Загадка штормов на Юпитере и Сатурне решена: почему на одинаковых планетах они разные (видео)
Две самые большие планеты в Солнечной системе, Юпитер и Сатурн, имеют много общего. Они состоят из очень похожего вещества, вращаются с одинаковой скоростью и выделяют внутреннее тепло аналогичным образом. Однако есть различие между этими планетами, которое долгое время ставило ученых в тупик: огромные атмосферные штормы, которые кружат над их северными полюсами. На Сатурне на северном полюсе находится один огромный шторм, а на Юпитере — огромный шторм окружен восемью маленькими. Ученые считают, что они нашли решение загадки, почему эти штормы отличаются. Все сводится к тому, как формируются штормы и как они соединяются с внутренним пространством планеты. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, пишет ScienceAlert.
На Юпитере и Сатурне, двух газовых гигантах, бушуют турбулентные штормы и мощные ветры, а также есть плотные облака. Исследования двух планет с помощью космических аппаратов показали, что несмотря на то, что Юпитер и Сатурн имеют много общего, их полярные штормы отличаются. Долгое время это оставалось загадкой, но теперь появилось ее возможное решение.
Ученые разработали модель динамики поверхностной жидкости, чтобы воспроизвести вихри, наблюдаемые на обеих планетах. Хотя полярный вихрь по своей природе трехмерный, ученые предположили, что они могут точно представить эволюцию вихря в двух измерениях, поскольку быстрое вращение Юпитера и Сатурна обеспечивает равномерное движение вдоль оси вращения.
На газовых гигантах гигантские штормы рождаются из более мелких движущихся строительных блоков, которые постепенно увеличиваются в размерах. Но их конечный размер определяется различными ограничениями, включая глубину слоев атмосферы, силу воздействия на атмосферу (явление, и скорость рассеивания трения. Ученые обнаружили, что порядок достижения этих ограничений существенно влияет на вихревые структуры, возникающие на видимой поверхности атмосферы газовых гигантов.
Моделирование показало, что вихревые структуры и то, образует ли планета один или несколько полярных штормов, сводятся к одному главному свойству: "мягкости" основания вихря, которая связана с составом его внутренней структуры. Ученые сравнивают отдельный вихрь с вращающимся цилиндром, проходящим через многочисленные атмосферные слои планеты. Когда основание этого закручивающегося цилиндра состоит из более мягких и легких веществ, любой образующийся вихрь может вырасти лишь до определенного размера. В конечном итоге, такая структура может позволить существование множества меньших вихрей, подобных тем, что существуют на Юпитере. В противоположность этому, если основание вихря состоит из более твердого и плотного вещества, он может значительно увеличиться в размерах и впоследствии поглотить другие вихри, образовав один единый массивный шторм, подобный гигантскому шторму на Сатурне.
Атмосфера Юпитера достаточно глубока и энергична для образования множества вихрей, но ранняя турбулентность препятствует их слиянию в один большой вихрь, поэтому они проявляются в виде удивительной "пиццы пеперони", говорят ученые.
Напротив, атмосфера Сатурна имеет более глубокую слоистую структуру. Там либо более слабое воздействие уменьшает глубокую турбулентность, либо большая часть энергии теряется из-за трения, либо сочетание обоих факторов устраняет барьер, препятствующий слиянию вихрей, так что все штормы сливаются в один.