Близится к завершению одна из трех величайших космических миссий к планетам-гигантам — многолетняя работа аппарата «Кассини» (NASA + Европейское космическое агентство). Напомню, что эта межпланетная станция была запущена в октябре 1997 года и названа в честь итало-французского астронома Джованни Кассини (1625–1712), помимо прочего открывшего четыре спутника Сатурна и щель между его кольцами.

«Большой финал» 20-летней героической миссии начался 26 апреля и завершится 15 сентября 2017 года, когда «Кассини» совершит финальное погружение в атмосферу Сатурна и будет собирать и передавать данные до самого конца. На сайте saturn.jpl.nasa.gov транслируется финальный отсчет миссии.

Недавно опубликованы снимки «Кассини», сделанные при пролете аппарата под кольцами Сатурна. Самая впечатляющая деталь — глаз полярного циклона (фото №1): он кажется воронкой, уходящей в темные глубины атмосферы. Глаз имеет ту же природу, что и у земных ураганов, только масштаб другой: радиус воронки — около 2000 км, скорость ветра на краях — около 150 м/с (более 500 км/ч). Еще одно отличие от земных ураганов — этот привязан к полюсу планеты.

На других снимках видно «дно» глаза: самый эффектный, пожалуй (фото №2), сделан 27 октября 2012 года. Это искусственный цвет. Снимок сделан в инфракрасных лучах в узких полосах около 890, 752 и 728 нанометров, изображенных голубым, красным и зеленым соответственно. Эти линии соответствуют разным молекулам.

Атмосфера Сатурна в основном состоит из водорода (вторая составляющая — гелий, хотя его там меньше, чем в первичном химсоставе Вселенной). В атмосфере три облачных слоя: верхний — лед аммония, ниже — лед гидросульфита аммония, еще ниже — водяные облака (давление — около 10 бар, температура — ~ 0ºС). Разница высот между верхним и нижним слоями — около 150–180 км. В глазе мы, вероятно, видим нижний слой облаков.

На другом снимке (фото №3), сделанном 14 июня 2013 года тоже в ближнем инфракрасном свете, «дно» глаза кажется глубже. Возможно, это реальный факт (высота облаков может меняться), возможно — иллюзия из-за разных методов обработки или высоты Солнца. Разрешение (пиксель) на снимках 2 и 3 — около 5 км.

На снимке №4 глаз Сатурна больше всего похож на человеческий. Словно глаз гиганта равнодушно смотрит на нас через камеру «Кассини».

Большинство снимков Сатурна сделано в искусственных цветах — так легче видеть детали. В естественном цвете Сатурн более блеклый — бледно-желто-коричневатый. А как будет выглядеть глаз Сатурна в натуральном цвете (подогнанном под человеческое восприятие)? Результат — на фото №5. Оказывается, он голубой!

И объяснить это довольно просто. В глазе мы наблюдаем глубокий слой атмосферы — облака там на сотню с лишним километров ниже, чем за его краями. А газ рассеивает свет, причем тем сильней, чем короче длина волны (рэлеевское рассеяние). Голубизна глаза Сатурна имеет ту же природу, что и голубизна земного неба или голубой цвет Земли на снимках из космоса. Вообще, если бы на планетах-гигантах не было облаков, они выглядели бы синими. Отчасти это относится к Урану и Нептуну.

Наконец, что находится вокруг полярного глаза? Оказывается, шестиугольный циклон — правильная геометрическая фигура (фото №6). Объяснить такое — непростая гидродинамическая задача. Нечто подобное удалось воспроизвести в мелком тазу с раскрученной жидкостью, только не обязательно устанавливался именно шестиугольник — иногда это был пятиугольник или даже треугольник. Примерное объяснение: по сторонам вихря образуются вихри с противоположным вращением и стремятся расположиться по кругу на равном расстоянии друг от друга. Кстати, сам полярный циклон — не просто циклон, а солитон Россби! Такая терминология позволяет легче смириться с его поразительной геометрией.

Борис Штерн,
астрофизик, главный редактор ТрВ-Наука

«Троицкий вариант» №9(228), 9 мая 2017 года

Источник: http://elementy.ru