Некоторые характерные особенности широтных вариаций поглощения метана и аммиака на Юпитере

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

В данной работе рассматриваются широтные вариации интенсивности полос поглощения метана и аммиака в ближней ИК-области спектра (600–950 нм), таких как CH4 (619, 703, 727, 780, 861, 889 нм) и NH3 (645, 790 нм). Результаты представлены в виде вариации профилей каждой из полос поглощения, их остаточных интенсивностей, центральных глубин и эквивалентных ширин как в значениях, полученных непосредственно в процессе обработки спектрограмм, так и по отношению к опорной детали, а также по отношению друг к другу. Самая мелкая полоса метана на 703 нм и самая глубокая полоса метана на 886 нм дают практически зеркально противоположные значения изменения поглощения вдоль центрального меридиана Юпитера. Экстремальные значения поглощения (максимальные для 703 нм и минимальные для 890 нм) совпадают и приходятся на границу Экваториальной зоны (EZ) и Северного экваториального пояса (NEB) на относительном расстоянии радиуса диска планеты r/R = 0.07. Остальные полосы поглощения метана, по мере изменения их интенсивности, занимают промежуточное положение. Как и в предыдущие годы, прослеживается четко выраженное локальное понижение интенсивности полос поглощения NH3 и особенно с центром на длине волны 787 нм на границе между Экваториальной зоной (EZ) и Северным экваториальным поясом (NEB) по сравнению с другими регионами центрального меридиана. Снижение поглощения в этой полосе начинается почти от экватора, и его максимум приходится на планетографическую широту 10°N, затем поглощение снова увеличивается, приближаясь к широте 20°N. Полоса поглощения NH3 на длине волны 645 нм также показывает уменьшение на низких широтах северного полушария. В умеренных широтах северного полушария поглощение в этой полосе систематически ниже, чем в южном полушарии. Приводится сравнение наблюдений авторов с данными в ИК-области и в радиодиапазоне, которые показывают, что наиболее тесная взаимосвязь между яркостной температурой и глубиной поглощения на 890 нм наблюдается в верхней стратосфере, в интервале широт ±60°. Хорошее сходство наблюдается также и для результатов наших оценок меридиональных вариаций поглощения в полосах аммиака на 645 и 787 нм с измерениями яркостных температур, выполненными на VLA в диапазоне миллиметрового теплового излучения на частотах 8–12 ГГц. Особенно хорошо согласуются данные для полосы на 787 нм в районе кильватера Большого красного пятна.

About the authors

V. D. Vdovichenko

Astrophysical Institute named after V.G. Fesenkov

Email: vdv1942@mail.ru
Almaty, Kazakhstan

A. M. Karimov

Astrophysical Institute named after V.G. Fesenkov

Almaty, Kazakhstan

P. G. Lysenko

Astrophysical Institute named after V.G. Fesenkov

Almaty, Kazakhstan

V. G. Tejfel

Astrophysical Institute named after V.G. Fesenkov

Email: tejf@mail.ru
Almaty, Kazakhstan

V. A. Filippov

Astrophysical Institute named after V.G. Fesenkov

Almaty, Kazakhstan

G. A. Kharitonova

Astrophysical Institute named after V.G. Fesenkov

Almaty, Kazakhstan

References

  1. Вдовиченко В.Д., Кириенко Г.А. Исследование асимметрии в ходе поглощения аммиака в северном и южном полушариях Юпитера в 2004–2016 годах // Изв. НАН РК. 2017. № 4. С. 170–178.
  2. Вдовиченко В.Д., Тейфель В.Г. Исследования планет в Казахстане (1952–2018): монография. Алматы, 2018. 355 с.
  3. Вдовиченко В.Д., Каримов А.М., Кириенко Г.А., Лысенко П.Г., Тейфель В.Г., Филиппов В.А., Харитонова Г.А., Хоженец А.П. Молекулярные полосы поглощения в исследовании тропосферы Юпитера // Изв. НАН РК. Cер. физ.-мат. 2020. V. 3. С. 26–33. https://doi.org/10.32014/2020.2518-1726.33
  4. Тейфель В.Г., Харитонова Г.А., Каримов А.М. Особенности широтного хода аммиачного поглощения в полосе NH3 7870 А на Юпитере // Изв. НАН РК. Сер. физ.-мат. 2006. № 4. С. 57–61.
  5. Banfield D., Gierasch P.J., Bell M., Ustinov E., Ingersoll A.P., Vasavada A.R., West R.A., Belton M.J.S. Jupiter's cloud structure from Galileo imaging data // Icarus. 1998. V. 135. P. 230–250. https://doi.org/10.1006/icar.1998.5985
  6. Bardet D., Donnelly P.T., Fletcher L.N., Antuñano A., Roman M.T., Sinclair J.A., Orton G.S., Tao Chihiro, Rogers J.H., Melin H., Harkett J. Investigating thermal contrasts between Jupiter's belts, zones, and polar vortices with VLT/VISIR // J. Geophys. Res.: Planets. 2024. V. 129. ID e2023JE007902. https://doi.org/10.1029/2023JE007902
  7. de Pater I., Deboer D., Marley M., Freedman R., Young R. Retrieval of water in Jupiter’s deep atmosphere using microwave spectra of its brightness temperature // Icarus. 2005. V. 173. P. 425–438. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2004.06.019
  8. de Pater I., Sault R.J., Butler B., DeBoer D., Wong M.H. Peering through Jupiter’s clouds with radio spectral imaging. Research Reports. Gas Giant Planets // Science. 2016. V. 352. Iss. 6290. P. 1198–1201. https://doi.org/10.1126/science.aaf2210
  9. Fletcher L.N., Orton G.S., Yanamandra-Fisher P., Fisher B.M., Parrish P.D., Irwin P.G.J. Retrievals of atmospheric variables on the gas giants from ground-based mid-infrared imaging // Icarus. 2009. V. 200. P. 154–175. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2008.11.019
  10. Fletcher L.N., Orton G.S., Mousis O., Yanamandra-Fisher P., Parrish P.D., Irwin P.G.J., Fisher B.M., Vanzi L., Fujiyoshi T., Fuse T., Simon-Miller A.A., and 3 co-authors. Thermal structure and composition of Jupiter’s Great Red Spot from high-resolution thermal imaging // Icarus. 2010. V. 208. P. 306–328. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.01.005
  11. Fletcher L.N., Orton G.S., de Pater I., Edwards M., Yanamandra-Fisher P., Hammel H.B., Lisse C.M. The aftermath of the July 2009 impact on Jupiter: Ammonia, temperatures and particulates from Gemini thermal infrared spectroscopy // Icarus. 2011. V. 211. P. 568–586. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.09.012
  12. Gibson J., Welch W.J., de Pater I. Accurate Jovian radio flux density measurements show ammonia to be subsaturated in the upper troposphere // Icarus. 2005. V. 173. P. 439–446. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2004.06.020
  13. Hanel R.A., Conrath B.J., Jennings D.E., Samuelson R.E. Exploration of the Solar System by Infrared Remote Sensing. 2nd ed. Cambridge Univ. Press, 2003. 534 p. ISBN: 9780521818971.
  14. Hill S.M., Irwin P.G.J., Alexander C., Rogers J.H. Spatial variations of Jovian tropospheric ammonia via ground-based imaging // Earth and Space Sci. 2024. V. 11. ID e2024EA003562. https://doi.org/10.1029/2024EA003562
  15. Kofman V., Mockel C., Orton G., Venditti F., Migliorini A., Faggi S., Cordiner M., Liuzzi G., Lippi M., Knutsen E.W., and 6 co-authors. Synergies between ground-based and space-based observations in the solar system and beyond // arXiv preprint arXiv: 2008. 01080. 2020. https://doi.org/10.48550/arXiv.2008.01080
  16. Morales-Juberı́as R., Sánchez-Lavega A., Do`wling T.E. EPIC simulations of the merger of Jupiter’s White Ovals BE and FA: Altitude-dependent behavior // Icarus. 2003. V. 166. P. 63–74. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2003.08.009
  17. Moreno F., Molina A., Lara L.M. Charge-coupled device spectral images of spatially resolved regions of Jupiter in the 6190- and 8900-Å methane and 6450-Å ammonia bands during the 1989 opposition // J. Geophys. Res.: Space Physics. 1991. V. 96. № A8. P. 14119–14127. https://doi.org/10.1029/91JA01073
  18. Orton G.S., Friedson A.J., Yanamandra-Fisher P.A., Caldwell J., Hammel H., Baines K.H., Bergstralh J.T, Martin T.Z., West R.A., Veeder G.J., and 10 co-authors. Thermal maps of Jupiter: Spatial organization and time dependence of tropospheric temperatures, 1980–1993 // Science. 1994. V. 265. P. 625–631. https://doi.org/10.1126/science.252.5005.537
  19. Sault R.J., Engel C., de Pater I. Longitude-resolved imaging of Jupiter at λ = 2 cm // Icarus. 2004. V. 168. P. 336–343. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2003.11.014
  20. Sayanagi K.M., Becker T., Brooks S., Brueshaber S., Dahl E., de Pater I., Ebert R., El Moutamid M., Fletcher L., Jessup K.L., and 13 co-authors. Priority Questions for Jupiter System Science in the 2020s and Opportunities for Europa Clipper // arXiv preprint arXiv: 2007. 08609. 2020. https://doi.org/10.48550/arXiv.2007.08609
  21. Tejfel V.G., Karimov A.M. A behaviour of the methane-ammonia absorption bands on Jupiter in 2004 // Bull. Am. Astron. Soc. 2004. V. 36. № 4. P. 1106.
  22. Tejfel V.G., Karimov A.M., Vdovichenko V.D. Strange latitudinal variations of the ammonia absorption on Jupiter // Bull. Am. Astron. Soc. 2005а. V. 37. № 3. P. 682.
  23. Tejfel V.G., Vdovichenko V.D., Kirienko G.A., Kharitonova G.A., Sinjaeva N.V., Karimov A.A. Spatially resolved variation in the methane and ammonia absorption in the atmosphere of Jupiter // Astron. And Astrophys. Transact. 2005b. V. 24. № 4. P. 359–363. https://doi.org/10.1080/10556790500487239
  24. Tejfel V.G., Vdovichenko. V.D., Lysenko P.G., Karimov A.M., Kiriyenko G.А., Bondarenko N.N., Filippov V.A., Kharitonova G.A., Khozhenets A.P. Ammonia in Jupiter’s atmosphere: Spatial and temporal variations of the NH3 absorption bands at 645 and 787 nm // Sol. Syst. Res. 2018. V. 52. № 6. P. 480–494. https://doi.org/10.1134/S0038094618060072
  25. Vdovichenko V.D. Methodological aspects of the study of ammonia-methane absorption variations in the atmosphere of Jupiter // Fifteenth Moscow Solar System Symp. 2024. P. 138–141.
  26. West R.A., Strobel D.F., Tomasko M.G. Clouds, aerosols, and photochemistry in the Jovian atmosphere // Icarus. 1986. V. 65. P. 161–217. https://doi.org/10.1016/0019-1035(86)90135-1
  27. Wong M.H., Simon A.A., Tollefson J.W., de Pater I., Barnett M.N., Hsu A.I., Stephens A.W., Orton G.S., Fleming S.W., Goullaud Ch., and 6 co-authors. High-resolution UV/optical/IR imaging of Jupiter in 2016–2019 // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2020. V. 247. P. 58. https://doi.org/10.3847/1538-4365/ab775f

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences