نپتون، دورترین سیاره غولپیکر منظومه شمسی، میزبان سریعترین بادها در کل منظومه است که سرعت آنها به حدود ۲,۰۰۰ کیلومتر بر ساعت میرسد. این سرعتها در مقایسه با طوفانهای زمینی، که برای تبدیل شدن به طوفان درجه یک نیاز به بادهایی با سرعت حداقل ۱۱۹ کیلومتر بر ساعت دارند، بسیار چشمگیر است. در حالی که قدرتمندترین بادهای زمین به ندرت از ۴۰۰ کیلومتر بر ساعت فراتر میروند، بادهای نپتون تقریباً ۱۷ برابر سریعتر هستند و ابرهای متان یخزده را با سرعتی باورنکردنی در اطراف این سیاره دوردست به گردش درمیآورند.
این اختلاف سرعت قابل توجه، یکی از معماهای حلنشده در علم سیارهشناسی است. با توجه به سرمای شدید و نور کم خورشید در نپتون، انتظار میرود این سیاره یکی از آرامترین نقاط منظومه شمسی باشد، اما در کمال تعجب، رکورد سرعت باد را در اختیار دارد.
مقایسه قدرت بادها
در زمین، طبق مقیاس سافیر-سیمپسون، طوفان درجه یک با حداکثر بادهای پایدار بین ۱۱۹ تا ۱۵۳ کیلومتر بر ساعت تعریف میشود. این رقم ۱۱۹ کیلومتر بر ساعت حداقل سرعت برای یک طوفان درجه یک است. بادهای زمینی که به ندرت و برای مدت کوتاهی به حدود ۴۰۰ کیلومتر بر ساعت میرسند، همچنان در مقایسه با سرعتهای نپتون ناچیز به نظر میرسند.
مشاهدات و دادههای جدید
اولین اندازهگیریهای دقیق از بادهای نپتون در سال ۱۹۸۹ توسط فضاپیمای وویجر ۲ انجام شد. از آنجایی که نپتون سطح جامدی ندارد، دانشمندان با ردیابی ابرهای روشن در تصاویر وویجر، سرعت بادها را تخمین زدند. این مشاهدات سرعتهایی را تا حدود ۱,۲۰۰ مایل بر ساعت (معادل ۲۰۰۰ کیلومتر بر ساعت) نشان دادند. ناسا بادهای مرتفع نپتون را «فراصوت» توصیف کرده است. اخیراً، اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ آرایه آلما (ALMA) توانستهاند بادهای استراتوسفر نپتون را مستقیماً اندازهگیری کنند و دادههای جدیدی در مورد سرعت باد در سطوح فشار مشخص به دست آورند.
راز بادهای قدرتمند در سیارهای سرد
در زمین، انرژی خورشیدی موتور اصلی آبوهوا است و گرمایش ناهمگون سطح باعث حرکت هوا و ایجاد طوفان میشود. اما نپتون داستان را پیچیده میکند. این سیاره بیش از ۳۰ برابر دورتر از خورشید قرار دارد و تنها یک-۹۰۰ ام نور خورشید نور خورشید را دریافت میکند. با این حال، بادهای آن سریعتر از هر جای دیگری در منظومه شمسی هستند.
بهترین توضیح فعلی، به جای انرژی خورشیدی، به گرمای داخلی سیاره اشاره دارد. نپتون بیش از دو برابر گرما گرمای بیشتری نسبت به آنچه از خورشید دریافت میکند، از خود ساطع میکند. این بدان معناست که طوفانها ممکن است از درون سیاره تغذیه شوند، نه از نور خورشید. ایمی سایمون از ناسا توضیح میدهد: «بادها احتمالاً عمیقتر از جایی که نور خورشید نفوذ میکند، تولید میشوند، بنابراین ترکیبی از گرمای داخلی و چرخش سیاره احتمالاً آنها را ایجاد میکند.»
ایده دیگری که از دیرباز مطرح بوده، به سرمای شدید نپتون مربوط میشود. این سرمای زیاد ممکن است باعث کاهش اصطکاک و در نتیجه افزایش سرعت بادها شود. هایدی همل، اخترشناس سیارهای، این فرضیه را مطرح کرده است که «سرما در نپتون و اورانوس میتواند منجر به شرایطی نزدیک به بدون اصطکاک شود و بنابراین اجازه بادهای سریعتر را بدهد.» با این حال، این تنها یک فرضیه است و هنوز به طور قطعی اثبات نشده است.
چرا تخمین سرعت بادها متفاوت است؟
یکی از دلایل تفاوت در تخمین سرعت بادهای نپتون، اتکا به ردیابی ابرها به جای اندازهگیری مستقیم هوا است. موقعیت ابرها که در ارتفاعات مختلفی قرار دارند، به سختی قابل تعیین است و بادها در ارتفاعات دیگر ممکن است سرعتهای متفاوتی داشته باشند. آنتونی دل جنیو از مؤسسه گودارد ناسا اشاره میکند: «بادها در ارتفاعات دیگر ممکن است کندتر یا سریعتر باشند. ما نمیدانیم چون هرگز کاوشگری را به جو اکثر سیارات بیرونی نفرستادهایم.»
همچنین، بادهای نپتون ممکن است بسیار کمعمق باشند. یک مطالعه سال ۲۰۱۳ از گرانش نپتون، عمق گردش جوی آن را حدود ۱۰۰۰ کیلومتر تخمین زده است که تنها ۰.۲ درصد از جرم سیاره را شامل میشود. این بدان معناست که یک لایه نازک و طوفانی از هوا بر روی یک فضای داخلی عمدتاً ناشناخته قرار دارد.
علاوه بر این، ما زمان کمی برای مطالعه نپتون داشتهایم. هایدی همل خاطرنشان میکند: «یک سال در نپتون ۱۶۵ سال زمینی است، بنابراین ما فرصت زیادی برای مطالعه این سیاره با ابزارهای مدرن در طول چرخه فصلی آن نداشتهایم.» اولین نگاه نزدیک ما به این سیاره در سال ۱۹۸۹ بود و از آن زمان تاکنون، مشاهدات ما عمدتاً از راه دور بوده است.
نپتون، سیارهای که رکورد سرعت باد را در منظومه شمسی در اختیار دارد، یکی از کمکاوشترین جهانها نیز محسوب میشود. تا زمانی که کاوشگر دیگری به آنجا اعزام نشود، راز بادهای فراصوت آن همچنان پابرجا خواهد ماند.
