Атмосферные феномены Нептуна

Нептун, как известно, находится на расстоянии четырех с половиной миллиардов километров от Земли. Поэтому его изучение сопряжено с массой разного рода проблем. Например, его очень сложно изучать с помощью космических аппаратов. Правда, определенную информацию об этой планете ученые получают в ходе анализа снимков, полученных с исследовательского аппарата «Вояджер‑2» и космического телескопа «Хаббл».

И тем не менее кое‑какие сведения о Нептуне астрономы имеют. Причем эти данные покрыты не только пеленой таинственности и загадочности, но и содержат много противоречий.

Взять хотя бы Большое темное пятно, которое в определенной степени являлось аналогом Большого Красного Пятна на Юпитере: по крайней мере оба они – антициклоны.

Обнаружено оно было в 1989 году с помощью незаменимого «Вояджера‑2». Это темное эллипсовидное образование имело 13 000 километров в длину и 6600 километров в ширину. Скорость ветра вокруг пятна достигает 2400 километров в час. Не зная точно, что оно собой представляет, ученые все же выдвинули предположение, что это – дыра в метановых облаках Нептуна, постоянно менявшая свою форму и размер…

Внимательный читатель, наверное, заметил, что при описании Большого темного пятна на Нептуне употребляется прошлое время. И этому есть веские причины. Дело в том, в 1994 году это пятно внезапно «покинуло» свой постоянный район дислокации и появилось в совершенно ином месте. Но ведь не могло же оно «нырнуть» в нижние слои атмосферы, спрятавшись за облаками! Впрочем, чтобы строить правдоподобные гипотезы о странном поведении Большого темного пятна, необходимо знать его природу. А она пока является для астрономов загадкой.

То, что ученые знают о Нептуне, не только таинственно, но и полно противоречий

Есть на Нептуне еще одно, относительно стабильное образование. «Относительно» же потому, что этот объект очень стремительно перемещается. Этим удивительным объектом является странное белое облако, получившее название Скутер. Попутно следует заметить, что таких таинственных объектов на других газовых планетах скорее всего нет.

Чтобы объяснить присутствие этого таинственного облака, было выдвинуто несколько предположений. Но, видимо, наиболее правдоподобной является гипотеза, в соответствии с которой Скутер – это огромный газообразный фонтан, бьющий из нижних слоев планеты. Иначе говоря, своеобразный исполинский гейзер, вырывающийся из недр Нептуна. И хотя этот выброс очень быстро рассасывается, но постоянно поступающие из глубин Нептуна новые порции газа создают видимость устойчивого движущегося облака. Но даже если эта гипотеза и верна, то попутно возникают новые вопросы: где происходит это непрерывное извержение и что его поддерживает?

Скорее всего в недрах планеты существуют некие внутренние источники тепла, что и объясняет многие особенности атмосферы Нептуна. И эти же особенности отличают Нептун от Урана, который и по размеру, и по массе, и, возможно, по химическому составу очень схож с Нептуном. А это еще одна загадка далекой планеты…

Но если о поверхностных слоях атмосферы Нептуна можно лишь гадать и высказывать различного рода версии, то о строении его твердого ядра ученые пока даже не знают, что и говорить. Поэтому в научной литературе порой и появляются самые фантастические предположения: например, что внутренние области Нептуна состоят из… алмазов!

Плутон. Портрет планеты‑карлика

Девятую планету Солнечной системы открыли только в 1930 году[1] 1

В настоящее время астрономы классифицируют Плутон не как планету, а как один из «транснептуновых объектов». – Примеч. ред.

[Закрыть]. Хотя искали ее довольно долго. А улыбнулось счастье 24‑летнему Клайду Томбо – лаборанту в Лоуэлловской обсерватории, который успел проработать на этом месте всего несколько месяцев. Но эти месяцы были насыщены очень напряженной работой: почти каждую ночь молодой человек с помощью телескопа фотографировал сияющее мириадами звезд темное покрывало неба. А днем полученные снимки он внимательно изучал, пытаясь найти на них новое небесное тело.

Наконец, эта скучная монотонная работа принесла фантастический по своей значимости результат: 8 февраля 1930 года Клайд Томбо открыл новую планету и сразу же заявил об этом директору обсерватории Весто Слайферу.

Слайфер вместе с другими астрономами без промедления начали ревизию отснятых Томбо фотографий ночного неба, сличая снимки, сделанные молодым лаборантом в разные дни.

Проверка шла долго. В конце концов сделанное Томбо заявление подтвердилось. И 13 марта того же года было официально сообщено об открытии новой планеты.

А уже 1 мая 1930 года новая планета получила свое официальное название – Плутон. Правда, чуть позже выяснилось, что еще более десяти лет назад, в 1919 году, французский астроном Рейно тоже предлагал назвать Плутоном планету, существование которой в то время лишь предполагали, но еще не открыли. Однако к 1930 году о предложении француза забыли…

Плутон находится во внешней части Солнечной системы в компании четырех настоящих гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Среди этих великанов выглядит он настоящим карликом. По весовым и линейным размерам он не только в сотни раз меньше своих громадных соседей, но также меньше Земли и даже Луны: его диаметр составляет 2/3 диаметра Луны, или 2390 километров. Масса же этого лилипута в 480 раз меньше массы Земли.

Более того, обошли его по своим количественным параметрам и многие спутники: Ганимед, Титан, Каллисто, Ио, Луна, Европа и Тритон. Он в этой группе замыкающий – восьмой по ранжиру.

Соответственно и площадь поверхности Плутона тоже небольшая: всего 17,9 миллиона квадратных километров.

Клайд Томбо 8 февраля 1930 года открыл новую планету – Плутон

Мало того что у Плутона маленькие размеры и вес, у него также и довольно необычная орбита: она сильно растянута, поэтому во время перемещения планеты по своему небесному пути расстояние от нее до Солнца меняется чуть ли не в два раза – от 29,6 астрономической единицы (4,4 миллиарда километров) до 49,3 (7,4 миллиарда километров). В то же время все другие планеты движутся почти по круговым орбитам.

Кроме того, орбита планеты‑карлика находится под довольно большим углом (17°) к плоскости орбит остальных планет.

В отличие от других планет на Плутоне и самые низкие температуры: от –220 до –240 °С. При таком холоде даже азот твердеет.

Все это показывает, что Плутон по многим своим параметрам стоит особняком от остальных соседей по Солнечной системе. Именно по этой причине 24 августа 2006 года Генеральная ассамблея Международного астрономического союза лишила Плутон звания планеты.

Долгое время считалось, что атмосфера как таковая на Плутоне вообще отсутствует. Однако в 1988 году, когда небесное тело во время орбитального движения заслонило одну из далеких звезд и соответственно идущий от нее свет, астрономы свою точку зрения на атмосферу Плутона вынуждены были изменить. В настоящее время считается, что она состоит из азота с примесью метана и угарного газа.

Кроме того, астрономы не исключают также наличия в верхней части атмосферы Плутона слоя электрически заряженных частиц – ионосферы.

А вообще атмосферное давление на Плутоне очень и очень малое: 0,3 паскаля. А это в триста тысяч раз меньше земного. Но даже в такой разреженной среде дуют ветры, появляются дымки и протекают химические реакции.

Понятно, что в такой воздушной среде практически отсутствуют облака. Поэтому черное небо Плутона даже в дневное время усыпано бесчисленными мириадами звезд. А Солнце в это время суток похоже на большую звезду с едва видимым диском.

Вообще же, днем здесь в 900 раз темнее, чем в ясный полдень на Земле. И в то же время в 600 раз светлее, чем в полнолуние ночью.

Следует также указать еще на одну особенность Плутона. Дело в том, что у этого карлика гравитационное поле тоже слабенькое, поэтому он не может удержать даже ту разреженную оболочку, которая его окружает, и она постоянно уносится в космос. Но тем не менее атмосфера на Плутоне присутствует. И связано это лишь с тем, что вместо улетевших молекул появляются новые, испарившиеся с ледяной поверхности планеты. Таким образом, атмосфера Плутона напоминает кометную, которая все время «убегает» от ядра кометы.

Такого явления ни на одной планете не наблюдается. По крайней мере в столь огромных масштабах, как на Плутоне, где атмосфера практически постоянно обновляется.

Что же касается поверхности Плутона, то весь он одет в ледяную броню. Правда, лед этот состоит не из воды, как на Земле, а из крупных, поперечником в несколько сантиметров кристаллов замороженного азота. Внутри них находится небольшое количество «твердого раствора» метана.

Тем не менее в некоторых местах на поверхности Плутона космические аппараты обнаружили и водный лед, а также незначительные количества льда из монооксида углерода (угарного газа).

В связи с тем, что поверхность Плутона сплошь покрыта льдом, она, как зеркало, отражает около 60 % падающего на нее солнечного света. И что весьма удивительно, на Плутоне очень значительные перепады колебания яркости: одни места чернее угля, другие светлые, словно первый снег.

Что же касается внутреннего строения Плутона, то на сей счет существуют лишь предположения, основанные на его средней плотности. А она равняется 1,7 грамма в сантиметре кубическом. Это в два раза меньше плотности Луны, и в три раза – плотности Земли. Эти данные позволяют предположить, что Плутон на 1/3 состоит из каменных горных пород и на 2/3 – из водного льда.

Кроме того, считается, что в центре Плутона находится каменное ядро диаметром около 1600 километров, а вокруг него простирается слой водного льда толщиной 400 километров. Астрономы также не исключают, что пространство между ядром и его ледяной оболочкой заполнено жидкой водой, представляющей собой своеобразный глубинный океан.