Новые наблюдения крупнейшей планеты Солнечной системы показали, что молнии на Юпитере значительно разнообразнее и сложнее, чем считалось ранее. Исследование, основанное на данных космического аппарата Juno, выявило ранее неизвестный тип мощных атмосферных явлений — так называемые «скрытые суперштормы», которые позволяют по-новому оценить природу электрических разрядов в атмосфере газового гиганта.
Почему молнии на Юпитере долго оставались недооцененными
Долгое время ученые изучали в основном самые яркие вспышки молний, наблюдаемые на ночной стороне планеты. Это приводило к смещенной картине: считалось, что все юпитерианские молнии по мощности сопоставимы с самыми сильными разрядами на Земле — так называемыми «суперболтами».
Однако такой подход исключал слабые или скрытые сигналы, которые невозможно зафиксировать в видимом диапазоне. Новые инструменты позволили выйти за пределы этой ограниченности.
Роль «скрытых суперштормов»
Ключевое открытие связано с наблюдением локализованных мощных штормов в экваториальной зоне Юпитера в 2021–2022 годах. Эти явления получили название «stealth superstorms» — «скрытые суперштормы».
Их особенность:
- они изолированы, в отличие от обычных поясов бурь, охватывающих планету;
- сохраняют активность в течение месяцев;
- позволяют точно определить источник молний.
Такая изоляция впервые дала возможность напрямую связать конкретные вспышки с конкретным штормом, что ранее было практически невозможно.
Как удалось «увидеть» молнии сквозь облака
Основной метод исследования — регистрация радиоволн, которые излучаются при разрядах. В отличие от видимого света, радиосигналы проходят сквозь плотные облака атмосферы.
Использовались два ключевых инструмента на борту Juno:
- микроволновый радиометр (MWR);
- радиоволновый эксперимент Waves.
Это позволило фиксировать даже слабые разряды, скрытые в глубине атмосферы.
Частота и мощность разрядов
Наблюдения показали, что:
- частота вспышек достигает примерно 3 разрядов в секунду;
- за один пролет фиксировались сотни импульсов (например, 206 сигналов за одно наблюдение);
- всего в рамках исследования проанализировано более 600 радиосигналов.
По мощности молнии оказались значительно разнообразнее, чем предполагалось:
- часть сопоставима с обычными земными разрядами;
- некоторые — в десятки и сотни раз мощнее;
- по отдельным оценкам — потенциально до миллионов раз мощнее, хотя это зависит от методики сравнения.
Почему молнии на Юпитере такие мощные
Различия связаны с фундаментальными особенностями атмосферы планеты.
Основные факторы:
- атмосфера Юпитера состоит преимущественно из водорода, а не азота, как на Земле;
- влажный воздух там тяжелее окружающей среды, что усложняет подъем облаков;
- для формирования шторма требуется накопление значительно большей энергии.
В результате:
- штормы поднимаются выше — более чем на 100 км (против ~10 км на Земле);
- при достижении верхних слоев атмосферы высвобождается огромная энергия;
- формируются интенсивные электрические разряды между облаками.
Дополнительную роль играют частицы льда, состоящие не только из воды, но и аммиака, что влияет на процессы электризации.
Что изменилось в научной картине
Результаты показали, что прежняя модель была чрезмерно упрощенной. Теперь ясно:
- молнии на Юпитере не ограничиваются только сверхмощными разрядами;
- существует широкий спектр энергий и типов вспышек;
- значительная часть активности ранее оставалась скрытой.
Это означает, что атмосферные процессы на газовых гигантах более сложны и разнообразны, чем предполагалось.
Значение для науки о планетах
Изучение молний на Юпитере имеет прямое значение для понимания:
- конвекции — процесса переноса тепла в атмосфере;
- динамики гигантских штормов;
- различий между атмосферой Земли и газовых гигантов.
Кроме того, такие исследования помогают уточнить физику атмосфер в целом, включая экзопланеты с плотными облачными слоями.
Ограничения и нерешенные вопросы
Несмотря на прогресс, сохраняется ряд неопределенностей:
- точная энергия отдельных разрядов зависит от метода интерпретации радиосигналов;
- не до конца понятны механизмы формирования зарядов в водородной атмосфере;
- остаются вопросы о роли аммиака и глубинных слоев облаков.
Итог
Открытие «скрытых суперштормов» на Юпитере радикально расширило представление о природе молний на газовых гигантах. Вместо редких сверхмощных вспышек выявлена сложная система разрядов различной силы, скрытая под плотными облаками планеты. Эти данные не только уточняют модели атмосферы Юпитера, но и формируют основу для изучения погодных процессов на других планетах.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
