Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Udało się zmierzyć prędkość wiatru w stratosferze Jowisza. Odkryto prawdziwego „potwora meteorologicznego”

Recommended Posts

Grupa astronomów bezpośrednio zmierzyła prędkość wiatró wiejących w stratosferze Jowisza. Zespół kierowany przez Thibaulta Cavalie z Laboratorium Astrofizyki w Bordeux wykorzystał Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) do obserwacji ruchu nowych molekuł, jakie powstały w atmosferze Jowisza po uderzeniu w nią komety Shoemaker-Levy 9 w roku 1994. Uzyskane wyniki wskazują, że badane wiatry mogą być najpotężniejszym zjawiskiem meteorologicznym w Układzie Słonecznym.

Do pomiarów prędkości wiatru w stratosferze Jowisza nie można wykorzystać chmur, gdyż ich tam nie ma. Na szczęście naukowcy wpadli na alternatywą metodę pomiaru. Postanowili zbadać prędkość ruchu molekuł cyjanowodoru, które pojawiły się w prądach strumieniowych atmosfery Jowisza po kolizji z Shoemaker-Levy 9.

Najbardziej spektakularnym z dokonanych przez nas odkryć jest zaobserwowanie silnych prądów strumieniowych, których prędkość sięga 400 metrów na sekundę. Wieją one pod zorzami w pobliżu biegunów, mówi Cavalie. Te 400 m/s to 1440 km/h, czyli ponaddwukrotnie szybciej niż największa prędkość wiatru zarejestrowana w Wielkiej Czerwonej Plamie na Jowiszu. To jednocześnie ponaddtrzykrotnie więcej niż prędkość najszybszego zarejestrowanego wiatru na Ziemi.

Nasze badania wskazują, że te prądy strumieniowe zachowują się jak olbrzymie wiry o średnicy nawet czterokrotnie większej od średnicy Ziemi i o wysokości sięgającej 900 kilometrów, mówi współautor badań Bilal Benmahi. Tak duży wir to wydarzenie meteorologiczne unikatowe w skali Układu Słonecznego, dodaje Cavalie.

Naukowcy od pewnego czasu wiedzą, że w pobliżu biegunów Jowisza wieją silne wiatry, jednak są one obecne setki kilometrów wyżej, niż obszar badany przez zespół Cavalie. Dotychczas sądzono, że wiatry te znacznie słabną, zanim dotrą w głębsze partie atmosfery. Dane z ALMA mówią coś wręcz przeciwnego, stwierdza Cavalie.

Uczeni wykorzystali 42 z 66 anten ALMA ulokowanych na pustyni Atacama. Dzięki nim zmierzyli efekt Dopplera, niewielkie zmiany w częstotliwości promieniowania emitowanego przez molekuły. Zmiany te powodowane są ruchem molekuł. Obserwując te zmiany mogliśmy wyliczyć prędkość wiatru tak, jak można wyliczyć prędkość poruszającego się pociągu ze zmiany częstotliwości jego sygnału ostrzegawczego, wyjaśnia Vincent Hue z Southwest Research Institute.

Uczeni zmierzyli nie tylko prędkości w stratosferze w pobliżu biegunów. Dokonali również pierwszych bezpośrednich pomiarów prądów strumieniowych w stratosferze wokół równika. Okazało się, że wieją one średnio z prędkością 600 km/h.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astronomowie z MIT uzyskali najdokładniejszy obraz atmosfery nocnej strony egzoplanety znajdującej się w obrocie synchronicznym wokół swojej gwiazdy. Przeszliśmy z etapu badania izolowanych regionów atmosfery egzoplanet, to badania ich takimi jakimi naprawdę są – trójwymiarowymi systemami, mówi Thomas Mikal-Evans, lider grupy badawczej z Kavli Institute for Astrophysics and Space Research.
      Z obrotem synchronicznym mamy do czynienia na przykład w układzie Ziemia-Księżyc. Srebrny Glob, obracając się synchronicznie wokół naszej planety, jest wystawiony w jej kierunku zawsze tą samą stroną. W przypadku wspomnianej planety WASP-121b oznacza to, że po jednej jej stronie panuje wieczny dzień, a po drugiej – wieczna noc.
      WASP-121b to gorący Jowisz odkryty w 2015 roku. Krąży wokół gwiazdy znajdującej się około 850 lat świetlnych od Ziemi. Ma też jedną z najciaśniejszych orbit. Pełny obieg wokół gwiazdy zajmuje planecie około 30 godzin.
      Już wcześniej po dziennej stronie WASP-121b odkryto parę wodną, a naukowcy badali, jak wraz ze wzrostem wysokości zmienia się temperatura atmosfery. Teraz zaś udało się zbadać nocną stronę planety, zmapować zmiany temperatury pomiędzy stroną nocną a dzienną i pokazać, jak temperatury zmieniają się wraz ze wzrostem wysokości. Po raz pierwszy też zbadano przemieszczanie się pary wodnej pomiędzy obiema stronami egzoplanety obracającej się synchronicznie wokół gwiazdy.
      Ziemia, której siły pływowe gwiazdy nie zamknęły w obrocie synchronicznym, doświadcza dnia i nocy, a cykl obiegu wody polega w dużej mierze na parowaniu, kondensacji i tworzeniu chmur oraz opadach.
      Jednak na WASP-121b zachodzą niezwykle dramatyczne zjawiska. Na dziennej stronie, gdzie temperatury przekraczają 2700 stopni Celsjusza, molekuły wody są rozbijane na tworzące je atomy wodoru i tlenu. Wiatry wydmuchują te atomy na stronę nocną. Tam panują niższe temperatury i dochodzi do ponownego utworzenia molekuł wody. Te zaś ponownie wędrują na stronę dzienną i proces się powtarza. Ten gwałtowny cykl obiegu wody jest napędzany przez równie gwałtowne wiatry wiejące wokół planety z prędkością dochodzącą do 18 000 kilometrów na godzinę.
      Jednak wokół planety krąży nie tylko woda. Jej nocna strona jest na tyle chłodna, że powstają tam chmury z żelaza i korundu (Al2O3), minerału tworzącego rubiny czy szafiry. Chmury te mogą również być wypychane na dzienną stronę, gdzie dochodzi do odparowywania minerału. Gdzieś po drodze mogą spaść deszcze. Ale na WASP-121b nie pada woda. Z nieba mogą tam lecież kamienie szlachetne.
      Dzięki tym obserwacjom mamy obraz atmosfery całej planety, cieszy się Mikal-Evans. A obserwacji dokonano za pomocą spektroskopu znajdującego się na pokładzie Teleskopu Hubble'a. Analizuje on światło pochodzące z atmosfery, rozbija je na składowe długości fali i na tej podstawie dostarcza danych, dzięki którym astronomowie mogą określić temperaturę i skład atmosfery. Wielokrotnie w ten sposób obserwowano dzienną stronę różnych egzoplanet. Badanie strony nocnej jest znacznie trudniejsze. Wymaga bowiem śledzenia niewielkich zmian w spektrum światła z planety, do których dochodzi, gdy okrąża ona swoją gwiazdę. Naukowcom z MIT ta sztuka się udała.
      Byli w stanie określić profil temperatury całej atmosfery. Dowiedzieli się, że w najgłębszych warstwach atmosfery po stronie dziennej temperatura nieco przekracza 2200 stopni Celsjusza, a w warstwach najwyższych wynosi ona ponad 3200 stopni. Natomiast po stronie nocnej temperatura warstwy najniższej wynosi nieco ponad 1500 stopni Celsjusza, by w warstwie najwyższej spaść do około 1200 stopni. Model komputerowy użyty do zbadania gradientu temperatur na różnych wysokościach wykazał, że po stronie nocnej mogą istnieć chmury złożone m.in. z żelaza, korundu i tytanu.
      Najgorętsze miejsce planety znajduje się bezpośrednio pod jej gwiazdą, jednak region ten jest przesuwany przez silne wiatry na wschód, zanim ciepło zdąży uciec w przestrzeń kosmiczną. To właśnie z wielkości tego przesunięcia wyliczono prędkość wiatru. Wiejące tam wiatry są znacznie potężniejsze niż ziemski prąd strumieniowy. Prawdopodobnie może on przemieścić chmury wokół całej planety w czasie około 20 godzin, mówi współautor badań, Tansu Daylan.
      Naukowcy już zarezerwowali sobie czas obserwacyjny na Teleskopie Kosmicznym Jamesa Webba. Mają nadzieję, że za jego pomocą będą mogli obserwować nie tylko przemieszczanie się wody, ale i dwutlenku węgla w atmosferze. Ilość węgla i tlenu w atmosferze może znam zdradzić, gdzie dochodzi do formowania się tego typu planet, wyjaśnia Mikal-Evans.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Polski startup pracuje nad uniwersalnymi stratosferycznymi dronami. W kwietniu wykonał lot elektrycznym, bezzałogowym samolotem na wysokości ponad 24 km. Takie drony mają niedługo pozwalać na prowadzenie licznych badań naukowych, obrazowanie Ziemi, a nawet zastępowanie satelitów.
      W niedzielę, 18 kwietnia, bezzałogowy samolot firmy Cloudless, o pięciometrowej rozpiętości skrzydeł, po godzinnym wznoszeniu pod specjalnym balonem rozpoczął autonomiczny lot na wysokości ponad 24 km. Po 2,5 godzinnej podróży precyzyjnie wylądował w założonym wcześniej miejscu.
      Celem lotu było przebadanie w warunkach rzeczywistych prototypu najnowszego, relatywnie dużego samolotu o wysokim udźwigu, który będzie mógł zabierać na pokład aparaturę badawczą – mówi PAP inż. Piotr Franczak, który jest także pilotem.
      To już kolejny stratosferyczny lot drona przeprowadzony przez dwójkę inżynierów Piotra Franczaka i Krzysztofa Bujwida. Wcześniej udało im się wprowadzić mniejszy, bezzałogowy samolot na wysokość 27 km.
      Taki pułap stanowi szczególne wyzwanie ze względu na wyjątkowo rozrzedzone powietrze, w którym samolot musi się utrzymać. Twórcy Cloudless wyjaśniają, że na tej wysokości panują nieco podobne warunki, jak na Marsie. To jednak nie rekordy wysokości są tym, na czym nam zależy. Chcemy latać powyżej zjawisk pogodowych, ponieważ to gwarantuje 100 proc. dostęp do promieni słonecznych niezależnie od pogody, a docelowo nasze drony mają być zasilane słonecznie – wyjaśnia inż. Franczak.
      Stratosferyczne bezzałogowce będą mogły bowiem prowadzić rozmaite badania naukowe z różnych dziedzin – np. meteorologii, ochrony środowiska, czy inżynierii kosmicznej. Wystarczy tylko podpiąć do samolotu odpowiednią aparaturę, aby zmierzyć np. stężenie ozonu czy pyłów.
      Pierwsze badania mogą rozpocząć się już niedługo. Nawiązaliśmy już współpracę z Instytutem Technologiczno-Przyrodniczym. Wspólnie analizujemy dziedziny, w których można wykorzystać naszego drona – opowiada współzałożyciel Cloudless.
      Inny temat to teledetekcja, czyli obrazowanie Ziemi. Docelowo chcielibyśmy prowadzić obserwacje Ziemi z pomocą kamer, czy nawet tworzyć mapy o większej dokładności niż tworzone z pomocą technik satelitarnych. Na przykład podczas jednego lotu można byłoby stworzyć precyzyjną mapę całego miasta i to całkowicie polskim sprzętem – wyjaśnia specjalista.
      Twórcy Cloudless mają jednak jeszcze ambitniejszy cel - chcą stworzyć stratosferyczne drony, które staną się pseudosatelitami. Solarne samoloty teoretycznie może bowiem unosić się w przestworzach nawet rok bez lądowania. Będą pełniły podobne funkcje, jak orbitalne satelity, tylko poruszając się wielokrotnie bliżej Ziemi. W wielu dziedzinach da im to przewagę - np. będą mogły fotografować powierzchnię z bliższej odległości.
      Stratosferyczne drony są przy tym nieporównanie tańsze od satelitów. To jest największy cel tego projektu. Mamy już przeprowadzone odpowiednie obliczenia i według analiz takie pseudosatelity będą mogły działać. Będą mogły latać całą dobę - w ciągu dnia panele słoneczne będą dawały energie do lotu, jak i do ładowania akumulatorów wykorzystywanych nocą – wyjaśnia inż. Franczak.
      Nad podobnymi konstrukcjami pracuje już m.in. Airbus i BAE systems. Chcemy pokazać, że w Polsce też można to zrobić – dodaje. Cloudless zapewnia, że do rozpoczęcia wielu badań naukowych, np. z zakresu meteorologii czy badań kosmicznych, firma jest gotowa już dzisiaj. Rozpoczęcie działań z zakresu teledetekcji, czyli zdalnej obserwacji Ziemi, ma być możliwe za rok.
      Na budowę unoszących się miesiącami pseudosatelitów potrzeba nieco więcej czasu. Zajmie to więcej niż rok lub dwa. Wiele zależy też od inwestorów, których właśnie poszukujemy – mówi inż. Franczak.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się zmierzyć prędkość wiatrów wiejących na powierzchni brązowego karła. Dokonali tego astronomowie, którzy wykorzystali Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) oraz Teleskop Kosmiczny Spitzera.
      Opierając się na tym, co wiemy o wielkich planetach, takich jak Jowisz czy Saturn, naukowcy pod kierunkiem Katelyn Allers z Bucknell University zdali sobie sprawę z faktu, że prawdopodobnie uda się zmierzyć prędkość wiatru na powierzchni brązowego karła, wykorzystując w tym celu VLA i Spitzera. Gdy doszliśmy do takiego wniosku, zdziwiliśmy się, że nikt dotychczas nie przeprowadził takich badań, mówi Allers.
      Naukowcy wzięli na cel brązowego karła 2MASS J10475385+2124234. Ma on średnicę mniej więcej Jowisza, ale jest 40-krotnie bardziej masywny. Obiekt znajduje się w odległości około 34 lat świetlnych od Ziemi.
      Zauważyliśmy, że okres obrotowy Jowisza obserwowany za pomocą radioteleskopów jest inny niż okres obrotowy obserwowany w świetle widzialnym i w podczerwieni, mówi Allers. Jak wyjaśnia uczona, dzieje się tak, gdyż fale radiowe wchodzą w interakcje z polem magnetycznym planety, natomiast emisja w podczerwieni pochodzi z górnych warstw atmosfery. Wnętrze planety, jej źródło pola magnetycznego, obraca się wolniej niż atmosfera. A różnica wynika z prędkości wiatrów.
      Stwierdziliśmy, że takie samo zjawisko powinniśmy zaobserwować w przypadku brązowych karłów. Postanowiliśmy więc przyjrzeć się okresowi obrotowemu czerwonego karła zarówno za pomocą radioteleskopu, jak i w podczerwieni, powiedziała Johanna Vos z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej.
      Obserwacje rzeczywiście wykazały, że atmosfera brązowego karła obrana się szybciej niż jego wnętrze. A różnica jest znacznie większa, niż w przypadku Jowisza. O ile bowiem prędkość wiatru wiejącego na Jowiszu wynosi około 370 km/h, to dla brązowego karła obliczono ją na około 2300 km/h. Obliczenia te zgodne są z teorią i symulacjami, przewidującymi wyższe prędkości wiatru na brązowych karłach, mówi Allers.
      Technika wykorzystana przez zespół Allers może zostać użyta do badania prędkości wiatrów na planetach pozasłonecznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niezwykłe wzorce pogodowe w górnych warstwach atmosfery nad Antarktyką znacząco zmniejszyły utratę ozonu powodując, że w ostatnim czasie dziura ozonowa była najmniejsza od czasu rozpoczęcia jej obserwowania w roku 1982, poinformowali naukowcy z NOAA i NASA.
      Największą tegoroczną powierzchnię dziura ozonowa osiągnęła 8 września, kiedy to obejmowała 16,4 miliona kilometrów kwadratowych. Później skurczyła się do 10 milionów km2 i tak już pozostało. Zwykle dziura ozonowa rozrasta się do niemal 21 milionów kilometrów kwadratowych i utrzymuje taką wielkość jeszcze na początku października.
      To świetna wiadomość dla ozonu na półkuli południowej. Musimy jednak pamiętać, że to, co obserwujemy, to skutek wyższych temperatur w stratosferze, a nie oznaka szybkiego odradzania się ozonu, mówi Paul Newman z Goddard Space Flight Center.
      Dziura ozonowa formuje się nad Antarktyką późną zimą, gdy wskutek promieniowania słonecznego w atmosferze rozpoczynają się reakcje pozbawiające ją ozonu. W reakcjach tych biorą udział wyemitowane przez człowieka aktywne formy związków chloru i bromu. Reakcja odpowiedzialne za niszczenie ozonu zachodzą na powierzchni chmur tworzących się w zimnych warstwach stratosfery. Gdy jest cieplej, formuje się mniej chmur, które są ponadto nietrwałe, dzięki czemu proces niszczenia ozonu jest mniej intensywny.
      Dziura ozonowa jest monitorowana za pomocą satelitów i balonów stratosferycznych. W tym roku podczas pomiarów ozonu nad Biegunem Południowym nie znaleziono żadnej części atmosfery, która byłaby całkowicie pozbawiona ozonu, mówi Bryan Johnson z Earth System Research Laboratory.
      W bieżącym roku po raz trzeci od niemal 40 lat zdarzyło się tak, że wyższe temperatury w stratosferze ograniczyły rozmiary dziury ozonowej. Dwa podobne takie wydarzenia miały miejsce w roku 1988 i 2002. To rzadki przypadek, który wciąż staramy się zrozumieć. Gdyby nie było tego ocieplenia, prawdopodobnie obserwowalibyśmy typową dziurę ozonową, mówi Susan Strahan z Universities Space Research Association. Naukowcy dotychczas nie znaleźli żadnego związku pomiędzy tymi trzema wydarzeniami, a zmianami klimatu.
      Warstwa ozonowa nad Antarktyką zaczęła powoli zmniejszać się w latach 70., a na początku lat 80. zaczęto rejestrować duże ubytki ozonu. W 1985 roku naukowcy z British Antarctic Survey odkryli dziurę ozonową, którą potwierdził później satelita NASA.
      W 1987 roku podpisano Protokół montrealski, który wszedł w życie w roku 1989. W jego ramach państwa zobowiązały się stopniowo ograniczać, a w końcu zaprzestać produkcji substancji niszczących warstwę ozonową. Protokół ten okazał się najbardziej skuteczną globalną umową w historii. Podpisało go 196 państw oraz Unia Europejska. Szczyt produkcji związków niszczących warstwę ozonową przypadł na rok 2000. Wtedy też dziura ozonowa była największa i sięgnęła niemal 30 milionów km2. Od tamtej pory się zmniejsza. Naukowcy oceniają, że do roku 2070 poziom ozonu nad Antarktyką powinien powrócić do poziomu z roku 1980.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Znamy 79 księżyców Jowisza, a teraz 5 z nich zyskało oficjalne nazwy. Wszyscy słyszeliśmy o Io, Europie, Kallisto i Ganimedesie, które szczególnie interesują naukowców. Jednak własne nazwy ma jeszcze 49 kolejnych księżyców, a 26 oczekuje na ich nadanie. Nazwy dla 5 z nich zostały właśnie oficjalnie zaakceptowane przez Międzynarodową Unię Astronomiczną.
      W lipcu 2018 roku Scott Sheppard i jego koledzy z Carnegie Institution for Science poinformowali, że odkryli 12 nieznanych wcześniej księżyców Jowisza. Po takim odkryciu księżyce zyskały nazwy numeryczne, a odkrywcom przysługuje prawo do nadania im nazw, które jednak muszą zostać zaakceptowane przez Międzynarodową Unię Astronomiczną.
      Dla każdej z planet istnieje lista warunków, jakie muszą spełniać nazwy ich księżyców. W przypadku Jowisza księżyce można nazywać pochodzącymi z mitologii greckiej i rzymskiej imionami kochanek lub potomków Jowisza/Zeusa. Poza tymi podstawowymi istnieje też wiele innych zasad, dotyczących np. maksymalnej długości nazwy czy ostatniej litery w nazwie, która zależy od kierunku orbity księżyca. Sheppard i jego zespół postanowili poprosić o pomoc opinię publiczną i pomiędzy lutym a kwietnie bieżącego roku zbierali propozycje i wybrali z nich te, które następnie przedstawili do akceptacji Międzynarodowej Unii Astronomicznej.
      Zgodnie z tymi zasadami księżyc S/2017 J4 nazywa się obecnie Pandia. To córka Zeusa i bogini Księżyca Seleny. Pandia jest boginią pełni księżyca i siostrą Ersy, która również zyskała właśnie swój księżyc. Imieniem Ersa został bowiem nazwany S/2018 J1. Ersa to bogini rosy porannej.
      Księżyc S/2003 J5 zyskał imię Ejrene. Ta córka Zeusa i Temidy jest boginią pokoju. Filofrozyna, wnuczka Zeusa, personifikacja cnoty orfickiej, otrzymała księżyc znany dotychczas jako S/2003 J15, a jej siostrze Eufeme przypadł w udziale S/2003 J3.
      Małe księżyce Jowisza, takie jak pięć wspomnianych, to najprawdopodobniej pozostałości po większych obiektach, które rozpadły się w wyniku zderzeń. Jeśli uda się odnaleźć je wszystkie, będzie możliwe odtworzenie oryginalnego układu księżyców Jowisza.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...