|
Энергия солнечного ветра управляет термосферой Урана
|
|
|
|
Верхние слои атмосферы Урана охлаждаются на протяжении десятилетий, и теперь ученые выяснили, почему. Наблюдения с Земли показали, что верхние слои атмосферы Урана охлаждаются на протяжении десятилетий, без четкого объяснения.
|
|
|
|
Теперь группа ученых, возглавляемая учеными Имперского колледжа Лондона, установила, что за этим падением стоят непредсказуемые долгосрочные изменения в солнечном ветре - потоке частиц и энергии, исходящих от Солнца.
|
|
|
|
Команда ученых предсказывает, что верхние слои атмосферы Урана должны продолжать становиться холоднее или изменить тенденцию и снова стать горячее, в зависимости от того, как изменится солнечный ветер в ближайшие годы.
|
|
|
|
Ведущий исследователь доктор Адам Мастерс из физического факультета Имперского университета сказал: "Этот, по-видимому, очень сильный контроль верхних слоев атмосферы Урана солнечным ветром не похож на то, что мы наблюдали на любой другой планете нашей Солнечной системы.
|
|
|
|
|
|
|
"Это означает, что планеты за пределами Солнечной системы могут оказаться в такой же ситуации. Таким образом, эти открытия могут помочь исследователям, изучающим экзопланеты, пролив свет на виды сигналов, которые могут быть обнаружены, исходящих от похожих планет, вращающихся вокруг далеких звезд".
|
|
|
|
Интересная загадка
|
|
|
|
Последним и единственным космическим аппаратом, пролетевшим мимо Урана, был "Вояджер-2" в 1986 году, когда он покидал пределы Солнечной системы. Он смог измерить температуру верхней части атмосферы Урана, называемой термосферой.
|
|
|
|
С тех пор наземные телескопы смогли регулярно измерять температуру термосферы Урана, и за это время ее общая температура снизилась примерно вдвое.
|
|
|
|
У Земли также есть термосфера, но она не испытала такого же резкого глобального изменения температуры, как и любая другая планета Солнечной системы с контролируемой термосферой.
|
|
|
|
Ученые задавались вопросом, может ли это быть связано с 11-летним "солнечным циклом" активности солнечных пятен, но после 30 лет сбора данных не было обнаружено никакой закономерности, кроме неуклонного снижения. Простой сезонный эффект также был исключен, поскольку равноденствие Урана наступало и заканчивалось в 2007 году.
|
|
|
|
Загадка была окончательно раскрыта, когда авторы статьи, работавшие в то время в несколько разных областях, собрались на конференцию. Они поняли, что объяснение может быть связано с постепенными изменениями свойств солнечного ветра в течение одного и того же периода времени.
|
|
Меняющиеся влияния
|
|
|
|
В термосфере Земли температура в основном регулируется солнечным светом — фотоны (легкие частицы) приносят энергию и вызывают определенные реакции. Интенсивность этих фотонов, исходящих от Солнца, увеличивается и уменьшается в течение 11-летнего солнечного цикла.
|
|
|
|
Однако направление солнечного ветра, уходящего от Солнца в космос, также менялось по-другому, в течение более длительного периода времени. Среднегодовое внешнее давление солнечного ветра медленно, но значительно снижалось примерно с 1990 года, при этом оно практически не коррелировало с 11-летним циклом. Однако это снижение в точности отражает снижение температуры термосферы Урана.
|
|
|
|
Это навело команду на мысль о том, что температура термосферы Урана не контролируется фотонами, как на Земле. Вместо этого, по-видимому, снижение давления солнечного ветра приводит к увеличению типичного размера защитного магнитного "пузыря" Урана.
|
|
|
|
Поскольку этот пузырь, известный как магнитосфера, является препятствием для солнечного ветра, достигающего поверхности планеты, чем больше пузырь, тем больше препятствие. Это стимулирует поток энергии в пространстве вокруг Урана, в конечном итоге достигая термосферы планеты и, по-видимому, сильно контролируя ее общую температуру.
|
|
|
|
Полученные результаты свидетельствуют о том, что для планет, расположенных ближе к своей родительской звезде — как Земля к Солнцу — термосфера управляется звездным светом. Но для планет, расположенных дальше, магнитосфера которых может быть гораздо больше, энергия звездного ветра может быть гораздо более существенным фактором.
|
|
|
|
К Урану — и дальше
|
|
|
|
Доктор Мастерс является частью международной команды, определяющей научные цели будущей миссии НАСА к Урану, запуск которой запланирован на 2030-е годы. Охлаждение термосферы Урана было загадкой, которую еще предстояло разгадать, но, имея мало представления о возможной причине, было сложно выдвинуть теорию, которую миссия могла бы проверить.
|
|
|
|
Теперь ситуация изменилась, поскольку это открытие предсказывает, как термосфера Урана должна продолжать развиваться, и пересматривает научную цель будущей миссии, чтобы сосредоточиться на том, как энергия солнечного ветра на самом деле попадает в необычную магнитосферу Урана. Команду также интересует, существует ли аналогичная ситуация на Нептуне, который также не посещался со времен "Вояджера" в 1980-х годах.
|
|
|
|
В то же время это открытие может помочь в характеристике экзопланет. Где бы ни складывалась ситуация, подобная той, что сложилась на Уране, выбросы из верхних слоев атмосферы экзопланеты, включая полярные сияния, должны быть очень чувствительны к тому, как развивается падающий звездный ветер. Команда предполагает, что наблюдателям следует уделять больше внимания экзопланетам, находящимся дальше от своей родительской звезды и/или в системах с сильными звездными ветрами, где выбросы, возможно, до сих пор недооценивались.
|
|
|
|
Доктор Мастерс объяснил: "Это сильное взаимодействие звезды и планеты на Уране может иметь значение для установления того, генерируют ли различные экзопланеты сильные магнитные поля в своих недрах, что является важным фактором в поиске пригодных для жизни миров за пределами нашей Солнечной системы".
|
|
|
|
Однако загадка того, почему меняется сам солнечный ветер при снижении давления на протяжении десятилетий, остается вопросом для других ученых.
|
|
|
|
Источник
|
