Ученые создали подробную карту полярных сияний Урана
Ученые впервые изобразили весь земной шар Урана в инфракрасной части светового спектра, надеясь пролить свет на таинственные полярные сияния и странное магнитное поле планеты.
Команда под руководством Великобритании сделала это во время трехдневной кампании, которая на прошлой неделе транслировалась в прямом эфире на всеобщее обозрение.
Ученые из Университета Лестера в Великобритании использовали Инфракрасный телескоп НАСА (IRTF) на Гавайях, чтобы взглянуть на странного ледяного гиганта, который вращается вокруг Солнца в 19 раз дальше, чем Земля. Как и на Земле, полярные сияния на Уране вызываются взаимодействием солнечного ветра, потока заряженных частиц, исходящих от Солнца, с магнитным полем планеты.
Но поскольку Уран так сильно отличается от нашей планеты, эти полярные сияния ведут себя совсем иначе, чем знаменитые северное и южное полярные сияния Земли.
Например, ось, вокруг которой вращается Уран, почти перпендикулярна Солнцу. Это означает, что планета, по сути, вращается вокруг Солнца на своей стороне, а ее полюса обращены к звезде почти прямо в течение всей четверти долгого года планеты, который длится 84 земных года.
В добавок ко всему, магнитные полюса Урана не выровнены с его географическими полюсами, как на Земле, Юпитере или Сатурне, а наклонены от них на 60 градусов. В результате полярные сияния Урана освещают небо не над географическими полюсами планеты, а в очень необычных местах. «Северное сияние на самом деле простирается от северного полушария к экватору и даже опускается в южное полушарие», — сказала Эмма Томас, доктор астрономии.
Студент Лестерского университета, который вел наблюдения, рассказал Space.com. «Если вы хотите нанести на карту полярное сияние, вы не можете просто смотреть на вершину планеты, вы должны смотреть через всю ее поверхность». Чтобы получить изображение всей поверхности Урана, ученые разделили свои наблюдения на три восьмичасовых окна, разбросанных на три дня.
Они должны были согласовать время каждого окна наблюдения с 17-часовым периодом вращения Урана. После объединения данных результатом будет наиболее подробная карта поверхности далекой планеты в инфракрасной части спектра.
«Мы хотим понять, где на Уране находятся яркие части», — сказал Томас. «Сам Уран будет освещен текущим дневным свечением. Все, что находится выше этого уровня, вызвано либо внутренними тепловыми процессами, либо полярным сиянием.
Ранее поверхность Урана отображалась только в ультрафиолетовой части спектра. Миссия НАСА «Вояджер-2» ненадолго пролетела мимо планеты в 1986 году, сделав первый и пока единственный набор крупным планом изображений поверхности странной планеты и окружающей среды вокруг нее.
В 2011 году космический телескоп Хаббл впервые обнаружил мерцающие над поверхностью Урана полярные сияния, каждое из которых покрывает площадь больше Земли. Но ученые все еще очень мало знают об этих дисплеях и движущих силах, стоящих за ними, сказал Томас. «Мы до сих пор не до конца понимаем магнитосферу Урана и ее взаимодействие с солнечным ветром», — сказал Томас. Магнитосфера — это область вокруг планеты, в которой преобладает ее магнитное поле.
«Картографируя полярные сияния, мы можем лучше понять взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой и, исходя из этого, получить лучшее представление о том, как ориентированы магнитные линии». Согласно исследованию 2017 года, ученые знают, что магнитное поле на Уране ведет себя довольно странным образом: магнитные линии часто отключаются и переключаются в течение одного дня.
По словам Томаса, понимание того, как эти полярные сияния меняются в течение одного дня, может дать новое понимание механизмов, управляющих этим неустойчивым магнитным полем.
Однако полярные сияния зависят не только от времени суток, но и от времени года, в зависимости от того, какая сторона планеты в настоящее время освещена солнцем, а какая — погружена в темноту.
Но поскольку Урану требуется 84 земных года, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца, ученые очень медленно формируют свое понимание этих сезонных изменений. «На данный момент у нас есть данные об Уране только за сезон», — сказал Томас.
«Все, что мы можем собрать сейчас и в следующие 20-40 лет, действительно имеет решающее значение для полного понимания того, как работают полярные сияния на этой планете».
