Piękne, barwne zdjęcia gazowych planet Układu Słonecznego mamy w dużej mierze dzięki sondom kosmicznym, w tym słynnym Voyagerom, które jako pierwsze ukazały z bliska niektóre z nich. Nie każdy wie jednak, że znaczne ilości obrazów planet rejestruje także Teleskop Hubble'a – i to dość regularnie.
W ramach programu OPAL (Outer Planets Atmospheres Legacy) Teleskop Hubble'a wprost z ziemskiej orbity obserwuje i fotografuje planety zewnętrzne – Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Robi to każdego roku. Dzięki temu możemy podziwiać aktualne fotografie tych planet, a naukowcy są w stanie analizować ich zmieniające się barwy i układy atmosferyczne
Takie nowe portrety Układu Słonecznego z roku 2021 są już opublikowane na stronach NASA. Można zobaczyć je tutaj.
Na zdjęciu: Jowisz sfotografowany 4 września 2021 roku przez Teleskop Hubble'a w ramach programu OPAL. Źródło: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), M.H. Wong (University of California, Berkeley), OPAL team
W chwili wykonywania powyższej fotografii Jowisz był od nas odległy o około 605,5 milionów kilometrów. Było to zaraz po jego sierpniowej opozycji. Gazowy olbrzym ustawił się wówczas niemal dokładnie naprzeciw Słońca na ziemskim niebie, był też prawie najbliżej Ziemi na swojej orbicie.
Widoczna tu wciąż Wielka Czerwona Plama jest ogromnym układem burzowym, który trwa co najmniej od kilku stuleci. Jest wciąż przedmiotem intensywnych badan naukowych. Sonda Juno, krążąca obecnie wokół Jowisza, obserwuje planetę w podczerwieni. Dzięki temu może między innymi zajrzeć w głąb atmosfery Jowisza i pokazać nam, co dzieje się pod jej powierzchnią. Wiemy, że Wielka Czerwona Plama sięga wgłąb na aż 500 kilometrów, a obserwacje wykonane Teleskopem Hubble'a pokazują dodatkowo że wiatry wiejące w obrębie tej gigantycznej burzy nasilają się, choć sam rozmiar Plamy zmniejsza się. Coroczne obrazy zbierane w ramach programu OPAL pomagają naukowcom lepiej zrozumieć, jak i dlaczego zachodzę te wszystkie procesy.
Na całej powierzchni gazowego olbrzyma widoczne są teraz dziesiątki innych, mniejszych burz, w tym tak zwana barka, długa, tu jako wijąca się brązowawa chmura widoczna mniej więcej w połowie drogi od bieguna od równika. To niskociśnieniowy cyklon z cieplejszym powietrzem. Burze znane jako barki zwykle nie są tak duże i mogą pojawić się na obu półkulach. Wszystkie te układy silnie oddziałują z otaczającą je atmosferą, zmieniając przy tym swój rozmiar, kształt i skład. Tylko dzięki powtarzanym regularnie obserwacjom wiemy, co dzieje się w ich okolicach.
Na zdjęciu: Saturn, 12 września 2021 r. Źródło: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), M.H. Wong (University of California, Berkeley), OPAL team
Na nowym zdjęciu Saturna też dobrze widać jego atmosferę, ale i cztery duże satelity. Ponad Saturnem znajduje się Tethys, słabo widoczny Mimas jest tuż ponad pierścieniami po prawej stronie, a Enceladus w pobliżu dolnego prawego roku. Poniżej widać jeszcze księżyc Dione. Satelity krążą wokół Saturna tak szybko, że ich obserwowany układ zmienia się już po kilku godzinach obserwacji. Podobnie jest zresztą w przypadku księżyców Jowisza.
Planeta otoczona jest oczywiście pierścieniami, w szczególności wyraźnie widocznymi i szerokimi pierścieniami A i B oraz szeroką Przerwą Cassiniego pomiędzy nimi. W górnych warstwach atmosfery Saturna znajduje się nieco grubsza warstwa mgły, która zwykle przyćmiewa pasma chmur (podobne do tych, które są tak w żywych barwach widoczne na pozbawionym mgły Jowiszu), ale filtry użyte przy wykonywaniu tej fotografii rejestrują światło, które łatwiej przenika mgiełkę, pozwalając pasom jasno świecić. Ogromny i dziwny, ale dość dobrze już poznany przez naukowców saturniański sześciokąt (heksagon) na biegunie północnym widać jako brązowoczerwony, wielki wzór wiatrów o średnicy 25 000 km (niewiele brakuje, aby mogły w nim zmieścić się tuż obok siebie dwie Ziemie). Takie wzory geometryczne są powszechne w wirach polarnych – jako wynik ruchów powietrza przepływającego w szybko obracającym się układzie.
Na zdjęciu: Uran (25 października) i Neptun (7 września 2021 r.). Źródło: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), M.H. Wong (University of California, Berkeley), OPAL team
Uran to po prostu dziwna planeta. Większość planet naszego układu okrąża Słońce w taki sposób, że ich osie rotacji są w przybliżeniu prostopadłe do płaszczyzny ich orbity. Ziemia jest pod tym względem trochę wyjątkowa, bo jej oś jest nachylona do ekliptyki pod kątem 23,5°, ale Uran jest absolutnym rekordzistą, z osią nachyloną pod kątem niemal prostym (98°). Nie wiadomo do końca dlaczego. Uczeni podejrzewają, że odpowiada za to jego dawne zderzenie z innym, bardzo dużym ciałem, które dosłownie przewróciło tę planetę.
Na powyższym zdjęciu z 2021 roku północny biegun Urana jest niemal biały, najprawdopodobniej z powodu zmian chemicznych zachodzących w jego atmosferze zaraz po tym, gdy rozpoczyna się tam północna wiosna. Wówczas słoneczne promieniowanie ultrafioletowe wywiera na biegun planety silniejszy efekt. Fakt, że biegun jest wtedy biały, oznacza, że odbija światło na wszystkich długościach fal, co może być spowodowane obecnymi tam chmurami metanu. Metan kondensuje się wtedy silnie w atmosferze planety. Zwykle Uran jest jasnozielono-niebieski właśnie z powodu metanu, który pochłania czerwone światło, zostawiając tylko inne widoczne dla nas kolory. Ale gdy obłoków metanu jest dużo, może się to zmienić.
Neptun to planeta układu najbardziej odległa od Słońca. W jej przypadku zawarty w atmosferze metan daje wyraźnie błękitny kolor. Najwięcej naukowych danych na jej temat dała nam sonda Voyager 2, która minęła ten glob w roku 1989. Okazało się wtedy, że w atmosferze Neptuna tworzą się ciemne, ogromne układy burzowe. Jedna z takich burz zupełnie zanikła do czasu, gdy na Neptuna spojrzał po raz pierwszy Teleskop Hubble'a. Inne jednak się utworzyły. Jedną z nich na nowym, tegorocznym zdjęciu widzimy na górze po lewej stronie.
Te ciemne plamy formują się na obu półkulach Neptuna i mają tendencję do przemieszczania się aż do jego okolic równikowych, gdzie ostatecznie zwykle... znikają. Jednak ostatnimi czasy jedna z burz zachowała się w sposób nietypowy, zawracając i oddając się od równika – z niewiadomych wciąż dla nas przyczyn.
Właśnie dlatego naukowcy wciąż badają obecne w naszym układzie gazowe planety. Warto przypomnieć, że są one zupełnie inne od Ziemi: nie mają stałej powierzchni, a ich rozległe atmosfery sięgają wgłąb, ostatecznie mieszając się z leżącymi poniżej, ciekłymi oceanami. Choć gazowe olbrzymy są relatywnie blisko nas, ich badanie jest wciąż pasjonujące. Nawet dziś, gdy ilość znanych planet pozasłonecznych zbliża się powoli do pięciu tysięcy.
Teraz, w listopadzie i grudniu 2021 roku, wszystkie cztery gazowe olbrzymy Układu Słonecznego możemy też zobaczyć (prawie) na własne oczy na niebie, patrząc wieczorem na południe. Najjaśniej świeci Jowisz. Nieco tylko na zachód od niego znajduje się słabszy Saturn. Powyżej widoczne są teoretycznie także Uran i Neptun (obie niedawno były w opozycji), ale do ich podziwiania warto już mieć teleskop lub lornetkę, a najlepiej i czyste, ciemne niebo.
Czytaj więcej:
Źródło: NASA/HST/SyFy
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Portret rodzinny Układu Słonecznego wykonany pod koniec 2021 roku przez Teleskop Hubble'a. Źródło: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), M.H. Wong (University of California, Berkeley) the OPAL team
