Как устроена атмосфера Нептуна? Описание и научные данные

Состав

Как и у других планет-гигантов, внешняя атмосфера Нептуна состоит преимущественно из водорода и гелия. Вблизи уровня давления в один бар в атмосфере эти два газа составляют почти 98 процентов атмосферных молекул.

Большая часть оставшихся молекул состоит из газа метана. Водород и гелий почти невидимы, а метан сильно поглощает красный свет.

Таким образом, солнечный свет, отраженный от облаков Нептуна, выходит из атмосферы с удаленной большей частью красных цветов и поэтому имеет голубоватый оттенок.

Хотя сине-зеленый цвет Урана также является результатом атмосферного метана, цвет Нептуна более яркий, предположительно, из-за присутствия неопознанного атмосферного газа.

Состав атмосферы по объему:

• Молекулярный водород: 80%;
• Гелий: 19%;
• Метан 1,5%;
• Дейтерид водорода: 192 части на миллион;
• Этан: 1,5 части на миллион.

Температура

Температура атмосферы Нептуна меняется с высотой. Минимальная температура около 50 кельвинов (К; -370 ° F, -223 ° C) происходит при давлении около 0,1 бар.

Температура увеличивается с уменьшением давления, то есть с увеличением высоты, примерно до 750 К (890 °F, 480 °C) при давлении в сто миллиардную долю бара, что соответствует высоте 2000 км (1240 миль). При измерении от уровня в одну полосу, и остается однородным выше этой высоты.

Температура также увеличивается с увеличением глубины ниже уровня 0,1 бара примерно до 7000 К (12000 ° F, 6700 ° C) вблизи центра планеты, где давление может достигать пяти мегабар.

Нептун находится более чем на 50 процентов дальше от Солнца, чем Уран и поэтому получает менее половины солнечного света. Тем не менее эффективные температуры этих двух планет-гигантов почти равны. Уран и Нептун отражают и, следовательно, также должны поглощать примерно одинаковую долю доходящего до них солнечного света.

На уровне отсчета в один бар средняя температура атмосферы Нептуна составляет примерно 74 К (-326 ° F, -199 ° C). Температура воздуха на экваторе и полюсах на несколько градусов выше, чем в средних широтах. Вероятно, это указывает на то, что воздушные потоки восходят вблизи средних широт и опускаются около экватора и полюсов.

Стратификация атмосферы

Атмосфера Нептуна состоит из двух основных областей. Как и у трех других газовых гигантов, у планеты нет твердой поверхности, поэтому ученые определили, что «поверхность» — это место, где давление равно давлению на уровне моря на Земле.

Прямо над поверхностью находится тропосфера. С увеличением высоты, температура в тропосфере снижается. Но в следующем слое, стратосфере, температура повышается с высотой. Это связано с движением внутри ядра планеты, которое нагревает Нептун больше, чем далекие солнечные лучи. Следующий слой — термосфера, где давление ниже. Внешний край атмосферы известен как экзосфера.

Облачный узор

Нептун — единственная планета-гигант, на которой можно увидеть тени облаков , отбрасываемые высоко рассеянными облаками на более низкий, сплошной облачный берег. Облака Нептуна меняются в зависимости от высоты. Низкие температуры позволяют облакам метана конденсироваться в верхних слоях атмосферы.

Самые верхние слои содержат перистые облака, состоящие из замороженного метана, которые, как было замечено, отбрасывают тени на другие облака на 35 миль (56 километров) ниже них.

Нептун также содержит дымку на очень больших высотах, эти облака, похожие на смог, состоят из углеводородов, точно так же, как смог в крупных городах Земли.

Мощные бури

С ветрами 2100 км в час, Нептун имеет одни из самых экстремальных погодных условий в Солнечной системе. Ветры движутся в три раза быстрее, чем у Юпитера, и в девять раз быстрее, чем ветры, которые перемежаются с Землей.

Темные овалы были хорошо видны на изображениях южного полушария Нептуна, сделанных «Вояджером». Самый крупный, называемый “Большое темное пятно” из-за его сходства по широте и форме с Большим красным пятном Юпитера по размерам сравнимо с Землей. Именно вблизи этой грозовой системы были измерены самые высокие скорости ветра.

Большое красное пятно Юпитера наблюдали в наземные телескопы более 150 лет. По аналогии ожидалось, что Большое темное пятно Нептуна будет таким же долгоживущим.

Таким образом, ученые были удивлены его отсутствием на изображениях Нептуна, полученных орбитальным космическим телескопом Хаббла .в 1991 г., всего через два года после пролета «Вояджера», точно так же, как и при появлении аналогичного темного пятна в северном полушарии Нептуна в 1994 г.

Яркие детали облаков, видимые на изображениях «Вояджера», еще более мимолетны: они могут быть облаками метанового льда, созданными сильным восходящим движением карманов газообразного метана на более высокие и более холодные высоты в атмосфере, где газ затем конденсируется в кристаллы льда.

Часто задаваемые вопросы

Видео-обзор