Wie die mächtigen Winde von Uranus und Neptun wehen

Die starken Winde von Uranus und Neptun sind offenbar auf enge Schichten in beiden Planeten beschränkt, Forscher haben festgestellt.

Diese Erkenntnisse könnten Aufschluss darüber geben, wie diese immens starken Winde entstehen und wie sich im Laufe der Zeit riesige Planeten bilden und entwickeln, fügten Wissenschaftler hinzu.

Riesige Planeten im äußeren Sonnensystem, wie Uranus und Neptun, werden von Winde dominiert, die Überschallgeschwindigkeiten und Strahlströme erreichen können, die 10- bis 15-mal stärker sind als die auf der Erde, nach Bildern, wie Wolken auf diesen Welten vorbeiziehen. Doch wie tief diese Winde waren, war bis jetzt unbekannt, da sich diese tieferen Schichten unter diesen dichten Wolkenschichten befinden. [Fotos von Uranus von nah und fern]

"Dies war eine offene Frage für die letzten 25 Jahre", sagte Studienautor Yohai Kaspi, ein planetarischer Wissenschaftler am Weizmann-Institut für Wissenschaft in Rehovot, Israel, gegenüber ProfoundSpace.org.

Kaspi und seine Kollegen konzentrierten sich auf Uranus und Neptun, beides "Eisriesen" - massive Planeten mit eisigen Atmosphären. Die Winde von Uranus können Wolken bis zu 900 km / h (900 km / h) blasen, während Neptuns Winde bis zu 1500 km / h (2.400 km / h) erreichen können, die schnellsten planetaren Winde, die bisher im Sonnensystem entdeckt wurden.

Die Forscher untersuchten die Gravitationsfelder dieser Welten anhand von Daten, die von der Raumsonde Voyager 2 der NASA und bodengebundenen Teleskopen gesammelt wurden. Die Stärke des Schwerefelds eines Planeten hängt von seiner Masse ab, und diese Stärke kann abhängig von der darunter liegenden Masse über der Oberfläche eines Planeten variieren. Durch die Analyse der Gravitationsfelder dieser Welten konnten die Forscher daraus schließen, wie ihre Atmosphären zirkulierten.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass die Winde in relativ dünnen Wetterlagen auf beiden Planeten nicht mehr als 600 Meilen (1.000 Kilometer) tief wehen. Zum Vergleich: Neptun hat einen Durchmesser von etwa 49.000 km, während Uranus etwa 31.500 Meilen (50.700 km) breit ist.

Diese Ergebnisse helfen, zu enthüllen, wie diese Winde entstehen, sagten Forscher.

Frühere Studien haben gezeigt, dass die Winde auf Uranus und Neptun auf eine von zwei Arten entstehen können - entweder flache Prozesse in ihren äußeren Atmosphären oder tiefere atmosphärische Mechanismen, die sich in ihre Innenräume erstrecken. Die Forscher fanden heraus, dass die windigen Schichten von Uranus und Neptun die äußersten 0,15 bzw. 0,2 Prozent ihrer Massen besetzen, was darauf hindeutet, dass flache Prozesse diese Winde antreiben, wie Wirbel, die durch kondensierende und verdampfende Feuchtigkeit in der Atmosphäre verursacht werden.

Die neue Studie hat Auswirkungen darauf, wie Wissenschaftler die Entstehung von Planeten verstehen.

"Wenn es darum geht, über die Auswirkungen der Dynamik auf die Planetenbildung nachzudenken, sagen wir, dass die unteren 90 Prozent der riesigen Planeten statisch sind", sagte Kaspi.

In Zukunft können die Cassini-Raumsonden, die derzeit den Saturn umkreisen und die Juno-Sonde der NASA, die Jupiter erreichen soll, die Gravitationsfelder dieser Riesenplaneten analysieren und helfen, ihre Winde besser zu erklären.

"Die vier riesigen Planeten haben mehr als 99 Prozent der Masse des Sonnensystems außerhalb der Sonne, und innerhalb der nächsten paar Jahre werden wir etwas über die Dynamik all ihrer Atmosphären lernen", sagte Kaspi. Saturn und Jupiter sollten komplizierter zu analysieren sein als Uranus und Neptun, weil die beiden früheren Planeten mehr Jet-Streams als das letztere Paar haben, sagte Kaspi.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Zeitschrift Nature vom 16. Mai ausführlich dargelegt.

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