Израильские ученые показали, как гигантские циклоны стабилизируются на обоих полюсах Юпитера


Юпитер
Изображение WikiImages с сайта Pixabay

До недавнего времени, пока космический зонд НАСА «Юнона» не вышел на орбиту Юпитера, никто не знал, что мощные циклоны размером примерно с Австралию бушуют над его полярными регионами. Бури на Юпитере, в отличие от их земного разнообразия, не рассеиваются, почти не меняются.


В статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Geoscience , исследователи из Научного института Вейцмана раскрывают тайны циклонов Юпитера: какие силы действуют, фиксируя эти гигантские штормы в его полярных широтах, и почему их количество и местоположение остаются более или менее постоянными.


«Мы можем рассматривать Юпитер как идеальную климатическую лабораторию», - говорит профессор Йохай Каспи из Департамента наук о Земле и планетах института Вейцмана. Земля - суперсложная и многовариантная система: у нее есть океаны и атмосфера, континенты, биология и, конечно же, деятельность человека.

С другой стороны, Юпитер - самая большая планета в нашей солнечной системе, состоит из газа и, следовательно, является простой системой для изучения, для нее мы можем делать прогнозы и проверять гипотезы.

Данные, необходимые для прогнозов и гипотез, собирает Juno - исследовательский зонд, запущенный НАСА в 2011 году и работающий на орбите Юпитера в середины 2016 года. Йохай Каспи, соисследователь НАСА в миссии «Джуно», стал свидетелем одного из самых захватывающих открытий: циклонов, кружащихся вокруг полюсов планеты.


Шесть циклонов на южном полюсе Юпитера, запечатленные инфракрасной линзой Juno в феврале 2017 года, удивительно организованные и напоминающие круглый поднос с булочками с корицей.

«Если мы посмотрим на более старые изображения Юпитера, сделанные до 2016 года, - говорит Каспи, - мы увидим, что полюса обычно представлялись в виде больших серых областей, потому что тогда никто не знал, как они выглядят на самом деле». Причина этого кроется в том, что Солнечная система организована в одной плоскости, которая очень близка к плоскости экватора Юпитера. Следовательно, прошлые наблюдения за планетой, которые проводились с Земли или из более ранних космических миссий, могли по большей части захватить только более низкие широты Юпитера.

Следовательно, одним из примечательных нововведений миссии «Юнона» является ее полярная орбита, которая позволила исследователям впервые подробно наблюдать за бурными полюсами Юпитера. Именно так были обнаружены циклоны, удивительно организованные и напоминающие круглый поднос с булочками с корицей вдоль 84 ° северной и южной широты. данные, собранные на многочисленных орбитах Юноны вокруг Юпитера, показывают, что количество циклонов остается неизменным - восемь активны вокруг северного полюса и пять - вокруг южного.

«В то время это открытие было очень неожиданным, - говорит Каспи, - потому что мы ожидали, что полюса будут более или менее симметричными». В предыдущем исследовании Каспииспользовал отсутствие симметрии в гравитационном поле Юпитера, чтобы определить глубину сильных ветровых поясов с востока на запад , характерных для атмосферы планеты.


Каспи: «Полюса Юпитера и других газообразных планет - это, пожалуй, последние места в солнечной системе, которые еще предстоит исследовать»

На Земле тропические циклонические штормы образуются в областях, где температура воды превышает 26 градусов по Цельсию - обычно в центре Атлантического и Тихого океанов - и они дрейфуют по кругу к полюсам из-за притяжения, возникающего в результате вращения планеты. На Юпитере, с другой стороны, сильные струйные потоки не позволяют этим штормам образовываться ниже 60 ° широты - только выше него течения достаточно слабые, чтобы позволить циклонам бушевать. Что заставляет эти штормы на Юпитере селиться на широте 84º? Согласно новому исследованию, циклоны Юпитера действительно притягиваются к полюсам, но полярный шторм, расположенный в центре кольца циклонов, отталкивает их, не позволяя им достичь самого полюса.

«Пока циклоны остаются на расстоянии от полюса - они к нему притягиваются. Но чем ближе они отваживаются, тем сильнее их отталкивает », - говорит докторант Нимрод Гавриэль из исследовательской группы Каспи, чья диссертация посвящена выяснению этого феномена.

«Вопрос в том, достаточно ли силен эффект отталкивания, чтобы противостоять притяжению полюса. Широта 84º - вот где эти силы уравновешиваются ». Гавриэль и Каспи предлагают математическую модель, которая учитывает диаметр полярного циклона (который больше на южном полюсе, чем на севере), возможное минимальное расстояние между каждым циклоном, площадь поверхности около 84º широты и размер циклонов и их вращение, и это точно предсказывает присутствие восьми циклонов через северный полюс. Что касается южного полюса, согласно их расчетам, количество циклонов - 5,62. Это число согласуется с данными, собранными «Юноной»: на самом деле этого числа не может быть, но пять южных штормов часто разделяются на шесть, как это наблюдалось во время восемнадцатой и тридцать четвертой орбит зонда вокруг Юпитера. Предлагаемая модель также объясняет, почему это явление отсутствует на ближайшей к Юпитеру планете - Сатурне.


«Мы пытаемся понять динамику атмосферы в крупном масштабе, и успешное объяснение явления полярных циклонов Юпитера дает нам уверенность в том, что мы действительно знаем, что там происходит», - говорит Каспи. Эта уверенность может иметь первостепенное значение для нас здесь, на Земле, поскольку более глубокое понимание циклонов может помочь метеорологам предсказать, например, как нагревание нашей планеты повлияет на движение штормов по ней - проблема, с которой, скорее всего, столкнется человечество. в ближайшем будущем. Но увлечение Каспи исследованием Юпитера более прямолинейно: «В Тихом океане нет новых островов, которые можно было бы открыть, и большинство планетных тел Солнечной системы уже нанесено на карту. Полюса Юпитера и других газообразных планет, возможно,

Юнона парит над южным полюсом Юпитера. На орбите самой большой планеты Солнечной системы с 2016 года.

«Мы ожидаем, что в ближайшие пару лет от Juno поступят более ценные данные, - добавляет Каспи после недавнего продления миссии Juno до 2025 года. и ближе к северному полюсу Юпитера, что позволяет нам получать информацию об этой полярной области с помощью нескольких специализированных инструментов », - заключает он.


Числа науки

Диаметр каждого из циклонов Юпитера составляет около 4000-5000 километров, и они вращаются со скоростью до 360 километров в час.


Автор: Профессор Йохай Каспи - руководитель Центра планетологии Хелен Киммел



Просмотров: 22Комментариев: 0