Слухи о гибели Большого красного пятна Юпитера сильно преувеличены
https://ria.ru/20191126/1561599915.html
Слухи о гибели Большого красного пятна Юпитера сильно преувеличены
Слухи о гибели Большого красного пятна Юпитера сильно преувеличены — РИА Новости, 26.11.2019
Слухи о гибели Большого красного пятна Юпитера сильно преувеличены
РИА Новости, 26.11.2019
2019-11-26T11:54
2019-11-26T11:54
2019-11-26T11:55
наука
космос
юпитер
космос — риа наука
сша
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn22.img.ria.ru/images/155145/28/1551452861_0:448:2048:1600_1920x0_80_0_0_d66d8032ba9bfb4137b08e0d5812cff6.jpg
МОСКВА, 26 ноя — РИА Новости. Ученые доказали, что кажущееся уменьшение Большого красного пятна Юпитера является оптической иллюзией, связанной с движением облаков. Результаты исследования опубликованы в виде тезисов к докладу на 72-м ежегодном собрании Американского физического общества (APS).
Большое красное пятно — самый примечательный объект на Юпитере. Это огромный антициклон, постоянно вращающийся в верхних слоях атмосферы планеты. С тех пор, как пятно было открыт в 1665 году, периодически наблюдается небольшое изменение его размеров, иногда пятно меняет цвет и перемещается, но в целом сохраняется на протяжении вот уже более трехсот лет.В последние годы астрономы заметили, что облака начали затягивать Большое красное пятно, а весной 2019 года несколько раз отмечалось, как от него отрывались крупные «хлопья», представляющие собой крупные облака и вихри площадью в десятки тысяч квадратных километров, которые удалялись от пятна и исчезали в атмосфере планеты. Существование отделяющихся от пятна «хлопьев» подтвердил в конце лета зонд Juno, в очередной раз сблизившийся с Юпитером и получивший новые фотографии. Это породило предположения, что пятно скоро может исчезнуть.Американские ученые во главе с Филипом Маркусом (Philip Marcus) из Калифорнийского университета в Беркли, изучившие явление, делают вывод о том, что отслаивание «хлопьев» от Большого красного пятна не означает его гибели.
«У нас нет никаких доказательств того, что сам ураган изменился в размерах или потерял в силе. Сообщения о его смерти сильно преувеличены, — приводятся в пресс-релизе APS слова Маркуса. — Это является вполне естественным состоянием вихря с облачным покровом, а не признаком его исчезновения».По мнению ученого, наблюдаемые изменения конфигурации атмосферного антициклона связаны с тем, что в него врезались более мелкие вихревые образования, создавая точки застоя, в которых скорость потока сначала резко падала, а затем возрастала. Это и приводило к формированию замеченных астрономами «хлопьев», отрывающихся от Большого красного пятна.Маркус и его коллеги считают, что наблюдаемое отделение «хлопьев» — своеобразный процесс обновления его облачного покрова. Создав детальную компьютерную модель гигантского урагана, ученые обратили внимание на одну его отличительную особенность. У Большого красного пятна есть две внутренние границы, и если расстояние между этими линиями становится большим: визуально кажется, что Большое пятно сливается с соседними ураганами и растет.
В другом случае, рядом с пятном возникают другие ураганы и наблюдатели начинают полагать, что Большое пятно разваливается на части. В реальности его размеры фактически не меняются.Сохраняется и основная функция пятна — это гигантская воронка, по которой тепло из недр планеты перекачивается в атмосферу.»Вторичная циркуляция, вызванная нагревом и охлаждением над верхушкой вихря и под ним, позволяет Большому красному пятну существовать на протяжении веков и помогает противостоять турбулентности, изменениям вязкости и теплопотерям» — говорит Маркус.Таким образом, уменьшение Большого красного пятна — оптическая иллюзия. Красное пятно на снимках Юпитера и его реальные размеры не всегда совпадают из-за плотности облаков. На самом деле ураган остается примерно одного и того же размера.
https://ria.ru/20180830/1527532589.html
космос
сша
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2019
РИА Новости
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn22.img.ria.ru/images/155145/28/1551452861_0:256:2048:1792_1920x0_80_0_0_670c3097f0db16cb5c4e0216b16df936.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
космос, юпитер, космос — риа наука, сша
МОСКВА, 26 ноя — РИА Новости. Ученые доказали, что кажущееся уменьшение Большого красного пятна Юпитера является оптической иллюзией, связанной с движением облаков.
Результаты исследования опубликованы в виде тезисов к докладу на 72-м ежегодном собрании Американского физического общества (APS).Большое красное пятно — самый примечательный объект на Юпитере. Это огромный антициклон, постоянно вращающийся в верхних слоях атмосферы планеты. С тех пор, как пятно было открыт в 1665 году, периодически наблюдается небольшое изменение его размеров, иногда пятно меняет цвет и перемещается, но в целом сохраняется на протяжении вот уже более трехсот лет.
В последние годы астрономы заметили, что облака начали затягивать Большое красное пятно, а весной 2019 года несколько раз отмечалось, как от него отрывались крупные «хлопья», представляющие собой крупные облака и вихри площадью в десятки тысяч квадратных километров, которые удалялись от пятна и исчезали в атмосфере планеты. Существование отделяющихся от пятна «хлопьев» подтвердил в конце лета зонд Juno, в очередной раз сблизившийся с Юпитером и получивший новые фотографии. Это породило предположения, что пятно скоро может исчезнуть.
Американские ученые во главе с Филипом Маркусом (Philip Marcus) из Калифорнийского университета в Беркли, изучившие явление, делают вывод о том, что отслаивание «хлопьев» от Большого красного пятна не означает его гибели.
«У нас нет никаких доказательств того, что сам ураган изменился в размерах или потерял в силе. Сообщения о его смерти сильно преувеличены, — приводятся в пресс-релизе APS слова Маркуса. — Это является вполне естественным состоянием вихря с облачным покровом, а не признаком его исчезновения».
По мнению ученого, наблюдаемые изменения конфигурации атмосферного антициклона связаны с тем, что в него врезались более мелкие вихревые образования, создавая точки застоя, в которых скорость потока сначала резко падала, а затем возрастала. Это и приводило к формированию замеченных астрономами «хлопьев», отрывающихся от Большого красного пятна.
Маркус и его коллеги считают, что наблюдаемое отделение «хлопьев» — своеобразный процесс обновления его облачного покрова.
Создав детальную компьютерную модель гигантского урагана, ученые обратили внимание на одну его отличительную особенность.
У Большого красного пятна есть две внутренние границы, и если расстояние между этими линиями становится большим: визуально кажется, что Большое пятно сливается с соседними ураганами и растет. В другом случае, рядом с пятном возникают другие ураганы и наблюдатели начинают полагать, что Большое пятно разваливается на части. В реальности его размеры фактически не меняются.
Сохраняется и основная функция пятна — это гигантская воронка, по которой тепло из недр планеты перекачивается в атмосферу.
30 августа 2018, 17:36НаукаУченые НАСА нашли «океаны воды» под облаками Юпитера«Вторичная циркуляция, вызванная нагревом и охлаждением над верхушкой вихря и под ним, позволяет Большому красному пятну существовать на протяжении веков и помогает противостоять турбулентности, изменениям вязкости и теплопотерям» — говорит Маркус.
Таким образом, уменьшение Большого красного пятна — оптическая иллюзия.
Красное пятно на снимках Юпитера и его реальные размеры не всегда совпадают из-за плотности облаков. На самом деле ураган остается примерно одного и того же размера.
Что скрывает Большое Красное пятно Юпитера
Большое красное пятно овальной формы в южном полушарии Юпитера впервые заметили в 60-х гг. XVII в. Честь первого наблюдения оспаривают друг у друга итальянец Джованни Кассини и англичанин Роберт Гук. Позже выражались сомнения, действительно ли красное пятно, о котором сообщали естествоиспытатели семнадцатого столетия, то же самое, которое начали регулярно наблюдать в девятнадцатом. Современные астрономы склонны давать на этот вопрос положительный ответ.
В девятнадцатом веке большое красное пятно на Юпитере превратилось в Большое Красное пятно (БКП). Постоянные его наблюдения ведутся с 1830 г. Поначалу считалось, что это твердое образование, что-то вроде кратера или выхода красноватых пород на поверхность планеты.
Потом выяснилось, что у газовых гигантов, по сути, нет поверхности, нет четкой грани между атмосферой и другими оболочками, гидросферой и литосферой. Просто по мере приближения к центру газовая оболочка постепенно уплотняется, переходя в состояние, близкое к жидкости. Есть ли где-то там, на немыслимой глубине, что-то твердое — это загадка, которая давно занимает планетологов и, вероятно, будет занимать еще долго. Недаром астронавты — герои повести Стругацких «Путь на Амалтею» употребляют выражение «падаем в Юпитер». Поскольку на Юпитере нет ни поверхности, ни уровня моря, высоту (глубину?) определяют по росту давления и измеряют не в метрах, а в барах.
NASA представило качественные снимки самой узнаваемой черты Юпитера — Большого Красного пятна. Снимки переданы на Землю с борта космического аппарата «Юнона»
Все что мы можем увидеть в телескоп на «поверхности» планеты-гиганта — это воздушные потоки и облака, образования по определению эфемерные, изменчивые. Но Большое Красное пятно существует уже четвертое столетие.
Надо сказать, что полностью уникальным Большое Красное пятно не является. На Юпитере наблюдаются и другие пятна и пятнышки, на прочих газовых гигантах — тоже.
Газ в вихре вращается против часовой стрелки с периодом оборота около шести земных суток. Скорость ветра внутри Пятна превышает 500 км/ч. Для сравнения — скорость урагана Катрина оценивается в 280 км/ч. Температура Пятна ниже температуры прилегающих участков и составляет около −160 °C. (на прилегающих участках — −145 °C). При этом центральная часть на несколько градусов теплее ее периферийных частей. Верхняя граница красных облаков вихря находится выше среднего уровня «поверхности» Юпитера. Природа их необычной окраски долго была предметом научной дискуссии. Заметили, что цвет образования меняется, может побледнеть или стать более интенсивным. Возникла гипотеза: пока ураган находится на одинаковой высоте с общей поверхностью верхнего края атмосферы, он имеет белый цвет.
На изображениях с «Юноны» видны и другие пятна-ураганы. Они имеют различные размеры и разный цвет — коричневый, белый и красный
10 июля 2017 г. космический аппарат «Юнона» (см. «НиТ» №5 2018 г.) прошел над Красным пятном Юпитера и сделал снимки, гораздо более подробные, чем те, которые астрономы имели в своем распоряжении до сих пор. Проделав путь около 9 000 км над Пятном, зонд запечатлел его с расстояния 9 866 км.
После того как снимки прошли специальную обработку, на них стало отчетливо видно, что ярко-красный овал гигантского смерча прорезают языки облаков более темного оттенка.
Во время пролета работала не только фотокамера, но и другие инструменты «Юноны», в том числе и микроволновой радиометр (MWR). Анализ собранных им данных показал, что Большое Красное пятно велико не только в длину и ширину. Его корни тянутся вглубь атмосферы Юпитера по крайней мере на 350 километров. В глубине температура гораздо выше, чем на поверхности. Где-то в недрах Юпитера скрывается неведомый источник тепла, и этим температурным перепадом, видимо, и объясняется появление смерча.
В объектив камеры «Юноны» попал шторм в северном полушарии Юпитера. Изображение получено 24 октября. В момент съемки аппарат находился на расстоянии 10 108 км от верхней границы атмосферы Юпитера
Летом 2018 г. в «Astronomical Journal» вышла статья, посвященная газовому составу и структуре облаков в Большом Красном пятне.
Ученые изучили их на высоте (глубине) 0,5–5 бар. Были проанализированы данные, полученные от спектрометров наземного базирование и тех, что имелись на борту «Галилео» и «Кассини». Главной новостью стало обнаружение на глубине в 5 бар непрозрачного облачного слоя, в составе которого, по всей вероятности, преобладает вода. Выше водяного облака, на высоте около 570 миллибар, обнаружилось облако аммиака. На глубине, соответствующей давлению больше 1,3 бар, располагается облако гидросульфида аммония. Руководитель исследования Гордон Бьоракер (Gordon Bjoraker) из Центра космических полетов имени Годдарда надеется, что более тщательный анализ данных, собранных «Юноной», позволит эту информацию уточнить и выявит закономерности, которые можно будет применять при моделировании процессов и на других газовых гигантах.
Статья была опубликована в февральском номере журнала «Наука и техника» за 2019 год.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.
Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!
Email*
Подписаться
«Юнона» показала Большое Красное Пятно на Юпитере крупным планом
Снимок Большого Красного Пятна, полученный с расстояния в 9866 километров от верхней кромки облаков Юпитера.
NASA / SwRI / MSSS
Зонд «Юнона» передал на Землю снимки Большого Красного Пятна — огромного атмосферного шторма, наблюдающегося на Юпитере уже более 350 лет.
Впервые ураган в атмосфере Юпитера разглядел в телескоп астроном Джованни Кассини в 1665 году, это пятно в три раза больше Земли по площади. Ранее астрономы нашли возможное объяснение его окраске — полирадикалы серы, возникающие при облучении и термическом воздействии на гидросульфиды аммония, входящих в состав облаков. Есть и другие версии — по ним цвет обусловлен наличием сложных органических молекул или красным фосфором. Причина, по которой буря продолжает существовать столь долгое время, связана с физической природой Юпитера. У планеты нет твердой поверхности, которая дала бы силу трения, в результате чего циркулирующие в атмосфере вихри сохраняются в течение очень долгого времени.
NASA / SwRI / MSSS
Снимок Большого Красного Пятна до пролета над ним.
NASA / SwRI / MSSS
Ураганы в северном полушарии планеты
NASA / SwRI / MSSS
Большая красная полоса на Юпитере
NASA / SwRI / MSSS
Пролет «Юноны» над антициклоном произошел во время шестого перийова аппарата с начала миссии, через 11.
5 минут после максимального сближения с планетой. Зонд заснял не только Пятно, но и другие ураганы, циклоны и облачные полосы в атмосфере планеты.NASA / SwRI / MSSS
Автоматическая межпланетная станция «Юнона» была запущена к Юпитеру в августе 2011 года. В июле 2016 года она вышла на орбиту вокруг газового гиганта и начала обширную научную программу по изучению атмосферы, магнитного и гравитационного поля, строения и эволюции Юпитера. Подробнее о целях миссии можно прочитать в нашем материале «Юнона, дай мне силу!».Александр Войтюк
GISMETEO: Загадочный штормовой хоровод на южном полюсе Юпитера — Наука и космос
Юпитер — гигантская газовая планета, покрытая атмосферными узорами, включая Большое Красное Пятно, которое больше Земли.
В 2019 году космический зонд НАСА «Юнона» обнаружил еще одну атмосферную особенность Юпитера — группу штормов вокруг южного полюса. Штормы аналогичны ураганам на Земле, однако наши ураганы не собираются на полюсах, совершая коллективный танец.
Как и на Земле, штормы на Юпитере образуются ближе к экватору, а затем дрейфуют к полюсам. Однако земные ураганы и тайфуны быстро рассеиваются, а юпитерианские сохраняются, пока не достигнут полюсов. Отличие объясняется тем, что на Земле ураганы выходят из теплой воды и встречают на своем пути континенты. На Юпитере нет суши, поэтому трение гораздо меньше, а также температурная разница между экватором и полюсами не так велика, как на Земле. Однако это не объясняет необычное поведение штормов, когда они достигают южного полюса Юпитера.
© California Institute of TechnologyВ 1878 году американский физик Альфред Майер провел эксперимент: поместил плавающие круглые магниты в бассейн с водой и стал наблюдать за их движением. Вскоре он заметил, что магниты самопроизвольно выстраиваются в геометрические конфигурации, подобные тем, которые наблюдаются на Юпитере, причем образуемые фигуры зависят от количества магнитов.
Британский физик Уильям Томсон использовал наблюдения Майера для разработки математической модели, объясняющей движение магнитов.
Авторы нового исследования использовали набор уравнений, известных как уравнения мелкой воды, чтобы построить компьютерную модель. Они обнаружили, что устойчивое геометрическое расположение штормов на Юпитере возможно, если каждый шторм окружен кольцом ветров, которое вращается в направлении, противоположном вращению шторма, — так называемое антициклоническое кольцо. Наличие таких колец заставляет штормы отталкиваться друг друга, а не сливаться.
Исследование иных погодных систем может помочь ученым лучше понять погоду на Земле. Работа под названием Modeling the Stability of Polygonal Patterns of Vortices at the Poles of Jupiter as Revealed by the Juno Spacecraf опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Новости с Юпитера: рост атмосферного вихря «Пятно Клайда» впечатлил ученых
Самая известная особенность Юпитера — это «Большое красное пятно», крупнейший атмосферный вихрь в Солнечной системе.
По сути, это огромный ураган, который по размерам существенно превосходит Землю.
Явление было открыто итальянским инженером Джованни Кассини в 1665 году, и с тех пор постоянно находилось под наблюдением ученых. В течение нескольких веков пятно неоднократно меняло размеры и цвет.
В 2020 году астроном-любитель Клайд Фостер из ЮАР рассматривал снимки Юпитера, сделанные собственным телескопом, и обнаружил новый ураган. Несколько дней спустя зонд NASA исследовал орбиту планеты и подтвердил присутствие нового пятна, которое получило название «Пятно Клайда». Считается, что это сгусток материи, который способен проникать сквозь верхние слои атмосферы.
В 2021 году миссия NASA повторно сфотографировала пятно, которое, к удивлению ученых, значительно изменилось — оно стало в два раза шире и в три раза длиннее, чем раньше, и теперь расположено дальше от «Большого красного пятна».
Сравнение двух изображений «Пятна Клайда», сделанных в июне 2020 года и апреле 2021 года:
Источник: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS
Обработка изображений: Кевин М. Гилл © CC BY
NASA пишет: «Многие особенности динамичной атмосферы Юпитера недолговечны, но наблюдение с помощью прибора JunoCam в апреле 2021 года показало, что почти через год после его открытия “Пятно Клайда” не только отдалились от “Большого красного пятна”, но также превратилось в сложную структуру, которую ученые называют “сложенной волокнистой областью”. Оно значительно больше исходного и может сохраняться в течение длительного периода времени».
Верхнее изображение, сделанное в прошлом году, было получено с высоты около 45 тыс. км от вершины облаков планеты, в то время как более недавнее изображение было получено с высоты около 27 тыс. км.
Источник
Фото на обложке: Unsplash
На Юпитере обнаружили новый шторм. Ридус
Специалисты NASA опубликовали информацию, что во время июньского исследования космический зонд обнаружил новый шторм на Юпитере.
Изначально новое штормовое пятно заметил астроном-любитель Клайд Фостер, и только недавно информация официально подтвердилась.
Шторм, получивший название «пятно Клайда» представляет собой шлейф облачного материала, извергающегося над верхними слоями облаков атмосферы Юпитера.
Изображения шторма были сделаны 2 июня, когда аппарат NASA летел на расстоянии между 28 000 и 59 000 миль над облаками Юпитера. Хотя новый шторм не такой старый, как знаменитое Большое Красное Пятно Юпитера, он представляет собой крупное образование.
Напомним, что Большое Красное Пятно Юпитера очаровывало исследователей в течение почти 200 лет, за ним непрерывно наблюдали с 1830 года. Но недавно зонд Juno, который находится на орбите небесного гиганта с 2016 года, заснял новый ураган на планете.
Новый шторм находится недалеко от Большого Красного Пятна. Напомним, что штормы на Юпитере — это постоянные зоны высокого давления, создающие антициклонический шторм на планете. Пятна меняются в размерах и изменяют свой цвет на протяжении времени наблюдения.
Например, БКП представляет собой гигантский ураган размерами 24—40 тысяч км в длину и 12—14 тысяч км в ширину, то есть он куда больше Земли. Размеры пятна постоянно меняются, и 100 лет назад БКП было примерно в два раза больше и значительно ярче.
Пока что размер и яркость нового шторма не измеряли, но специалисты NASA говорят, что в ближайшее время космический зонд займется этим.
Ученые разгадали загадку шестиугольного шторма на Сатурне (видео)
Исследователи создали компьютерную модель, которая объяснила необычную форму урагана на газовом гиганте.
Ученые считают, что разгадали одну из загадок массивного шторма на Сатурне, который имеет необычную шестиугольную форму. Об этом сообщает SciTechDaily.
Будь всегда в курсе событий вместе с телеграм-каналом Быстрый Фокус.
Шестигранный вихрь – это атмосферное явление, которое интересовало планетологов с момента его открытия в 1980-х годах в рамках американской программы Voyager. Шторм составляет более 30 тыс. км в диаметре и ограничен полосами ветров, дующих до 500 км/ч.
Двое ученых профессор геофизики Джереми Блоксхэм и научный сотрудник лаборатории Блоксхэма в Гарвардском отделении наук о Земле Ракеш Ядав создали модель, чтобы понять, как появился такой вихрь.
Ученые увидели «тигриные полосы» на поверхности спутника Сатурна
«Мы регулярно видим штормы на Земле, и они всегда спиралевидные, иногда круглые, но никогда не имеют шестиугольных сегментов или многоугольников с краями. Это действительно поразительно и совершенно неожиданно. Вопрос в том, как образовалась такая большая система, и как она может сохранять свою форму на протяжении такого количества времени», – говорит Ядав.
В своей статье ученые говорят, что неестественно выглядящий ураган возникает, когда атмосферные потоки глубоко внутри Сатурна создают большие и маленькие вихри (также известные как циклоны). Они окружают более крупный поток, дающий на восток возле северного полюса планета. Внутри него также есть ряд штормов. Более мелкие штормы взаимодействуют с более крупной системой, в процессе защемления струя превращается в шестиугольник.
«Этот ураган кружит вокруг планеты и должен сосуществовать с этими более мелкими штормами. Представьте, что у вас есть резинка, и мы помещаем вокруг нее кучу небольших резинок, а затем сжимаем все вместе. Центральное кольцо будет сжато и образует странную форму с определенным количеством краев. У нас есть более мелкие бури, которые соприкасаются с большими бурями в полярном регионе, и поскольку они должны сосуществовать, им приходится находить для себя место», – отмечают ученые.
Созданная модель предполагает, что шторм имеет глубину в тысячи километров и находится далеко под вершинами облаков Сатурна. Моделирование имитирует внешний слой планеты и показывает лишь около 10% ее радиуса. В течение месяца исследований, компьютерное моделирования показало, что явление глубокой тепловой конвекцией может вызывать атмосферные потоки, которые создают большие полярные потоки, циклоны и гигантский восточный ураган. Когда они смешиваются, наверху образуется неожиданная форма, а поскольку буря образуется глубоко внутри планеты, это делает шестиугольным шторм сильным и устойчивым.
Конвекция – это та же сила, которая вызывает торнадо и ураганы на Земле. Процесс похож на закипание воды в кастрюле: тепло от дна передает на более холодную поверхность, которая начинает бурлить. Считается, что именно подобный процесс вызывает большинство штормов на Сатурне, который являясь газовым гигантом, не имеет твердой поверхности, как у Земли.
Раскрытие тайны невероятных штормов Юпитера
Ураганы случаются не только на Земле; гигантская планета Юпитер также является домом для бурных бурь. На Юпитере, однако, несколько штормов расположены геометрическим узором около Южного полюса газообразной планеты. Космический зонд НАСА Juno сделал изображения этого рисунка в 2019 году, что побудило ученых попытаться узнать больше об этом пятиугольнике или шестиугольнике, образованном штормами.
В материалах Proceedings of the National Academy of Sciences исследователи из лаборатории Энди Ингерсолла, профессора планетологии Калифорнийского технологического института, теперь выяснили, почему эти штормы ведут себя именно так.Математика, которую они использовали для этого, была получена из доказательства британского физика-математика лорда Кельвина, который работал около 150 лет назад.
«Если вы спуститесь ниже вершины облаков, вы, вероятно, найдете жидкие капли дождя, град и снег», — сказал Ингерсолл. «Ветры были бы ветрами ураганной силы. Ураганы на Земле являются хорошим аналогом отдельных вихрей в этих структурах, которые мы видим на Юпитере, но здесь нет ничего более потрясающе красивого».
Бури на Юпитере, как и ураганы на Земле, имеют тенденцию формироваться около экватора, а затем двигаться к полюсам.Однако на Земле они рассеиваются по мере удаления, а на Юпитере они остаются крепкими и полностью сформированными, когда достигают полюсов.
«Разница в том, что на Земле ураганы выходят из теплой воды и натыкаются на континенты», — сказал Ингерсолл. На Юпитере нет земли «, поэтому трение гораздо меньше, потому что не о чем тереться. Просто больше газа под облаками. Юпитер также имеет тепло, оставшееся от его образования, которое сопоставимо с теплом, которое он получает от Солнца, поэтому температура разница между его экватором и его полюсами не так велика, как на Земле.«
«Этих наблюдений недостаточно, чтобы объяснить, почему штормы выстраиваются в геометрическую структуру, когда достигают Южного полюса», — отмечает Ингерсолл. Сатурн, еще один газовый гигант, просто имеет по одной огромной буре на каждом полюсе без геометрического расположения отдельных бурь.
Ученые объединили математику лорда Кельвина с работой, выполненной в 1878 году американским физиком Альфредом Майером. Майер обнаружил, что, когда круглые магниты помещаются в бассейн с водой, они спонтанно образуют геометрическую конфигурацию, точно так же, как штормы на Юпитере.Формы, которые они создавали, зависели от количества магнитов.
«Еще в 19 веке люди думали о том, как вращающиеся частицы жидкости будут организовывать себя в многоугольники», — объяснил Ингерсолл. «Хотя было проведено множество лабораторных исследований этих жидких многоугольников, никто не подумал применить это к поверхности планеты».
С помощью набора уравнений, называемых уравнениями мелкой воды, ученые построили компьютерную модель событий на Юпитере и провели симуляции.
«Мы хотели изучить комбинацию параметров, которая делает эти циклоны стабильными», — сказал ведущий автор исследования и научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли Ченг Ли. «Существуют установленные теории, которые предсказывают, что циклоны имеют тенденцию сливаться на полюсе из-за вращения планеты, и это мы обнаружили в ходе первых пробных запусков».
Они также определили, что если кольцо ветров повернется в направлении, противоположном шторму, антициклоническому кольцу, штормы скорее оттолкнутся, чем сольются.
«Другие планеты обладают гораздо более широким диапазоном поведения, чем то, что вы видите на Земле, — сказал Ингерсолл, — поэтому вы изучаете погоду на других планетах, чтобы проверить свои теории».
Источники: AAAS / Eurekalert! via Caltech, Proceedings of the National Academy of Sciences
9 циклонов с ураганными ветрами 5-й категории
ЗАКРЫТЬНАСА опубликовало изображения, сделанные камерой JunoCam, на которых видно Большое красное пятно Юпитера. НАСА заявляет, что изображения представляют собой первый крупный план культовой красной бури, которая кружится над Юпитером.(13 июля)
Пицца пепперони? Нет, это северный полюс Юпитера, на котором виден центральный циклон и восемь окружающих его циклонов (Фото: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM)
Необычные погодные условия Юпитера продолжают обнаруживаться.
Согласно новому исследованию, опубликованному в среду, над северным и южным полюсами массивной планеты вращаются циклоны странной геометрической формы. По заявлению НАСА, они «не похожи ни на что другое, что встречается в нашей солнечной системе».
Всего над северным полюсом Юпитера было замечено девять циклонов, а над южным — шесть.Скорость ветра местами достигает 220 миль в час, что превышает силу ураганов 5-й категории.
Диаметр каждого циклона составляет несколько тысяч миль.
Новая информация поступает с космического корабля НАСА «Юнона», который находится на орбите вокруг Юпитера с 2016 года. Беспилотный зонд покинул Землю в 2011 году и прошел 1,7 миллиарда миль через Солнечную систему, чтобы достичь планеты.
Задача зонда — узнать больше о происхождении, структуре и магнитосфере планеты. Миссия должна завершиться в июле, но может быть продлена.
Подробные сведения о свойствах Юпитера, включая его гравитационное поле, атмосферные потоки, его внутренний состав и его полярные циклоны, были опубликованы в четырех статьях в выпуске Nature , рецензируемого британского журнала на этой неделе.
Помимо циклонов, ученые также заявили, что пересекающие Юпитер реактивные потоки с востока на запад фактически проникают на тысячи миль под облаками.
«Результат является неожиданным, потому что он указывает на то, что атмосфера Юпитера массивна и простирается намного глубже, чем мы ожидали», — сказал Associated Press Йохай Каспи из Института науки Вейцмана.
Глубина, на которую уходят корни знаменитых зон и поясов Юпитера, десятилетиями оставалась загадкой. Измерения силы тяжести, собранные Juno во время ее близких облетов планеты, теперь дали ответ.
Компьютерное изображение показывает структуру циклонов над южным полюсом Юпитера. (Фото: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM)
Скотт Болтон, главный исследователь Juno из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио, сказал, что «эти удивительные научные результаты являются еще одним примером кривых Юпитера, и свидетельство ценности исследования неизведанного с новой точки зрения с помощью инструментов нового поколения.«
» «Юнона» прошла всего лишь треть пути своей основной миссии, и мы уже наблюдаем зарождение нового Юпитера », — сказал Болтон.
Юпитер, пятая планета в нашей солнечной системе, имеет массу, равную единице. тысячная часть Солнца, диаметр которого более чем в 11 раз больше, чем у Земли, и состоит в основном из газа. Жидкий океан водорода окружает его ядро, а атмосфера состоит в основном из водорода и гелия, заявило НАСА. Густые облака аммиака часто закрывают вид атмосферы.
Последние результаты могут «произвести революцию в нашем понимании внутренней динамики таких планет-газовых гигантов», — сказал Джонатан Фортни, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз.
В статье, сопровождавшей статьи в Nature , Фортни добавил, что ученые могут использовать космический корабль Juno для измерения глубины штормов на Юпитере, таких как знаменитое Большое Красное Пятно.
Содействие: Ассошиэйтед Пресс
Художественная концепция космического корабля Juno на орбите вокруг Юпитера.(Фото: NASA / JPL-Caltech)
Прочтите или поделитесь этой историей: https://www.usatoday.com/story/tech/science/2018/03/07/9-massive-cyclones-category-5-hurricane -wind-speed-discovery-jupiter / 404108002/
Мега-ураганы и чудовищные джеты лежат под облаками Юпитера
Миссия НАСА «Юнона» к Юпитеру — это всего лишь треть пути от этого смелого приключения, и она уже произвела революцию в наших знаниях о юпитере. газовый гигант.
Последние открытия, опубликованные в серии статей в журнале Nature, погружаются глубоко под знаменитые атмосферные водовороты и полосы Юпитера и открывают среду, совершенно чуждую всему, что может предложить наша планета.
Используя данные, собранные с помощью сложного набора инструментов «Юноны», исследователи обнаружили, что штормы Юпитера не ограничиваются верхними слоями атмосферы Юпитера. Они проникают глубоко и действуют намного дольше, чем атмосферные процессы Земли. Подобно компактной серии зубцов в невообразимо большой машине, огромные циклоны также кружатся вокруг северного и южного полюсов, обеспечивая скорость ветра более 220 миль в час (350 километров в час) — скорости ветра, эквивалентные скорости ветра категории 5 на суше. ураган.
«Эти удивительные научные результаты являются еще одним примером шаров кривой Юпитера и свидетельством ценности исследования неизвестного с новой точки зрения с помощью инструментов нового поколения», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь Juno в Юго-Западном исследовательском институте. Сан-Антонио, в заявлении Лаборатории реактивного движения НАСА.
Из всех изображений, опубликованных Juno на сегодняшний день, реконструированные с помощью компьютера инфракрасные изображения атмосферы Юпитера, подобные изображенному выше, особенно впечатляют.Инструмент Juno Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) может измерять тепло планеты, проникающее через атмосферу, исследуя погодные системы на глубине до 45 миль (72 км) днем или ночью.
«До« Юноны »мы не знали, какая погода была у полюсов Юпитера. Теперь мы можем наблюдать полярную погоду вблизи каждые два месяца», — сказал Альберто Адриани, соисследователь Юноны из Института Космическая астрофизика и планетология, Рим, в том же заявлении.»Каждый из северных циклонов почти такой же ширины, как расстояние между Неаполем, Италия и Нью-Йорком, а южные даже больше, чем это. У них очень сильные ветры, достигающие в некоторых случаях скорости до 220 миль в час (350 км / ч). И, наконец, что, возможно, наиболее примечательно, они очень близко друг к другу и долговечны. Ничего подобного мы не знаем в Солнечной системе ».
Вот еще одно открытие, любезно предоставленное Юноной: в отличие от загадочной гексагональной (шестигранной) облачной структуры Сатурна над северным полюсом окруженного кольцами газового гиганта, северные циклоны Юпитера образуют восьмиугольную (восьмиугольную) группу.Кроме того, над южным полюсом планеты сохраняется пятиугольная (пятисторонняя) группировка штормов. Астрономы не уверены в науке, лежащей в основе этих форм, в том, как они взаимодействуют и почему существует разница между атмосферами Юпитера и Сатурна.
И многое другое. Другое исследование с использованием данных гравитационных измерений Juno показывает, что встречные полосы Юпитера представляют собой двумерное представление огромной трехмерной структуры струйного потока глубоко внутри планеты, и эти струи глубоко встроены в мощное гравитационное поле планеты.
«Галилей наблюдал полосы на Юпитере более 400 лет назад, — сказал Йохай Каспи, соисследователь Юноны из Института науки Вейцмана, Реховот, Израиль. «До сих пор мы имели лишь поверхностное представление о них и могли связать эти полосы с особенностями облаков вдоль джетов Юпитера. Теперь, после гравитационных измерений Юноны, мы знаем, насколько глубоко простираются струи и какова их структура под видимым слоем. облака — это как переход от двухмерного изображения к трехмерной версии с высоким разрешением.»
С этими открытиями пришло осознание того, что погодные системы Юпитера простираются намного глубже, чем можно было подумать. Эти погодные системы опускаются на глубину 1900 миль (3000 километров), и этот слой содержит огромное количество материала — что составляет примерно 1 процента массы всей планеты. Для сравнения, наша атмосфера составляет менее одной миллионной массы Земли.
«Юнона» — это всего лишь второй космический корабль, вышедший на орбиту Юпитера, первым из них была миссия НАСА «Галилео», вылетевшая на орбиту газового гиганта. С 1995 по 2003 гг.Юнона прибыла к Юпитеру в 2016 году и может смотреть глубже Галилея, открывая новые загадки, которые, несомненно, будут заняты учеными на долгие годы.
Большое красное пятно Юпитера питается во время небольших бурь
Аппарат НАСА «Вояджер-1» наблюдает за Большим красным пятном Юпитера. Предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
Сильный шторм у экватора газового гиганта уменьшился, но столкновения с серией антициклонов, вероятно, происходят только на поверхности.
Бурный многовековой водоворот Большого Красного Пятна Юпитера был потрясен, но не разрушен серией антициклонов, которые врезались в него за последние несколько лет.
Более мелкие штормы заставляют куски красных облаков отслаиваться, уменьшая при этом более крупный шторм. Но новое исследование показало, что эти нарушения являются «поверхностными». Они видимы для нас, но они лишь поверхностны на красном пятне, не влияя на его полную глубину.
Новое исследование было опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Planets, AGU, посвященном исследованию образования и эволюции планет, лун и объектов нашей Солнечной системы и за ее пределами.
«Сильная завихренность [Большого красного пятна], вместе с его большим размером и глубиной по сравнению с взаимодействующими вихрями, гарантирует его долгую жизнь», — сказал Агустин Санчес-Лавега, профессор прикладной физики в Университете Страны Басков в Бильбао , Испания, и ведущий автор новой статьи. По мере того, как более крупный шторм поглощает эти более мелкие бури, он «получает энергию за счет энергии их вращения».
Красная чешуйка отслаивается от Большого красного пятна Юпитера во время встречи с меньшим антициклоном, как это было видно с помощью камеры JunoCam высокого разрешения космического корабля Juno 12 февраля 2019 года.Хотя столкновения кажутся сильными, ученые-планетологи считают, что в основном это поверхностные эффекты, такие как корка крем-брюле. Предоставлено: AGU / Журнал геофизических исследований: Planets
.Красное пятно сокращается, по крайней мере, последние 150 лет, уменьшившись с примерно 40 000 километров (24 850 миль) в 1879 году до примерно 15 000 километров (9320 миль) сегодня, и исследователи до сих пор не уверены в причинах этого. снижение или, собственно, то, как спот был сформирован в первую очередь.Новые данные показывают, что небольшие антициклоны могут помогать поддерживать Большое красное пятно.
Тимоти Доулинг, профессор физики и астрономии в Университете Луисвилля, эксперт по динамике планетной атмосферы, не участвовавший в новом исследовании, сказал, что «сейчас захватывающее время для Красного пятна».
Бурные столкновения
До 2019 года на более крупный шторм приходила всего пара антициклонов в год, а в последнее время — до двух дюжин в год.«Это действительно сбивает с толку. Это вызывало большую тревогу, — сказал Доулинг.
Санчес-Лавега и его коллеги интересовались, не помешали ли эти относительно небольшие штормы вращение их старшего брата.
Знаковый объект газового гиганта находится недалеко от его экватора, затмевая земные представления о большом сильном шторме в течение как минимум 150 лет с момента его первого подтвержденного наблюдения, хотя наблюдения в 1665 году могли быть связаны с тем же штормом. Большое красное пятно примерно в два раза больше диаметра Земли и движется по периферии со скоростью до 540 километров (335 миль) в час.
«[Большое красное пятно] является архетипом среди вихрей в планетных атмосферах», — сказал Санчес-Лавега, добавив, что шторм — одна из его «любимых особенностей планетных атмосфер».
Циклоны, такие как ураганы или тайфуны, обычно вращаются вокруг центра с низким атмосферным давлением, вращаясь против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном, будь то на Юпитере или на Земле. Антициклоны вращаются противоположно циклонам, вокруг центра с высоким атмосферным давлением.Большое красное пятно само по себе является антициклоном, хотя оно в шесть-семь раз больше, чем меньшие антициклоны, которые с ним сталкиваются. Но даже эти небольшие штормы на Юпитере примерно вдвое меньше Земли и примерно в 10 раз больше крупнейших земных ураганов.
Санчес-Лавега и его коллеги изучили спутниковые изображения Большого Красного Пятна за последние три года, сделанные с космического телескопа Хаббл, космического корабля «Юнона» на орбите вокруг Юпитера и другие фотографии, сделанные сетью астрономов-любителей с телескопами.
Пожиратель бурь
Команда обнаружила, что меньшие антициклоны проходят через высокоскоростное периферийное кольцо Большого Красного Пятна, а затем кружат вокруг красного овала. Более мелкие штормы создают некоторый хаос в и без того динамичной ситуации, временно изменяя 90-дневные колебания долготы Красного пятна и «отрывая красные облака от главного овала и формируя полосы», — сказал Санчес-Лавега.
«Эта группа проделала чрезвычайно тщательную, очень тщательную работу», — сказал Доулинг, добавив, что наблюдаемое нами отслаивание красного материала сродни эффекту крем-брюле с завихрением, заметным на несколько километров на поверхности, которое не исчезает. имеют большое влияние на 200-километровую (125-мильную) глубину Большого Красного Пятна.
Исследователи до сих пор не знают, что привело к сокращению Красного пятна на протяжении десятилетий. Но эти антициклоны могут пока поддерживать гигантский шторм.
«Поглощение [антициклонов] не обязательно является разрушительным; он может увеличить скорость вращения GRS и, возможно, в течение более длительного периода поддерживать ее в стабильном состоянии », — сказал Санчес-Лавега.
Ссылка: «Большое красное пятно Юпитера: сильные взаимодействия с входящими антициклонами в 2019 г.» А. Санчес-Лавега, А.Ангиано-Артеага, П. Инюрригарро, Э. Гарсия-Мелендо, Х. Легаррета, Р. Уэсо, Х. Ф. Санс-Рекена, С. Перес-Ойос, И. Мендикоа, М. Сориа, Х. Ф. Рохас, М. Андрес-Каркасона, A. Prat-Gasull, I. Ordoñez-Extebarria, JH Роджерс, К. Фостер, С. Мизумото, А. Кейсли, К. Дж. Хансен, Г. С. Ортон, Т. Момари и Г. Эйхштадт, 17 марта 2021 г., Журнал геофизических исследований: планеты .
DOI: 10.1029 / 2020JE006686
Почему на Юпитере большое красное пятно?
Сколько планет в нашей солнечной системе вы можете опознать в лицо? Некоторые из них, вероятно, довольно просты.
Например, почти каждый знает, как выглядит Земля. Некоторые считают, что он похож на синий мрамор из-за того, что поверхность Земли покрыта водой.
Многие люди также могут идентифицировать Марс по его фирменному красному цвету. Точно так же уникальные кольца Сатурна позволяют легко запомнить. Те, кто знает, как выглядит Юпитер, часто узнают его, когда видят его Большое красное пятно.
Почему у Юпитера большое красное пятно? Он обгорел на солнце? Инопланетные посетители что-то пролили? Может быть, это океан, наполненный клюквенным соком? Ни одна из этих надуманных идей не приближается к истине, заключающейся в том, что Большое красное пятно Юпитера — это огромная буря.
Большое красное пятно Юпитера делает земные бури ничтожными по сравнению с ними. Самыми крупными и мощными штормами, когда-либо зарегистрированными на Земле, были массивные ураганы, которые простираются на 1000 миль, а скорость ветра достигает 200 миль в час.
Большое красное пятно простирается примерно в 1,3 раза больше Земли, а ветры могут достигать максимальной скорости до 400 миль в час! Шторм бушует на Юпитере по крайней мере 150 лет, а возможно, и 400 лет или больше. Для сравнения: самый продолжительный шторм на Земле, ураган «Джон» в 1994 году, длился 31 день.
Как такая сильная буря может продолжаться и продолжаться так долго? Долголетие Большого Красного Пятна — это фактор самого Юпитера. Юпитер примерно в 1000 раз больше Земли, но состоит в основном из газа. Это означает, что нет такой твердой почвы, как у нас на Земле, чтобы ослабить шторм.
Большое красное пятно также длилось намного дольше, чем другие штормы на Юпитере, поскольку оно расположено между двумя мощными реактивными потоками, движущимися в противоположных направлениях. Ученые утверждают, что шторм похож на вращающееся колесо, застрявшее между лентами конвейера, движущимися в противоположных направлениях.
Несмотря на свою долговечность, Большое красное пятно неуклонно сокращается. В конце 1800-х годов Большое красное пятно было примерно в четыре раза больше Земли. К 1979 году, когда космический корабль «Вояджер-2» пролетел мимо Юпитера, шторм уменьшился примерно до размеров Земли примерно в два раза.
Сегодня Большое Красное Пятно примерно в 1,3 раза больше Земли. Некоторые ученые полагают, что он продолжит уменьшаться и может исчезнуть при жизни сегодняшней молодежи.
С помощью новых фотографий и данных, полученных с космического корабля НАСА «Юнона», ученые сегодня продолжают изучать Юпитер и его Большое красное пятно.Некоторые ученые все еще пытаются выяснить, почему шторм красный. Самая популярная современная теория состоит в том, что космические лучи или ультрафиолетовое излучение Солнца реагируют с гидросульфидом аммония в атмосфере Юпитера.
Как небольшие штормы влияют на Большое красное пятно Юпитера: The Tribune India
Вашингтон, 18 марта
Отнюдь не разрушительная серия небольших штормов, возможно, на самом деле помогает поддерживать Большое красное пятно Юпитера, шторм в южном полушарии газового гиганта с малиновыми облаками, которые вращаются против часовой стрелки со скоростью ветра, превышающей скорость ветра в любой шторм на Земле. .
Большое красное пятно примерно в два раза больше диаметра Земли и движется со скоростью до 540 км / ч по периферии.
«Интенсивная завихренность (Большого красного пятна), вместе с его большим размером и глубиной по сравнению с взаимодействующими вихрями, гарантирует его долгий срок службы», — сказал ведущий автор исследования Агустин Санчес-Лавега, профессор Университета Страны Басков в Бильбао. Испания.
По мере того, как более крупная буря поглощает эти более мелкие бури, она «получает энергию за счет энергии их вращения.«Однако красное пятно сокращается, по крайней мере, последние 150 лет, уменьшившись с примерно 40 000 километров в 1879 году до примерно 15 000 км сегодня, и исследователи до сих пор не уверены в причинах этого уменьшения или в том, как спот сформировался в первую очередь.
Исследование, опубликованное в «Журнале геофизических исследований: планеты», показало, что меньшие антициклоны проходят через высокоскоростное периферийное кольцо Большого Красного Пятна, а затем кружатся вокруг красного овала.
Более мелкие штормы создают некоторый хаос в и без того динамичной ситуации, временно изменяя 90-дневные колебания долготы Красного пятна и «отрывая красные облака от главного овала и формируя полосы», — сказал Санчес-Лавега.
Исследователи до сих пор не знают, что привело к сокращению Красного пятна на протяжении десятилетий. Но эти антициклоны могут пока поддерживать гигантский шторм.
«Поглощение (антициклонов) не обязательно является разрушительным; оно может увеличить скорость вращения GRS (Большого красного пятна Юпитера) и, возможно, в течение более длительного периода, поддерживать его в устойчивом состоянии», — сказал Санчес-Лавега.
Санчес-Лавега и его коллеги просмотрели спутниковые изображения Большого Красного Пятна за последние три года, сделанные с космического телескопа Хаббл, космического корабля «Юнона» на орбите вокруг Юпитера, а также другие фотографии, сделанные сетью астрономов-любителей с телескопами.
Циклоны, такие как ураганы или тайфуны, обычно вращаются вокруг центра с низким атмосферным давлением, вращаясь против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном, будь то на Юпитере или на Земле.
Антициклоны вращаются в направлении, противоположном циклонам, вокруг центра с высоким атмосферным давлением.
Большое красное пятно само по себе является антициклоном, хотя оно в шесть-семь раз больше, чем меньшие антициклоны, столкнувшиеся с ним.
Но даже эти небольшие ураганы на Юпитере примерно вдвое меньше Земли и примерно в 10 раз больше крупнейших земных ураганов.
До 2019 года на более крупный шторм приходила всего пара антициклонов в год, а в последнее время — до двух дюжин в год. IANS
Почему Большое красное пятно Юпитера не умирает
— Это всегда ошибка, — говорит мне Филип Маркус, физик-вычислительный физик и профессор кафедры машиностроения Калифорнийского университета в Беркли в кофейне недалеко от кампуса. «Вы узнаете слишком много вещей. Вот так я по-настоящему увлекся гидродинамикой ».
Это был 1978 год, и Маркус был в первый год своей работы в докторантуре Корнелла, занимаясь численным моделированием солнечной конвекции и лабораторных течений с использованием спектральных методов.Но он хотел изучить космическую эволюцию и общую теорию относительности; Проблема, как сказал мне Маркус, заключалась в том, что никто не видел результатов общей теории относительности в течение своей жизни. В результате «поле как бы немного сжалось само на себя, и поэтому все из общей теории относительности перешли к другим областям».
Также в 1978 году «Вояджер-1» начал отправлять на Землю изображения Юпитера крупным планом. Когда Маркусу требовалось, как он выразился, «расслабиться, расслабиться или что угодно», он подходил к специальной библиотеке рядом со зданием астрофизики и восхищался изображениями Большого красного пятна, сделанными «Вояджером».Шторм бушевал за сотни миллионов миль от нас по крайней мере с 1665 года, когда его впервые заметил Роберт Гук. «Я понял, что почти никто из астрономов не обучался гидродинамике, и я был», — сказал он мне. «И я сказал, что у меня такое же хорошее положение, как и у всех, чтобы начать изучать это».
И он никогда не останавливался. Сегодня он является экспертом по самому известному шторму Солнечной системы. Обладая спортивным телосложением маунтинбайкера, он оживленно отвечал на мои вопросы, часто размахивая руками, чтобы прояснить свои концепции.Он признал, что эта его энергия может поощрять неуклюжесть. «Люди с подозрением относятся ко мне, — сказал он. «Если бы я вошел в лабораторию, я бы сразу все сломал». К счастью, он объяснил: «Мне посчастливилось иметь замечательных друзей-экспериментаторов».
Что вам нравится в Большом красном пятне Юпитера?
Несколько вещей. Люди давно задавались вопросом, почему Большое Красное Пятно существует так долго? Большое красное пятно — это шторм, и мы привыкли к штормам на Земле.Средний ураган длится не более пары недель, и у него есть определенный механизм разрушения: он либо попадает в прохладную воду, что прекращает подачу топлива, либо проходит над сушей, что действительно прекращает его подачу топлива. Торнадо впечатляют, но они очень эфемерны — они длятся всего несколько часов. Так почему же у нас так долго длится Большое красное пятно? Раньше люди говорили: «О, это облака, висящие на вершине горы». Или «Это айсберг в водородном море». Эти теории в значительной степени прекратились примерно в 1979 году, когда «Вояджеры 1 и 2» пролетели над планетой.Никто на самом деле не знал, что это был вихрь, огромный ураган, на один оборот которого уходит около шести дней. Соединенные Штаты попадали бы в Красное пятно пару сотен раз. Я имею в виду, он действительно огромный. Одна из замечательных особенностей миссий «Вояджер» заключалась в том, что они сделали сотни снимков облаков, составляющих Красное пятно, чтобы мы наконец смогли увидеть все это кружащееся вокруг, и именно так мы точно знали, что это вихрь. Никто не знал, что он действительно крутится.
Как началось Великое пятно?
Большое красное пятно, вероятно, началось одним из двух способов: это мог быть большой восходящий шлейф, который ударился о стратосферу и свернулся, образуя вихрь.Если восходящий шлейф может достичь действительно стабильной части атмосферы, он будет распространяться по горизонтали, а когда он начнет распространяться, если он окажется в действительно быстро вращающейся системе, такой как Юпитер, при расширении образуется вихрь. Другая возможность состоит в том, что струйный поток стал нестабильным и начал волнообразные колебания, а когда амплитуда волны стала достаточно большой, она сломалась, создав вихри, которые затем слились вместе.
Я думаю о реактивных течениях как о садах, в которых растут вихри.
Почему он начался на Юпитере, а не где-то еще?
Здесь, на Земле, если вы летите над океаном, вы почти наверняка сможете определить, когда под вами находится остров, потому что наверху висит облако — топографические особенности часто прикрепляют облака к себе. Но на Юпитере нет твердой поверхности, пока вы не дойдете до очень маленького ядра. По сути, это шар жидкости. У вас нет разницы в нагреве между континентами и океанами. У вас нет ветров, прерываемых горными хребтами.У вас нет всего этого беспорядка, поэтому есть действительно хорошо организованный набор струйных потоков. Если у вас есть реактивные течения, вихри образуются естественным образом. У вас есть ветры, идущие в противоположных направлениях, наталкивающиеся друг на друга. Представьте себе шарикоподшипник между двумя противоположно движущимися стенами. Стенки заставляют шарикоподшипник вращаться, а движущиеся в противоположные стороны струи на Юпитере заставляют воздух между ними вращаться. Вихри между реактивными струями устойчивы к ударам чего-либо о них. Если я создаю водоворот в ванне и разбиваю его, вихрь обычно исчезает.Если я сделаю симуляцию большого Красного Пятна на Юпитере, сидящего между зональными ветрами, и ударил его, попробую разбить его пополам, оно снова соберется вместе. Поэтому я думаю о реактивных течениях как о садах, в которых вы хотите выращивать вихри.
Что физически скрепляет Спот?
Я предполагаю, что Красное Пятно сверху вниз находится где-то между 50 и 70 километрами в высоту. Из стороны в сторону примерно 26 тысяч километров. Так что это блин. Точно так же, как с тюбиком зубной пасты, если я сдавлю блин с высоким давлением в его центре, что-то выльется наружу по бокам, сверху и снизу.Известно, что Большое красное пятно имеет высокое давление в центре, но его газы не разбрызгиваются горизонтально с его сторон из-за силы Кориолиса в этих направлениях, а выбрасываются вертикально сверху и снизу. Итак, что может помешать газам разбрызгиваться вертикально? Я знаю единственный способ предотвратить это, если над вершиной Большого Красного Пятна будет плотный холодный покров атмосферы. Это та дополнительная плотность, которая толкает газы в Большом красном пятне обратно вниз.А ниже Большого Красного Пятна должен быть теплый плавучий дно атмосферы, и этот дно не позволяет центру высокого давления выталкивать газы в Большом Красном Пятне вниз и за его дно. Это баланс.
Таким образом, вы можете проводить как численные, так и аналитические расчеты и говорить: «Ну и дела, насколько плотная крышка мне нужна? Насколько плавным должен быть пол, чтобы достичь этого равновесия? » Есть кинетическая энергия, связанная с ветрами вихря, но есть еще и эта дополнительная потенциальная энергия, связанная с холодной плотной крышкой над ней и плавучим теплым полом под ней.В то время как большинство моих коллег, изучающих Большое красное пятно, беспокоятся о кинетической энергии, я говорю: «Нет, нет, нет, ребята, это всего лишь около 16 процентов от нее». Большая часть энергии Большого Красного Пятна находится в потенциальной энергии холодной крышки с высокой плотностью и теплого плавучего пола. Если вы хотите проводить бессонные ночи, беспокоясь о том, что может атаковать Большое Красное Пятно, подумайте о том, что может атаковать его потенциальную энергию.
шторм века: Большое красное пятно Юпитера, расположенное рядом с правым центром, представляет собой впечатляюще стойкий шторм, питаемый реактивными потоками над и под ним, текущими в противоположных направлениях.NASAПочему пятно не рассеивается трением?
Наша интуиция подсказывает, что вихри не существуют вечно, что их рассеивает какое-то трение. Трение может проявляться во многих формах, поэтому люди считали, что одним из способов очень активного уничтожения Красного пятна было трение волн Россби. Волны Россби — это тип волн в атмосфере, которые существуют из-за того, что атмосфера представляет собой вращающуюся сферическую оболочку, а не вращающуюся плоскую плоскость, и они распространены в атмосфере и движутся медленно.Люди думали, что Красное Пятно будет излучать волны Россби, и эти волны Россби будут нести с собой энергию. Когда в атмосфере происходят внезапные ужасные вещи, например, когда два вихря сталкиваются или что-то в этом роде, вы видите выходящие волны Россби. Но обычно, как только вихрь образуется, он прекращает передачу волн Россби, поэтому нет никаких доказательств того, что излучение волн Россби пытается уничтожить красное пятно, которое на самом деле находится в довольно квазиравновесной ситуации.
Что еще могло остановить?
Если вы хотите выяснить, что может атаковать красное пятно и заставить его исчезнуть, вам нужно не только беспокоиться о том, что атакует кинетическую энергию, например о трении; вам также нужно беспокоиться о том, что оказывается более важным — о том, что атакует потенциальную энергию.Причина атаки потенциальной энергии хорошо известна: она называется «радиационное равновесие». Если бы я охладил какую-то область атмосферы Земли, я мог бы вытащить секундомер и сказать: «Хорошо, сколько времени требуется этой холодной области, чтобы нагреться и прийти в радиационное равновесие с окружающей атмосферой?» Или, если бы я где-то образовал небольшую горячую точку, я мог бы вытащить свой секундомер и сказать: «Хорошо, сколько времени потребуется, передавая фотоны и другие вещи, чтобы восстановить равновесие, чтобы больше не было тепловой сигнатуры моей горячей точки. место?» Из расчетов других ученых мы знаем, что в том месте в атмосфере, где находится Большое Красное Пятно, время исчезновения горячих или прохладных пятен составляет около 4 с половиной лет, так что к тому времени дополнительное тепло или дополнительная холодность будут неразличимы — ушел полностью.Итак, мы провели много численного моделирования и, конечно же, если вы поместите этот эффект потепления и охлаждения в нашу компьютерную модель Красного Пятна, Большое Красное Пятно просто исчезнет через 4 с половиной года.
Что поддерживало его работу?
Средняя скорость движения вокруг пятна составляет около пары сотен миль в час. И реактивные потоки также порядка пары сотен миль в час. Но оценки вертикальных скоростей действительно очень малы. Они измеряются в дюймах в час, а не в сотнях миль в час, и из-за этого в основном считались несущественными.Но вертикальные ветры случаются на большой территории и происходят постоянно, и поэтому мы думаем, что они могут быть очень важными. Мы думаем, что то, что пытается разрушить Большое Красное Пятно, — это тепло, которое передается в холодную вершину и выходит из теплого дна, пытаясь восстановить радиационное равновесие. Но мы думаем, что благодаря этой небольшой вертикальной скорости Большое Красное Пятно остается живым, несмотря на радиационный перенос тепла.
Существует эмпирическое правило: когда ветер спускается, он становится теплым, а когда поднимается, он становится холодным.Тепловое излучение с фотонами внутри Большого Красного Пятна пытается уравновесить температуру его крышки и пола с окружающей атмосферой. Это могло бы сделать холодную плотную крышку более горячей, и в конечном итоге она исчезла бы, уничтожив Большое красное пятно.
Если мы не понимаем, как работает Юпитер в нашей солнечной системе, как мы можем выяснить, как работают Юпитеры вокруг других солнц?
Но когда тяжелая крышка начинает рассеиваться, баланс давления теряется. Потеря равновесия позволяет высокому давлению в центре Большого Красного Пятна выталкивать газы вертикально наружу через ослабленную крышку.По мере того, как поднимается ветер, он остывает, в соответствии с нашим практическим правилом, и снова подает холодный воздух к крышке, восстанавливая ее как прохладную тяжелую крышку. Аналогичный процесс происходит с полом Большого Красного Пятна и, в свою очередь, восстанавливает теплый пол внизу, который тепловое излучение пытается разрушить.
Кроме того, восходящий газ, который проходит через рассеивающую крышку, выходит за пределы Большого Красного Пятна, в конечном итоге перестает подниматься и выталкивается наружу горизонтально по области, которая очень велика по сравнению с областью Большого Красного Пятна.Затем он перестает двигаться наружу и спускается. Этот нисходящий газ толкает атомы и молекулы атмосферы, окружающей Большое Красное Пятно, вниз, что значительно снижает их потенциальную энергию. Наконец, газ завершает свое путешествие, возвращаясь домой в центр Большого Красного Пятна. На своем последнем обратном пути домой этот газ собирает потенциальную энергию, которая была высвобождена из атмосферы, окружающей Красное пятно.
Сбор этой энергии — это то, что уравновешивает потерю энергии Большого Красного Пятна из-за теплового излучения.В компьютерном моделировании вы можете фактически измерить направление и величину всех энергий, которые входят и выходят из Большого Красного Пятна, и весь энергетический бюджет очень хорошо сбалансирован. Из-за циркуляции газа в атмосфере вокруг Большого Красного Пятна происходит большой отток потенциальной энергии, но это нормально, потому что солнце восстанавливает радиационное равновесие в этой окружающей области и восстанавливает свою энергию. Итак, в конечном счете, источником энергии, предотвращающим разрушение Большого Красного Пятна, является Солнце.
Какой смысл в изучении атмосферы далекой планеты?
Если мы не понимаем, как работает Юпитер в нашей солнечной системе, как мы можем выяснить, как работают Юпитеры вокруг других солнц? Обнаружение Юпитеров в других солнечных системах сейчас является очень актуальной темой, потому что мы хотим знать, есть ли там другие планеты и могут ли они питать жизнь. Вы должны где-то начинать изучение планет вокруг звезд, отличных от нашего Солнца, и делать глупые ошибки.Так начинаются поля.
Теперь я собираюсь подать жалобу: НАСА — замечательная организация, и я благодарен НАСА за финансирование, которое они предоставили мне и моим коллегам-теоретикам. Но сумма денег, которую они тратят на оборудование — на запуск чего-либо в космос, по сравнению с суммой денег, которую они тратят на анализ данных, которые они получают от этих вещей, очень несбалансирована. Есть масса данных о поездках «Вояджера», собранных 31 год назад, которые до сих пор не проанализированы, и получить финансирование для их изучения очень и очень сложно.Люди говорят: «О нет, вы должны сделать что-то новое и интересное с новыми данными! Вы же не хотите возвращаться и смотреть на столь старые данные ». Но там есть действительно ценные вещи! В Конгрессе продается оборудование. Всем нравится железо. Что действительно нужно НАСА — ненавижу это говорить — так это еще один Карл Саган.