Чи витівки Сатурна ніколи не закінчаться? Вчені виявили, що на кільцеподібній планеті спостерігається значний сезонний енергетичний дисбаланс по всій її поверхні.
Це відкриття знаменує собою поворотний момент у нашому розумінні погоди та клімату на планетах-гігантах, їхньої довготривалої еволюції та постійних змін.
“Це перший випадок, коли глобальний енергетичний дисбаланс сезонного масштабу спостерігається на газовому гіганті, – каже фізик Лімінг Лі з Х’юстонського університету. “Це не тільки дає нам нове розуміння формування та еволюції планет, але й змінює наше уявлення про планетарну та атмосферну науку”.
Ось що це означає. Потужне світло Сонця, що пронизує всю Сонячну систему, наповнює енергією все, на що воно потрапляє. Планети також втрачають енергію у вигляді охолодження, випромінюючи її в космос переважно у вигляді теплового випромінювання.
У випадку газових планет-гігантів, таких як Сатурн, глибоко всередині також існує джерело енергії, яке впливає на клімат планети зсередини.
Команда під керівництвом атмосферного вченого Сіньюе Вана з Х’юстонського університету вивчала дані “Кассіні” про Сатурн, щоб дослідити його яскравість, коли помітила дещо цікаве. Різниця між кількістю енергії, яку він поглинає, і кількістю енергії, яку він випромінює, може коливатися до 16 відсотків, причому ці коливання збігаються з порами року на планеті.
Дослідники виявили, що це пов’язано з тим, як далеко Сатурн знаходиться від Сонця в будь-який момент часу. Орбіта Сатурна не є ідеально круглою, вона насправді еліптична – ця властивість називається ексцентриситетом, що призводить до майже 20-відсоткової різниці між найближчою відстанню до Сонця та найвіддаленішою.
Графік, що показує енергетичний дисбаланс Сатурна. (NASA/JPL)
Коли він ближче, Сатурн отримує набагато більше випромінювання від Сонця, ніж коли він далі, що призводить до сезонного енергетичного дисбалансу. Це зовсім не схоже на те, як працює Земля; її орбіта більш кругла, тому ми не відчуваємо такого різкого контрасту.
Та й для газових гігантів це не те, чого очікували.
“У сучасних моделях і теоріях атмосфери, клімату та еволюції газових гігантів глобальний енергетичний бюджет вважається збалансованим, – пояснює Ванг. “Але ми вважаємо, що наше відкриття цього сезонного енергетичного дисбалансу вимагає переоцінки цих моделей і теорій”.
Це може означати, що незбалансована енергія Сатурна може відігравати досі невизнану роль у створенні величезних конвективних штормів, які проникають глибоко в атмосферу, і що подібні процеси можуть відбуватися на інших газових гігантах, таких як Юпітер, чий ексцентриситет лише трохи менш виражений, ніж у Сатурна.
Це також може допомогти нам трохи краще зрозуміти погоду на Землі, де енергетичний дисбаланс набагато менш значний, але все ж не нульовий. А також інші планети, окутані газом, Нептун і Уран, внутрішня і зовнішня будова яких досі залишається для нас, людей, великою загадкою.
“Наші дані свідчать про те, що ці планети також матимуть значний енергетичний дисбаланс, особливо Уран, який, за нашими прогнозами, матиме найсильніший дисбаланс через ексцентриситет своєї орбіти і дуже високий нахил”, – каже Ванг.
“Те, що ми досліджуємо зараз, дозволить виявити обмеження в поточних спостереженнях і сформулювати гіпотези, які можна перевірити, що підуть на користь майбутній флагманській місії”.