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22
Mar

Estructura de la atmósfera de Júpiter

Jupiter RGB y Metano

La imagen de la izquierda es una imagen RGB sin luminancia. La imagen de la derecha es una toma de metano basada en unas 50 imágenes de 6 segundos cada una. Para la del centro he usado NIR (infrarrojo cercano) para el canal rojo, metano para el canalazul y una mezcla de metano y NIR para el canal verde. En anaranjado aparecen las nubes de la troposfera con cierto contenido en metano. En azul intenso las nubes más altas, en los polos las neblinas estratosféricas (muy por encima de las nubes ricas en metano de la troposfera) y en la zona topical norte el cinturon de nubes ascendentes. Además en tonos azulados aparecen los jirones de nubes que vemos principalmente en NIR  y que representan las nubes más altas de la troposfera joviana.

Los gases dispersan la luz de longitud de onda corta de una manera más eficaz que la de onda más larga. Esa dispersión hace que la luz de onda más larga penetre con más profundidad en la atmósfera. Así, las imágenes IR muestran las capas más bajas de las atmósferas planetarias, mientras que las imágenes en bandas azul o UV suelen representar las estructuras superiores de la atmósfera.

Los IR penetran hasta la troposfera (y regresa hacia nosotros) mientras que los UV no lo hacen. Una imagen IR (o más concretamente NIR (="Near Infrared", infrarrojo cercano, pero no infrarrojo térmico) muestra las estructuras de las nubes precisamente allí donde estas presentan más detalles: en la troposfera joviana.

Los UV se dispersan en las capas altas de la atmósfera joviana y son absorbidos fundamentalmente por las nubes con muy poca estructura, neblinas mas bien, de las capas más altas de la atmósfera, fundamentalmente de la estratosfera joviana.

estructura atmosférica de Júpiter (de Wikipedia)

Estructura de la atmósfera joviana (imagen tomada de wikipedia)

El filtro de Metano 889nm de Baader (Baader Methanband-Filter ZWL 889 nm) es un filtro de banda muy estrecha centrado en la línea de absorción del metano de los 890nm. Hasta ahora los filtros amateur de la banda de absorción del metano de 890nm eran de 16nm de paso de banda. Es decir, no solo dejan pasar la línea de metano sino una banda de 16nm de anchura de infrarrojo que no es absorbido por el metano. Ese IR que pasa hacía que la imagen sea poco contrastada. Recientemente Baader ha logrado comercializar este filtro de 8nm de paso de banda que mejora mucho el contraste, pero con el costo de requerir una mayor exposición. Fabricar ese filtro de 8nm es muy difícil y eso se refleja en dos factores: el elevado precio del filtro y que, debido a la dificultad de lograr recubrimientos homogéneos, no se fabrique en 2"

tranmission curve Baader methane filter
Curva de transmisión del filtro de línea Baader Methanband-Filter ZWL 889 nm

El filtro de 889nm, aun siendo NIR, es un filtro de paso de banda muy estrecha de una de las líneas de absorción del metano. Si hay metano, la imagen es oscura pues este absorbe selectivamente la luz de esa longitud de onda. Si no hay metano, la imagen es luminosa. En cierto sentido, la imagen de la banda de metano resulta ser un negativo de la imagen UV. Por ejemplo, las neblinas estratosféricas que en la imagen UV aparecen oscuras debido a la fuerte absorción del UV, en la imagen de la banda de metano aparecen muy luminosas pues reflejan la luz solar en la banda correspondiente a la de absorción del metano antes de que el metano infrayacente sea capaz de absorberla. Dicho con otras palabras: esas nubes altas pobres en metano actúan como una cubierta que hace de toldo.

A partir de la imagen en la línea de absorción de 890nm hemos obtenidos unas una curvas latitudinales de distribución de metano para longitudes de 90º (en azul) y 120º (en rojo). Son las curvas de niveles de grises a lo largo de esos meridianos. La imagen no está calibrada, pero a muy grandes rasgos podríamos interpretarlas como indicativas de la estratificación de nubes altas sobre las capas más ricas en metano.

curvas de absorción 890nm

Proyección cilíndrica planetocentrica de la imagen de la línea de absorción de metano de 890nm tomada el 18 de septiembre de 2010 en el Observatorio Tres Juncos. Las gráficas representan la absorción a 890nm en las latitudes 120º y 90º.

Es llamativa la gran asimetría Norte-Sur que se observa. En efecto, la mitad sur de la curva (desde 0º hasta -90º) no es imagen especular de la mitad norte (desde 0º hasta 90º). La mitad norte es más brillante y la curva se desplaza más hacia la derecha. En las zonas tropicales, la curva tiene una marcada pendiente hacia el sur (se inclina hacia abajo a la izquierda). Indudablemente este fenómeno está relacionado con la pérdida de la banda Sur.

Los tonos más claros (los picos de la curva hacia la derecha) representan nubes o calimas que cubren las capas inferiores que son las que absorben fuertemente el metano y por eso aparecen oscuras. De no haber nubes en las capas altas la imagen sería muy oscura y poco contrastada pues por debajo de esas nubes hay metano por doquier y esas nubes lo ocultan. Esas nubes altas dispersan la luz y desde la Tierra vemos su reflejo, de otra forma sería absorbida por las capas inferiores ricas en metano.

Por otra parte, en la imagen de 890nm de Júpiter  tomada ese día se aprecia una gran mancha blanca en el centro de la banda clara. Debe tratarse de una gran corriente ascendente pobre en metano que atraviesa masas de nubes ricas en este compuesto.

Con este filtro vemos Júpiter de otra forma y entendemos mejor su atmósfera.

Jupiter 5 julio 2011

 

Mapa de metano

 

Patricio Domínguez Alonso

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