Прогноз погоды в Солнечной системе

Задумывались ли Вы когда-нибудь о том, что происходит на других планетах? Писатели-фантасты в своих произведениях описывают фантастические картины : яркие пейзажи, экзотический климат, диковинных животных и многое другое! Чтобы подробно изучить другой мир необязательно лететь далеко или сочинять много. Изучением далеких миров уже давно занимается наука астрономия.


На третьем курсе учебы в университете для подготовки курсовой работы мне довелось впервые встретится с загадочным миром другой планеты, а именно Сатурна. Оказывается, что шестая планета от Солнца примечательна не только своей известной системой колец (которые на сегодня открыты у всех 4-х планет-гигантов), но и сезонной активностью атмосферы. Самым “яркими” представителями которой являются молнии.
На сегодняшний день динамика атмосфер, в том числе грозы сопровождающиеся молниями являются интенсивно исследуемым феноменами в Солнечной системе. Молнии – это явления, наблюдающиеся в оптическом, радио и гамма-диапазонах длин волн. Грозовые разряды в оптическом диапазоне были зарегистрированы на Земле, Юпитере и Сатурне. Молнии происходят в планетных атмосферах во время гроз, пылевых бурь, извержений вулканов. Все планетные атмосферы электризованы в некоторой степени: ионизация частиц под действием космических лучей. Поэтому, любая планета с атмосферой является потенциальным кандидатом для поиска грозовой активности. Сегодня известны неоднократные случаи грозовой активности на Юпитере, Сатурне, Нептуне, Уране, а так же предполагаются на Венере, Марсе, Титане.
На Сатурне молнии были предсказаны за десятилетия до их открытия из-за содержания углеродных соединений в его атмосфере, которые в земной атмосфере возникают при разрядах молний.
Известны два механизма в природе, способных порождать крупномасштабные электрические поля, приводящие к разделению зарядов, что в свою очередь ведет к пробою. Молнии могут возникать в облаках (между облачными слоями или отдельными облаками, на Земле часто наблюдаются молнии «облако-земля»), при молниях без участия облаков существует так называемый трибоэлектрический эффект ведущий к разделению зарядов (реализуется при извержении вулканов). Характеристики любой атмосферы прежде всего изучают по оптическим наблюдениям. Состав атмосферы планет Солнечной системы хорошо изучен по анализу спектра излучения планет. Так очень много интересного было получено для Сатурна с помощью космических аппаратов «Вояджер-1,2» и «Кассини».
Молнии события не очень интенсивные по масштабам Вселенной, можно даже сказать, что они маленькие светлячки в мире больших огней. Самые мощные всплески, зафиксированные на радиотелескопе УТР-2 имеют плотность потока излучения 1500 Ян, так что с расстояний ближайших систем (единицы-десятки световых лет), нам не зарегистрировать такие сигналы.
Исследование молний на Сатурне относительно молодая задача. Много еще предстоит исследовать, прежде всего нужны новые наблюдения и, соответственно их обработка (чем я и занимаюсь). Важной задачей является сравнение земных и сатурнианских событий. Как оказалось, они отличаются. В первую очередь по структуре сигнала. В 2010-2011 году космический аппарат «Кассини» наблюдал невероятных размеров шторм на Сатурне. По данным www.jpl.nasa.gov огромный шторм “бороздил” атмосферу в северном полушарии Сатурна обгоняя себя, окружая планету. Спустя 12 недель с начала грозы, шторм “обзавелся хвостом”, который закрутился вокруг планеты. Некоторые из облаков двинулись на юг и попали в течение, которое движется на восток (вправо) по сравнению с “головой” шторма. Этот хвост ” встретился” с головой шторма. Этот шторм является крупнейшим за всю историю наблюдений Сатурна космическими аппаратами «Вояджер-1,2» и «Кассини». За несколько месяцев было обнаружено, что размер шторма (площадь занимаемая грозовыми облаками) в 500 раз больше крупнейшей бури наблюдавшейся ранее в южном полушарии. Шторм получил название «Большое белое пятно».
С 2004 года Сатурн находится под “пристальным взглядом” космического аппарата “Кассини”, который на 2006 год наблюдал регулярную активность. По-этому, когда стало известно , что на Сатурне начался очередной шторм, в 2006 году были проведены наблюдения Сатурна на радиотелескопе УТР-2 с целью регистрации молний. Первый успех дал надежду на продолжительные интенсивные исследования.
Данные 2007 года, в обработке которых я принимала участие, показали, что наши наблюдения (в первую очередь благодаря приемной аппаратуре) обладают рядом преимуществ для наблюдений молний на Сатурне. К сожалению, состав атмосфер всех планет Солнечной системы очень отличается от земного, что мешает использовать хорошо изученные параметры земных молний для поиска и изучения инопланетных вспышек. Но это не помешало нам в 2011 году начать исследование Урана и Венеры.
В 2014 году очередной штормовой сезон был на Уране. С августа по ноябрь инфракрасные и оптические телескопы наблюдали несколько ярких облаков в атмосфере Урана. К сожалению, в радиодиапазоне  нам не удалось зарегистрировать молний.
И напоследок — прогноз погоды на планетах солнечной системы:
«В Солнечной системе атмосферы всех планет, кроме Земной и Юпитерианской не предвещают грозы».

Кристина Милостная, к. ф.-м. н.Saturn_Storm

https://www.facebook.com/christina.mylostna