который придаёт планете голубоватый оттенок.
    Из-за большой удалённости от Земли (в 30 раз дальше от Солнца, чем наша планета), наблюдать за изменениями погоды в его атмосфере довольно сложно. Наибольшее количество информации удалось собрать только при подключении к работе мощных телескопов, оснащённых адаптивной оптикой, таких как Keck II из обсерватории на Гавайях.
    Многолетние наблюдения за Ураном показали, что наиболее мощные атмосферные явления характерны для ледяного гиганта в периоды равноденствия, когда Солнце располагается над его экватором. Это происходит каждые 42 года, и ближайший пик активности был пройден в 2007 году.

«Планетологов заинтересовали гигантские бури на Уране»

    Поэтому, когда 5 и 6 августа 2014 года команда исследователей во главе с профессором Имке Де Патер (Imke de Pater) из Калифорнийского университета в Беркли зафиксировала в северном полушарии Урана восемь мощнейших штормов, специалисты были, по крайней мере, в недоумении.

    Уран лишён внутреннего источника тепла. Считалось, что его атмосферную активность подстёгивает солнечный свет, но он слаб в это время года в северном полушарии.
    Одна из бурь была признана самой сильной за всю историю наблюдений с помощью адаптивной оптики на длине волны 2,2 микрона (при этих условиях можно вести наблюдения за облаками чуть ниже области тропопаузы). На область этого шторма пришлось 30% от общего количества света, отражённого от планеты.
    Удивительное наблюдение взбудоражило не только профессиональных астрономов, но и любителей, которые привыкли считать Уран скучной голубоватой точкой на небе. Последние бросились к своим телескопам и обнаружили на ледяном гиганте яркое пятно уже в видимом диапазоне спектра. К слову, диаметр зеркала "Кек-2" составляет 10 метров, тогда как размеры оптики любительского телескопа в среднем не более одного метра. Полученные астрономами-любителями в сентябре и октябре 2014 года снимки полностью подтвердили "незапланированную" активность Урана.
    При изучении "фотографий", сделанных при разных длинах волн разными телескопами коллега Де Патер доктор Лоуренс Сромовский (Lawrence Sromovsky) из университета Висконсина в Медисоне заметил, что некоторые вихри видны только на длине волны 1,6 микрона и не различимы на 2,2.
    В официальном пресс-релизе, размещённом на сайте Калифорнийского университета, учёный объясняет это явление тем, что подобные атмосферные явления имеют место глубже в атмосфере, ниже слоя облаков из метанового льда.
    Подтверждение этому было получено с помощью космического телескопа "Хаббл", по данным которого некоторые из вихрей на Уране достигали в высоту около 9000 километров.
    Де Патер, Сромовский и их коллеги подробно рассказали о результатах своих наблюдений на очередном заседании Американского астрологического общества в Тусоне». (14 ноября 2014, 10:20). 

Изображения Урана в инфракрасном диапазоне. Белое пятно – самый большой шторм за всю историю наблюдения за планетой

    «Infrared images of Uranus (1.6 and 2.2 microns) obtained on Aug. 6, 2014, with adaptive optics on the 10-meter Keck telescope. The white spot is an extremely large storm that was brighter than any feature ever recorded on the planet in the 2.2-micron band. The cloud rotating into view at the lower-right limb grew into the large storm that was seen by amateur astronomers at visible wavelengths. Imke de Pater (UC Berkeley) & Keck Observatory images».

    Amateur, professional astronomers alike thrilled by extreme storms on Uranus

    «The normally bland face of Uranus has become increasingly stormy, with enormous cloud systems so bright that for the first time ever, amateur astronomers are able to see details in the planet’s hazy blue-green atmosphere.
    “The weather on Uranus is incredibly active,” said Imke de Pater, professor and chair of astronomy at the University of California, Berkeley, and leader of the team that first noticed the activity when observing the planet with adaptive optics on the W. M. Keck Observatory in Hawaii.
    “This type of activity would have been expected in 2007, when Uranus’s once-every-42-year equinox occurred and the sun shined directly on the equator,” noted co-investigator Heidi Hammel of the Association of Universities for Research in Astronomy. “But we predicted that such activity would have died down by now. Why we see these incredible storms now is beyond anybody’s guess.”
   In all, de Pater, Hammel and their team detected eight large storms on Uranus’s northern hemisphere when observing the planet with the Keck Observatory on Aug. 5 and 6. One was the brightest storm ever seen on Uranus at 2.2 microns, a wavelength that senses clouds just below the tropopause, the lower boundary of the stratosphere – where the pressure ranges from about 300 to 500 mbar, or half the pressure at Earth’s surface. The storm accounted for 30 percent of all light reflected by the rest of the planet at this wavelength.
    When amateur astronomers heard about the activity, they turned their telescopes on the planet and were amazed to see a bright blotch on the surface of a normally boring blue dot.

    ‘I got it!’

    French amateur astronomer Marc Delcroix processed the amateur images and confirmed the discovery of a bright spot on an image by French amateur Régis De-Bénedictis, then in others taken by fellow amateurs in September and October. He had his own chance on Oct. 3 and 4 to photograph it with the Pic du Midi one-meter telescope, where on the second night, “I caught the feature when it was transiting, and I thought, ‘Yes, I got it!’” said Delcroix.

Animation showing the movement of the bright spot as Uranus rotated over a two-hour period on Oct. 4, 2014. The infrared images were taken at the Pic du Midi telescope in the French Pyrénées. Courtesy of Marc Delcroix and F. Colas (S2P).

    “I was thrilled to see such activity on Uranus. Getting details on Mars, Jupiter or Saturn is now routine, but seeing detail on Uranus and Neptune is the new frontier for us amateurs and I did not want to miss that,” said Delcroix, who works for an auto-parts supplier in Toulouse and has been observing the skies – Jupiter in particular – with his backyard telescope since 2006 and, since 2012, occasionally with the Pic du Midi telescope. “I was so happy to confirm myself these first amateur images on this bright storm on Uranus, feeling I was living a very special moment for planetary amateur astronomy.”

    Interestingly, the extremely bright storm seen by the 10-meter Keck II telescope in the near infrared is not the one seen by the amateurs, which is much deeper in the atmosphere than the one that initially caused all the excitement. De Pater’s colleague Larry Sromovsky, a planetary scientist at the University of Wisconsin, Madison, identified the amateur spot as one of the few features on the Keck Observatory images from Aug. 5 that was only seen at 1.6 microns, and not at 2.2 microns. The 1.6-micron light is emitted from deeper in the atmosphere, which means that this feature is below the uppermost cloud layer of methane ice in Uranus’s atmosphere.
    “The colors and morphology of this cloud complex suggests that the storm may be tied to a vortex in the deeper atmosphere similar to two large cloud complexes seen during the equinox,” Sromovsky said.
    Such vortices could be anchored much deeper in the atmosphere and extend over large vertical distances, as inferred from similar vortices on Jupiter, including its Great Red Spot.
    An expanded team of astronomers led by Kunio Sayanagi, an assistant professor at Hampton University in Virginia, leveraged the amateur observations to activate a “target of opportunity” proposal on the Hubble Space Telescope, which imaged the entire planet on Oct. 14. Observing at a variety of wavelengths, HST revealed multiple storm components extending over a distance of more than 9,000 kilometers (5,760 miles) and clouds at a variety of altitudes.
    De Pater, Sromovsky, Hammel and Pat Fry of the University of Wisconsin will report the details of their observations on Nov. 12 at a meeting of the American Astronomical Society’s Division of Planetary Sciences in Tucson, Ariz.

    Ice giant

    Uranus is an ice giant, about four times the diameter of Earth, with an atmosphere of hydrogen and helium, with just a bit of methane to give it a blue tint. Because it is so distant – 19 times farther from the sun than Earth – astronomers were able to see little detail on its surface until adaptive optics on both Keck Observatory telescopes revealed features much like those on Jupiter.

Optical images of Uranus on Sept. 19 and Oct. 2, showing the dramatic appearance of a bright storm on a planet that normally displays only a diffuse bright polar region. Courtesy of amateur astronomer Anthony Wesley, Murrumbateman, Australia.

    De Pater and her colleagues have been following Uranus for more than a decade, charting the weather on the planet, including bands of circulating clouds, massive swirling storms and convective features at its north pole. Bright clouds are probably caused by gases such as methane rising in the atmosphere and condensing into highly reflective clouds of methane ice.

    Because Uranus has no internal source of heat, its atmospheric activity was thought to be driven solely by sunlight, which is now weak in the northern hemisphere. Hence astronomers were surprised when these observations showed such intense activity.
    Observations taken with the Keck telescope by Christoph Baranec, an assistant professor at the University of Hawaii on Manoa, revealed that the storm was still active, but had a different morphology and possibly reduced intensity.
    “If indeed these features are high-altitude clouds generated by flow perturbations associated with a deeper vortex system, such drastic fluctuations in intensity would indeed be possible,” Sromovsky said.
    “These unexpected observations remind us keenly of how little we understand about atmospheric dynamics in outer planet atmospheres,” the authors wrote in their paper». (November 12, 2014).  

Планета Уран

    Загадки причудливых магнитных полей Урана и Нептуна разгаданы

    «Планеты близнецы - Уран и Нептун в отличие от Земли имеют необычные магнитные поля, наклон оси которых к полярной оси имеет невообразимые значения. Теперь американские ученые из Гарвардского Университета выяснили природу столь необычных магнитных полей.
    Оси магнитных полей этих планет вместо обычного прохождения через полюса, как у Земли, Юпитера и Солнца, не проходят через полюса и еще имеют огромный угол наклона.
    Используя математическую модель ученые выявили слой, который создает их. Магнитное поле этих планет исходит фактически из тонкой коры этих планет, а не лежит рядом с их ядром, подобно тому, как происходит у Земли.
    Сабин Стэнли и профессор Джереми Блоксхам от Гарвардского Университета опубликовали свои результаты 11 марта в журнале «Nature».
    Большинство планет имеют два магнитных полюса - северный и южный, которые сосредоточены почти на самих полюсах.
    Ось магнитного поля Земли имеет наклон в 11 градусов к полярной оси, и поэтому северный магнитный полюс немного отличен по положению с географическим Северным полюсом планеты.
    Много других планет подобны нашей, включая планеты-гиганты Юпитер и Сатурн. Юпитер, например, имеет наклон оси магнитного поля по отношению к полярной оси в 10 градусов.
    Но наклон осей магнитных полей Нептуна и Урана составляет 47 и 59 градусов соответственно.

http://www.glassrpske.com/slika/slikacitava.php?slika=20141116002543_167955.jpg

    Еще 10 лет назад ученые предложили, что это может быть потому, что в тонкой коре этих планет происходит большое движение вещества. Это движение приводит к тому, что кора создает электрические потенциалы на поверхностных слоях, состоящих из жидкого льда на основе воды, метана, аммиака и сероводорода.
    Теперь Стэнли и Блоксхам проверили эту теорию путем компьютерного моделирования, которое и показало, что конвекция масс под тонкой ледяной корой действительно служит причиной необычных магнитных полей этих планет.
    Исследователи говорят, что магнитные поля этих планет основаны на сложном перемещении жидкой среды в электрическом поле планет - процесс, известный как «динамо».
    В принципе, на подтверждение этой теории ученые давно настроились и были готовы. Поэтому удивления в ученой среде данное исследование не вызвало, хотя и была отмечена его значимость». (15 марта 2004 года).  
    Примечание: публикация была приведена в Интернет-исследовании «Южные полюса планет», удаленном из Интернета 1 июня 2014 года.

«Путешествие по планетам: Уран и Нептун» 

    «Земля и Вселенная». «Послесловие». http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/06/blog-post.html .

    На эту тему:
    «Южные полюса планет». (Примечание: публикация была удалена из Интернета. Начало архивировано здесь, окончание - здесь). 
    «Тепловое излучение планет-гигантов». (16 апреля 2012 года).