Область сильных ветров Урана и Нептуна невелика

Ледяные гиганты Уран и Нептун остаются наименее изученными планетами Солнечной системы. Их посещал только «Вояджер-2», а из-за большого расстояния наблюдения с Земли выполнить трудно. В результате многие аспекты неясны, в том числе сильные ветры в атмосфере.

Новый анализ данных, полученных «Вояджером-2» и космическим телескопом «Хаббл», показал, что погода на Уране и Нептуне ограничивается относительно тонким слоем атмосферы. Йохай Каспи из Института Вейцмана (Израиль) и его коллеги проанализировали изменения гравитационных полей планет в связи с атмосферными колебаниями. Сравнив показания моделей атмосферы и внутренних областей, учёные пришли к выводу, что на район сильных ветров приходится очень незначительная часть массы планет — не более 0,2%. При этом они подчеркивают, что причина ветров, вероятно, находится в тёплом интерьере планет, особенно на Нептуне.

Как и на Юпитере и Сатурне, атмосферы Урана и Нептуна подразделяются на широкие полосы, где преобладающие ветры дуют в одном и том же направлении: в направлении вращения планеты в одних зонах и в обратном — в других. На Нептуне скорость ветра может превысить -300 м/с (отрицательная величина указывает на то, что ветер дует в направлении, противоположном вращению планеты) в экваториальной зоне, а на Уране — 200 м/с в тропических широтах.

В отличие от Земли Уран и Нептун не имеют твёрдой поверхности. Они в основном состоят из замёрзших водородных соединений: воды, метана, аммиака и т. п., которые, возможно, окутывают каменное ядро. А атмосфера — это водород, гелий и метан, причём последний придаёт планетам характерный синий цвет.

Нептун к тому же на удивление тёплый: его недра производят примерно в 1,6 раза больше тепла, чем он получает от Солнца. (Уран выделяет лишь около 6% тепла по сравнению с тем, что получает.) Роль внутреннего источника тепла в образовании быстрых ветров остаётся неясной, но при отсутствии других факторов очевидно, что роль эта существует.

Гравитационное поле планеты зависит не только от её массы, но и от формы, вращения и плотности. Например, если участок атмосферы с высокой турбулентностью велик, это не замедлит сказаться на общем положении дел. «Вояджер-2» и «Хаббл» предоставили хорошие данные о ветрах на Уране и Нептуне, и авторы исследования с помощью моделей попытались выяснить, как повлияли бы на гравитационное поле слои сильных ветров различной толщины.

Результаты оказались неожиданными: лучше всего данным соответствовало отсутствие влияния на гравитационное поле со стороны ветреной части атмосферы. Исследователи оценивают верхний предел толщины последней в тысячу километров, а массу — в 0,2% от общей массы планеты. Если кому-то показалось, что тысяча километров — это много, напомним: радиус Нептуна и Урана — около 25 тыс. км.

Что творится там на самом деле, мы узнаем только после того, как на орбите этих планет окажется что-то вроде «Кассини».

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Ars Technica.