Солнечный цикл связан с исчезающими облаками Нептуна

Астрономы обнаружили связь между меняющимся количеством облаков на Нептуне и 11-летним солнечным циклом, в котором усиление и убывание запутанных магнитных полей Солнца приводит к солнечной активности.

Это открытие основано на трех десятилетиях наблюдений Нептуна, полученных космическим телескопом Хаббл НАСА и обсерваторией Кека на Гавайях, а также на данных Ликской обсерватории в Калифорнии.

Связь между Нептуном и солнечной активностью удивляет планетологов, поскольку Нептун является самой дальней крупной планетой нашей солнечной системы и получает солнечный свет примерно с 0,1% интенсивности, которую получает Земля. Тем не менее, глобальная облачная погода на Нептуне, похоже, обусловлена ​​солнечной активностью, а не четырьмя сезонами планеты, каждый из которых длится примерно 40 лет.

В настоящее время облачность Нептуна чрезвычайно низкая, за исключением некоторых облаков, нависающих над южным полюсом планеты-гиганта. Команда астрономов под руководством Калифорнийского университета (Калифорния) в Беркли обнаружила, что обилие облаков, обычно наблюдаемое в средних широтах ледяного гиганта, начало исчезать в 2019 году.

«Я была удивлена ​​тем, как быстро исчезли облака на Нептуне», — сказала Имке де Патер, заслуженный профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли и старший автор исследования. «По сути, мы увидели снижение активности облаков в течение нескольких месяцев», — сказала она.

«Даже сейчас, четыре года спустя, самые последние изображения, которые мы сделали в июне этого года, все еще показывают, что облака не вернулись на свой прежний уровень», - сказал Эранди Чавес, аспирант Центра астрофизики | Гарвард-Смитсоновский институт (CfA) в Кембридже, штат Массачусетс, которая руководила исследованием, когда была студенткой астрономии в Калифорнийском университете в Беркли. «Это чрезвычайно захватывающе и неожиданно, особенно с учетом того, что предыдущий период активности низких облаков на Нептуне не был таким драматичным и продолжительным».

Чтобы отслеживать эволюцию внешнего вида Нептуна, Чавес и ее команда проанализировали изображения обсерватории Кека, сделанные с 2002 по 2022 год, архивные наблюдения космического телескопа Хаббл, начиная с 1994 года, и данные Ликской обсерватории в Калифорнии с 2018 по 2019 год.

В последние годы наблюдения Кека были дополнены изображениями, полученными в рамках программы «Сумеречная зона» и программы Хаббла «Наследие атмосфер внешних планет» (OPAL).

Изображения показывают интригующую закономерность между сезонными изменениями облачного покрова Нептуна и солнечным циклом – периодом, когда магнитное поле Солнца меняется каждые 11 лет, когда оно становится более запутанным, как клубок пряжи. Это проявляется в увеличении количества солнечных пятен и увеличении активности солнечных вспышек. По мере развития цикла бурное поведение Солнца достигает максимума, пока магнитное поле не ослабевает и не меняет полярность. Затем Солнце снова опускается до минимума только для того, чтобы начать новый цикл.

Когда на Солнце штормовая погода, более интенсивное ультрафиолетовое (УФ) излучение наводняет Солнечную систему. Команда обнаружила, что через два года после пика солнечного цикла на Нептуне появляется все большее количество облаков. Команда также обнаружила положительную корреляцию между количеством облаков и яркостью ледяного гиганта от отраженного от него солнечного света.

«Эти замечательные данные дают нам убедительное доказательство того, что облачный покров Нептуна коррелирует с солнечным циклом», — сказал де Патер. «Наши результаты подтверждают теорию о том, что ультрафиолетовые лучи Солнца, если они достаточно сильны, могут запускать фотохимическую реакцию, которая приводит к образованию облаков на Нептуне».

Ученые обнаружили связь между солнечным циклом и облачной погодой на Нептуне, изучив 2,5 цикла активности облаков, зарегистрированных за 29-летний период наблюдений на Нептуне. За это время отражательная способность планеты увеличилась в 2002 году, а затем потускнела в 2007 году. Нептун снова стал ярким в 2015 году, затем потемнел в 2020 году до самого низкого уровня, когда-либо наблюдавшегося, когда большая часть облаков исчезла.

Изменения яркости Нептуна, вызванные Солнцем, по-видимому, происходят вверх и вниз относительно синхронно с приходом и исчезновением облаков на планете. Однако между пиком солнечного цикла и обилием облаков, наблюдаемых на Нептуне, существует двухлетняя задержка. Химические изменения вызваны фотохимией, которая происходит высоко в верхних слоях атмосферы Нептуна и требует времени для образования облаков.