Ученые решили загадку молний на Юпитере
Природа молний на Юпитере всегда оставалась загадкой для ученых. Однако благодаря работе космического зонда «Юнона» астрономы наконец-то выяснили, что молнии на газовом гиганте имеют гораздо больше общего с земными, чем считалось ранее. Тем не менее это не делает их менее странными.
Данные, предоставленные космическим аппаратом NASA «Юнона», показали, что молнии на Юпитере могут возникать в мегагерцевом диапазоне, а не только килагерцевом, как это наблюдалось ранее. На основе полученной информации две научные группы подготовили свои доклады.
«До миссии «Юноны» молнии на Юпитере регистрировались аппаратами либо визуально, либо в килогерцевом диапазоне радиоволн, но не в мегагерцевом, который характерен для молний на Земле. Было предложено много теорий, которые могли объяснить этот феномен, но ни одна из них не предлагала однозначный ответ», — заявил Шеннон Браун, ученый Лаборатории реактивного движения NASA.
В суровой атмосфере Юпитера довольно частым явлением являются многочисленные шторма. Ученые долго предполагали, что и молнии в таком случае там тоже могут быть. Подтвердить это явление удалось тогда, когда мимо Юпитера в марте 1979 года пролетел космический зонд «Вояджер-1», показавший грозовую активность на газовом гиганте. В последующем эта активность была подтверждена с помощью аппаратов «Вояджер-2», «Галилео» и «Кассини». Обнаруженные первым «Вояджером» низкочастотные сигналы были неофициально прозваны «свистом», поскольку они напоминали нисходящий звук свиста.
Однако ученых все это время интересовало, почему молнии на Юпитере отличаются от аналогичных феноменов на Земле и порождают радиоволны лишь в ограниченном диапазоне частот. Для решения вопроса было предложено несколько теорий, но ни одна так и не смогла приблизиться к ответу.
С 2016 года «Юнона» в рамках восьми полных облетов планеты, с помощью радиоволнового радиометра, способного улавливать электромагнитные волны широкого диапазона, зафиксировала 377 разрядов. Эти вспышки порождали радиоволны в мегагерцевом и гигагерцевом диапазонах, что показывало их схожесть с молниями на Земле.
«Нам кажется, что определить наличие радиоволн в мегагерцевом и гигагерцевом диапазонах нам удалось благодаря тому, что космический зонд «Юнона» ближе всех остальных находился к этим молниям. Кроме того, мы специально следили за радиочастотами, которые смогли бы пробиться через ионосферу Юпитера», — отмечает Браун.
Ученые также сообщают, что на Юпитере почти вся грозовая активность локализована на полюсах, тогда как на Земле молнии чаще возникают на экваторе. Последнее объясняется тем, что тропические и экваториальные широты на Земле получают от Солнца больше тепла, чем области умеренного и полярного климата. В результате теплый влажный воздух поднимается через конвекцию, порождая частые грозы.
Юпитер получает от Солнца в 25 раз меньшее количество тепла, чем Земля, но в то же время выделяет огромное количество внутренней тепловой энергии. На экваторе создается баланс между последней и поступающей извне радиацией, что препятствует конвекции. На полюсах теплые газы свободно поднимаются, создавая условия для обильных гроз. В то же время отмечается, что чаще всего молнии возникают именно в северном полушарии газового гиганта. В рамках дальнейших исследований планеты ученые хотят найти этому объяснение.
Во второй научной статье, опубликованной исследователями из Академия наук Чехии, говорится о том, что молнии Юпитера имеют больше общего с земными. Записав и проанализировав более 1600 радиосигналов («Вояджер-1» успел собрать данные всего о 167-ми), ученые выяснили, что на пике активности молнии на Юпитере бьют с частотой 4 удара в секунду, что аналогично показателям, наблюдаемым на Земле. Данные «Вояджера-1» из-за малой выборки показывали только один удар в несколько секунд.
Вместе оба исследования представляют наиболее детализированную картину грозовой активности на Юпитере и предоставляют ученым важные подсказки для понимания комплексных динамических процессов, происходящих внутри плотных грозовых облаков планеты.
«Эти данные помогут нам лучше разобраться в составе и циркуляции энергетических потоков, протекающих на Юпитере», — отметил Браун.
Напомним, что зонд «Юнона» был запущен в августе 2011 года. На орбиту Юпитера он вышел в 2016 году, а в июле 2017 года аппарат впервые сделал снимки Большого и Малого красного пятна планеты.
Совсем недавно стало известно, что NASA продлило работу миссии «Юноны» по исследованию Юпитера до 2021 года. Отмечается, что зонд сможет совершить еще 23 пролета через верхний слой атмосферы Юпитера и выполнить множество задач.
