Хотя Нептун удален от Солнца более чем на 4 млрд. км, влияние Солнца на атмосферу планеты очень сильно. Начиная с 1989 года, когда космический аппарат НАСА «Вояджер-2» дал первые близкие изображения ярких нептунианских облаков, исследователи пытаются понять, как слабое излучение Солнца — 1% от того, что достигает Земли, — может влиять на погоду Нептуна.
Теперь 30-летние наблюдения космического телескопа НАСА «Хаббл», обсерватории Кека на Гавайях и Ликская астрономическая обсерватория в Калифорнии помогают ученым лучше понять эту связь.
Результат оказался неожиданным. Обилие облаков у Нептуна увеличивается и уменьшается в 11-летнем цикле. И у Солнца есть такой же 11-летний цикл, в течение которого его магнитные поля переплетаются, увеличивая количество солнечных пятен и частоту сильных вспышек, пока активность не достигнет пика в конце цикла.
Удивительная эволюция
Нептун — самая удаленная крупная планета нашей Солнечной системы. Однако погода на нем, по-видимому, зависит от солнечной активности, а не от четырех сезонов, каждый из которых длится около 40 лет.
В настоящее время облачный покров на Нептуне крайне мал, за исключением нескольких облаков, висящих над южным полюсом. Группа астрономов из Калифорнийского университета обнаружила, что обилие облаков, обычно наблюдаемое в средних широтах ледяного гиганта, начинает уменьшаться в 2019 году. Эранди Чавес, возглавлявший исследование, сказал:
Даже сейчас, четыре года спустя, последние снимки, сделанные нами в июне прошлого года, все еще показывают, что облака не вернулись к прежнему уровню. Это крайне неожиданно, тем более что предыдущий период низкой облачной активности Нептуна не был столь драматичным и продолжительным.
Чтобы проследить эволюцию внешнего вида Нептуна, Чавес и его коллеги проанализировали снимки обсерватории Кек, сделанные в период с 2002 по 2022 год, архивные наблюдения космического телескопа Хаббл с 1994 года, а также данные Ликской обсерватории в Калифорнии за 2018-2019 годы.
Связь с солнечным циклом
Полученные изображения позволяют выявить связь между сезонными изменениями облачного покрова Нептуна и солнечным циклом. Когда активность Солнца наиболее высока, ультрафиолетовое излучение заливает Солнечную систему. Специалисты обнаружили, что через два года после пика цикла на Нептуне появляется все большее количество облаков. Кроме того, была обнаружена корреляция между количеством облаков и яркостью ледяного гиганта от отражающегося от него солнечного света.
Ученые обнаружили связь между солнечным циклом и погодой на Нептуне, проследив 2,5 цикла эволюции облаков, зафиксированных за 29 лет наблюдений за Нептуном. В течение этого периода отражательная способность планеты увеличилась в 2002 году, затем потускнела в 2007 году.
В 2015 году Нептун снова стал ярким, а в 2020 году (как никогда ранее) потускнел, когда исчезла большая часть облаков. Изменения яркости Нептуна под действием Солнца, по-видимому, происходят относительно синхронно с появлением и исчезновением облаков на планете.
после начала 2020-х годов. Север на каждом снимке направлен примерно вверх.
Так, между пиком солнечного цикла и обилием облаков на Нептуне существует двухлетний разрыв. Ученые полагают, что это связано с тем, что для формирования облаков в верхних слоях атмосферы планеты требуется больше времени.
Чего мы еще не знаем (или не понимаем)?
Есть вещи, которые исследователи до сих пор не могут объяснить. Например, увеличение ультрафиолетового излучения действительно может приводить к увеличению количества облаков и дымки, но при этом снижать общую яркость Нептуна. Бури, поднимающиеся из нижних слоев атмосферы, влияют на облачный покров планеты, но не коррелируют с фотохимическими облаками, что может осложнить исследования корреляции с солнечным циклом. Поэтому необходимо продолжать наблюдения за Нептуном, чтобы выяснить, как долго продлится нынешнее практически полное отсутствие облаков.
Команда продолжает следить за облачной активностью Нептуна. Совокупность данных, полученных с «Хаббла», обсерватории Кек и Ликской обсерватории, а также данных, полученных с «Джеймса Уэбба», позволит продолжить исследования физики и химии, влияющих на динамический облик Нептуна.
Это, в свою очередь, может помочь углубить наши представления не только о Нептуне, но и о внесолнечных планетах. Ведь многие из них имеют сходные характеристики с «нашим» ледяным гигантом, находящимся дальше всех от Солнца.