Используя инфракрасные телескопы, ученые наблюдали за сменяющимися сезонами на Нептуне, которые значительно отличаются от земных. Ранее считавшийся самым теплым местом, южный полюс планеты ощутимо понизил температуру с началом лета.
Нептун, восьмая планета от Солнца, получает лишь 900-ю долю солнечного тепла, достигающего Земли, и один год на ней равен 165 земных лет. Согласно общепринятым взглядам, Нептун обладает значительными запасами внутреннего тепла, и мощность теплового потока, поступающего из недр планеты, в полтора раза превышает солнечный разогрев.
Несмотря на значительные различия, у Нептуна и Земли есть и общие черты. Наклон оси Нептуна относительно плоскости его орбиты равен 28,3 градуса (для Земли этот показатель составляет 23,5 градуса), что приводит к сезонным колебаниям продолжительности дня и высоты Солнца над горизонтом, подобным земным.
Солнечный нагрев оказывает незначительное влияние на атмосферные процессы, поскольку внутреннее тепло преобладает. Это подтверждается и тем, что на Нептуне наблюдаются наиболее мощные ветры в Солнечной системе, которые трудно объяснить только за счет солнечной энергии. Атмосфера этой планеты очень динамична и изменчива: некоторые вихри существуют в течение нескольких лет, в то время как другие облачные системы формируются и рассеиваются всего за пару дней.
Ученые из Лаборатории реактивного движения (JPL), под руководством Гленна Ортона) проанализировали серию инфракрасных снимков Нептуна, полученных на восьмиметровом телескопе VLT и других обсерваториях за последние 19 лет. И они обнаружили, что сезонная изменчивость атмосферы на Нептуне все-таки имеет место. Более того, сезонные изменения оказались довольно драматичными и непохожими на земные. (Оригинал статьи и более подробные данные можно найти здесь)
В 2005 году на южном полушарии Нептуна началось лето, которое займет 40 земных лет. Тепловая инерция атмосферы этой планеты высока, а нагрев происходит преимущественно снизу, а не от Солнца, поэтому ожидалось лишь небольшое и постепенное повышение температуры. Однако ученые зафиксировали существенные изменения в стратосфере Нептуна.
С 2018 по 2020 год на южном полюсе наблюдалось потепление на 11 градусов, в то время как в экваториальных, тропических и умеренных зонах температура снизилась. Экваториальное похолодание оказалось более выраженным, чем полярное потепление, и привело к понижению средней температуры стратосферы всей планеты на шесть-восемь градусов с наступлением летнего периода.
Изменения, связанные с временами года, в более глубоких слоях атмосферы Нептуна также существенно отличались от земных. В верхней тропосфере планеты (на высоте, соответствующей давлению в 100 миллибар, или 0,1 земной атмосферы) температура в экваториальных и тропических областях в летний период возросла с 49-54 до 52-57 кельвинов (с -224…-219 до -221…-216 градусов Цельсия). В то же время на полюсе температура понизилась с 60 до 52 кельвинов (с -213 до -221 градусов Цельсия). Если в период с 2003 по 2010 год самым теплым регионом Нептуна был его южный полюс, то к 2020 году эта роль перешла к области, расположенной вблизи южного тропика.
Нептунианская атмосфера состоит из крайне тонких слоев, и попытка провести параллели с более знакомыми условиями будет неточной. Представьте себе, что в Мурманске и на Шпицбергене весной и в начале лета сохранялись бы устойчивые среднесуточные температуры плюс 35 градусов, а в середине июля наступили бы внезапные заморозки.
Авторы исследования справедливо указывают на сложность расчета температуры Нептуна, основанного на имеющихся данных. Температура определялась учеными путем анализа интенсивности теплового инфракрасного излучения планеты в разных диапазонах. На излучательную способность влияют концентрации примесей в атмосфере, включая метан, этан и ацетилен, которые также изменчивы и трудно поддаются точному измерению. В связи с этим, представленные в статье значения имеют определенную погрешность.
Несмотря на это, полученные данные позволяют утверждать о наличии сезонных колебаний в атмосфере Нептуна, которые существенно отличаются от земных. Дальнейшее изучение динамики атмосферы газовых гигантов необходимо.