Jupiter, Saturn, Uran a Neptun aneb 10 let sledování vnějších planet s pomocí Hubbleova teleskopu

Všechny čtyři vnější planety mají rozsáhlé atmosféry a žádné pevné povrchy. Jejich vířící atmosféra má své vlastní jedinečné povětrnostní systémy, některé s barevnými pásy různobarevných mraků a se stále tajemnými velkými bouřemi, které se objevují nebo přetrvávají po mnoho let a nebo dokonce desetiletí či století. Na každé z těchto planet se také střídají roční období, která trvají po mnoho let.

Sledování tohoto komplexního chování pomáhá k pochopení dynamicky počasí planety Země, stejně jako vlivu Slunce na počasí Sluneční soustavy. Čtyři zázračné světy také slouží jako proxy data pro pochopení počasí a klimatu na podobných planetách obíhajících kolem jiných hvězd.

Planetární vědci si uvědomili, že data z HST, ačkoli jsou sama o sobě zajímavá, neřeknou celý příběh o vnějších planetách. Hubbleův program OPAL pravidelně jednou za rok sleduje vnější planety, plynné obry. Vždy v době, kdy jsou nejblíže Zemi, tedy v době tzv. opozice. Tento program přinesl obrovský archiv dat, který vedl k řadě pozoruhodných objevů. Ty nejdůležitější jsou uvedeny níže.

Jupiter

Jupiterovy pásy mraků představují neustále se měnící kaleidoskop tvarů a barev. Na Jupiteru je počasí vždy bouřlivé: cyklóny, anticyklóny, střih větru a také ty největší atmosférické bouře ve Sluneční soustavě, Velká rudá skvrna (GRS). Jupiter je pokryt převážně čpavkovými mraky svrchní atmosféry, které jsou tvořeny ledovými krystaly. Atmosféra Jupiteru dosahuje tloušťky desítky tisíc kilometrů.

Ostré snímky HST sledují mraky a zkoumají větry, bouře a víry, navíc monitorují velikost, tvar a chování GRS, Velké rudé skvrny. Hubble sleduje, jak se GRS stále zmenšuje, ale přesto je dostatečně velká na to, aby pohltil Zemi. Data OPAL nedávno měřila, jak často se záhadné tmavé ovály - viditelné pouze na ultrafialových vlnových délkách - objevují v "polárních kuklách" stratosférického oparu.

Na rozdíl od Země je rotační osa Jupiteru skloněna pouze o tři stupně (Země má úhel sklonu 23,5 stupně). Sklon osy tak na sezónní změny na Jupiteru nemůže mít prakticky žádný vliv. Avšak vzdálenost Jupiteru od Slunce se na jeho 12leté oběžné dráze mění zhruba o 64 milionů kilometrů, což naopak na atmosféru z hlediska sezónních vlivů má vliv podstatný. Proto je program OPAL bedlivě studuje.

Další výhodou HST je, že na rozdíl od pozemních observatoří, které nemohou pozorovat Jupiter nepřetržitě po dobu dvou otoček (asi 20 hodin), je sledovat může. Během této doby by observatoř na Zemi přešla do denního režimu a Jupiter by již nebyl viditelný. Až do příštího večera.

Zjištění OPALu mohou také podpořit misi Jupiter Icy Moons Explorer (ESA). Kosmická sonda byla vypuštěna 14. dubna 2023. Mise Juice bude provádět podrobná pozorování Jupiteru a jeho tří velkých oceánských měsíců - Ganymeda, Callisto a Europy - pomocí přístrojů dálkového průzkumu i geofyzikální a in situ.

Saturn

Saturnu trvá oběh kolem Slunce více než 29 let, a tak jej OPAL sledoval přibližně jednu čtvrtinu saturnského roku. A protože sklon Saturnovy osy činí 26,7 stupňů, prochází tato obří plynná planeta hlubšími sezónními změnami než Jupiter. Saturnská roční období trvají přibližně sedm let. To znamená, že Hubble může sledovat velkolepý systém prstenců z kosého úhlu téměř 30 stupňů. Na konci období jeho prstence téměř zmizí, protože jsou tenoučké "jako papír". To nastane v roce 2025.

OPAL sledoval změny barvy atmosféry Saturnu. Proměnlivá barva byla poprvé detekována kosmickou sondou Cassini, ale Hubble poskytuje delší časovou linii. Hubbleův teleskop odhalil nepatrné změny barvy z roku na rok, pravděpodobně způsobené výškou oblačnosti a dujícími větry. Pozorované změny jsou jemné, protože OPAL pokryl pouze zlomek saturnského roku. K zásadním změnám dojde, když se Saturn překlopí do další sezóny.

Tajemně temné Saturnovy prstencové paprsky, které protínají rovinu prstence, jsou přechodné útvary, které rotují spolu s prstenci. Jejich strašidelný vzhled přetrvává pouze dvě nebo tři otočky kolem Saturnu. Během aktivních období se nově zformované paprsky neustále proplétají do vzoru. Poprvé je spatřila v roce 1981 kosmická sonda Voyager 2. Sonda Cassini během své 13leté mise, která skončila v roce 2017, také pozorovala tyto paprsky. Hubble ukazuje, že frekvence zjevení paprsků je sezónní, poprvé se objevila v datech OPAL v roce 2021. Dlouhodobé sledování ukazuje, že jak počet, tak kontrast paprsků se liší podle ročních období Saturnu.

Uran

Rotační osa Uranu je nakloněna tak, téměř leží v rovině oběžné dráhy této obří plynné planety. To vede k tomu, že Uran při své 84leté cestě kolem Slunce prochází radikálními sezónními změnami. Důsledkem naklonění planety je, že část jedné polokoule je zcela bez slunečního záření. A to po dobu až 42 let. Program OPAL sledoval severní pól, který se nyní naklání směrem ke Slunci.

Pomocí OPAL Hubble poprvé zobrazil Uran po jarní rovnodennosti, kdy Slunce naposledy svítilo přímo nad rovníkem planety. Hubble objevil několik atmosférických bouří s mračny metanových ledových krystalů objevujících se ve středních severních šířkách, když se léto posouvalo k severnímu pólu. Nad severním pólem Uranu nyní zhoustl fotochemický opar a objevilo se několik malých bouří.

HST sleduje velikost severní polární čepičky, která je rok od roku jasnější. Jak se severní pól blíží k letnímu slunovratu (nastane v roce 2028), polární čepice může nadále zjasňovat a bude namířena přímo k Zemi. To umožní dobrý výhled na prstence a severní pól.

Neptun

Když Voyager 2 v roce 1989 proletěl kolem Neptunu, astronomové byli zmateni velkou temnou skvrnou v atmosféře, která dosahovala velikosti Atlantského oceánu. Je dlouhověká jako Jupiterova Velká rudá skvrna? Tato otázka zůstala nezodpovězena, dokud HST v roce 1994 neprokázal, že takové temné bouře jsou přechodné. Objevují se a poté mizí v průběhu dvou až šesti let. Během programu OPAL Hubble viděl konec jedné temné skvrny a celý životní cyklus druhé - obě migrovaly směrem k rovníku do doby, než se rozptýlily. Program OPAL zajišťuje, aby astronomům neunikla další takováto bouře.

Pozorování HST odhalila souvislost mezi množstvím oblaků Neptunu a 11letým slunečním cyklem. Souvislost mezi Neptunem a sluneční aktivitou je pro planetární vědce překvapivá, protože Neptun je nejvzdálenější velká planeta naší Sluneční soustavy. Sluneční světlo dosahuje na Neptunu intenzity jen asi 0,1 % oproti intenzitě slunečního světla na úrovni oběžné dráhy plynety Země. Přesto se zdá, že globální počasí Neptunu je sluneční aktivitou ovlivněno. Hrají roli i čtyři roční období planety (každé trvá přibližně 40 let)? Možná to zjistíme, pokud program OPAL bude na HST běžet až do roku 2179…

• Zdroj: Hubble celebrates a decade of tracking the outer planets

Líbil se vám tento článek?

Podpořte tento web, třeba peněžitým darem, který bude využit k dalšímu technickému rozvoji stránek. Učinit tak můžete bankovním převodem na účet

2502526845 / 2010

Podpořit nás můžete i dalšími způsoby, třeba objednávku některé z knih, turistických průvodců. K rychlému provedení platby můžete využít i přiložený QR kód obsahující údaje k platbě v přednastavené částce 80 Kč. Výši částky si nakonec ale určete sami.