Ученые считают, что разгадали тайну цвета Нептуна и Урана

На основе данных наблюдений наземных и космических телескопов астрономы создали трехслойную модель распределения аэрозолей в атмосферах Урана и Нептуна, что позволило объяснить разницу в их цвете и наблюдаемых элементах атмосфер. .

Оказалось, что бледно-голубой цвет Урана можно объяснить сильно непрозрачным слоем дымки при давлении 1–2 бар, тогда как у Нептуна тонкий слой дымки из частиц метанового льда возникает при давлении 0,2 бар. Темные пятна на Нептуне можно объяснить потемнением или осветлением нижнего слоя аэрозолей.

Цвета Урана и Нептуна

Уран и Нептун кажутся синими или голубовато-зелеными при наблюдении в оптическом диапазоне, в отличие от более желто-красных Юпитера и Сатурна. Эта цветовая гамма обусловлена ​​схожими атмосферами Урана и Нептуна, которые имеют схожие профили тропосферной температуры и He/H.2 соотношениях, а также высокое содержание метана, поглощающего инфракрасное и красное оптическое излучение.

Кроме того, в случае ледяных гигантов рэлеевское рассеяние сильно выражено в атмосфере с малым содержанием аэрозолей.

Однако цвет обеих планет все же отличается друг от друга. Существуют различия в наблюдаемых деталях атмосфер. Например, метановые облака можно найти на Уране и Нептуне на разной высоте.

Кроме того, в атмосфере Нептуна было замечено несколько темных пятен, наиболее известным из которых является антициклон Большое темное пятно, а на Уране наблюдалось только одно темное пятно. Нептун также кажется менее ярким на более длинных волнах и отражает больше света в ультрафиолетовом диапазоне, чем Уран.

Модели атмосфер ледяных гигантов, призванные объяснить данные наблюдений, в основном содержат толстый аэрозольный слой при давлении 2–4 бар (предположительно дымка фотохимического происхождения и, возможно, сероводород в смеси со льдом) и дымку над Это.

Однако у ученых до сих пор нет достоверной информации о том, из чего состоят аэрозоли ледяных гигантов и каковы их спектральные свойства, из-за чего возникает проблема проверки нынешних моделей на корректность.

Патрик Ирвин из Оксфордского университета и его коллеги опубликовали результаты анализа наблюдений Урана и Нептуна с наземных телескопов IRTF и Gemini, космического телескопа Хаббл и Вояджер-2, охватывающих диапазон длин волн 0,3–2,5 мкм и их сравнение с данными моделирования спектров отражения ледяных гигантов.

Целью ученых было получить единую модель распределения аэрозолей в атмосферах Урана и Нептуна, которая согласовывалась бы с наблюдениями.

Окончательная модель распределения аэрозоля выглядит следующим образом. В глубоких слоях атмосферы (при давлении более 7 бар) лежит первый слой аэрозолей, состоящий из субмикронных частиц тумана и льда на основе сероводорода, созданных фотохимическими процессами. клиника лечения алкоголизма

Эти частицы сильно рассеивают свет на длине волны 500 нанометров, но сильнее поглощают излучение как на более коротких, так и на более длинных волнах. Второй тонкий слой аэрозоля лежит вблизи уровня конденсации метана (при давлении 1–2 бар) и состоит из микронных частиц дымки фотохимического происхождения, обладающих меньшей отражательной способностью в оптическом диапазоне длин волн, чем частицы из первого слоя. , а также сильнее поглощают излучение, как при более высокой температуре. короткие и длинные волны.

Таким образом, образующаяся в верхних слоях атмосферы обеих планет фотохимическая дымка постоянно смешивается с нижними слоями, где концентрируется в вертикально тонком и статически устойчивом слое вблизи уровня конденсации метана.

Метан конденсируется на этих частицах дымки так быстро, что падает в виде снега на основание этого слоя, опускаясь на более низкие, более теплые уровни, где испаряется, высвобождая частицы дымки, которые инициируют образование облаков сероводородных кристаллов льда.

В случае с Нептуном ученые пришли к выводу, что для объяснения усиленного отражения на более длинных волнах в модель необходимо добавить тонкий слой частиц метанового льда микронного размера, отложившихся при давлении 0,2 бар. Кроме того, спектральные характеристики темных пятен можно объяснить потемнением или осветлением нижнего слоя аэрозолей.

В случае Урана непрозрачность второго слоя аэрозолей в 2 раза больше, чем у Нептуна, что объясняет меньшую отражательную способность Урана в ультрафиолетовом диапазоне и то, почему Уран кажется человеческому глазу бледно-голубым.