Загадки гигантских планет: новый взгляд на атмосферные ветер
Одной из самых заметных особенностей гигантских планет нашей солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — являются экстремальные ветра, наблюдаемые вокруг их экваторов. В то время как у некоторых из этих планет ветер дует на восток, у других направлен на запад. Впервые международная команда ученых, возглавляемая Лейденской обсерваторией и SRON, смогла объяснить ветры на всех гигантских планетах, использовав одну модель.
Так называемая быстро вращающаяся конвекция в атмосферах гигантских планет может играть ключевую роль в формировании как восточных, так и западных экваториальных течений. Это установила группа астрономов во главе с постдокторантом Керен Дюер-Милнер из Лейденской обсерватории и SRON. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Используя глобальные модели циркуляции, команда обнаружила, что различия в глубине атмосферы могут приводить к образованию восточных потоков на Юпитере и Сатурне и западных на Уране и Нептуне. Система демонстрирует явление, известное как бифуркация: при одинаковых условиях атмосфера может осесть в одно из двух устойчивых состояний — либо с восточными, либо с западными экваториальными ветрами, устанавливая прямую связь между направлением течения и глубиной атмосферы.
Самые быстрые ветры в солнечной системе
На протяжении десятилетий ученые ломали голову над механизмом, который приводит в движение супербыстрые ветры на гигантских планетах; их скорость варьируется от 500 до 2000 км/ч. Эти экваториальные течения являются самыми быстрыми ветрами, когда-либо наблюдаемыми в солнечной системе, и значительно превышают типичные скорости ветра на Земле.
Особенно загадочно то, что у Юпитера и Сатурна ветер дует на восток, в то время как потоки на Уране и Нептуне направлены на запад. Основные факторы, которые могут влиять на эти потоки, предполагаются одинаковыми. Планеты получают мало солнечного света, у них есть умеренный источник внутреннего тепла и они быстро вращаются. Не существует известных сил, которые могли бы объяснить разное направление ветра. До сих пор считалось, что различия в направлениях ветров объясняются различными механизмами их формирования.
Теперь Дюер-Милнер и её коллеги обнаружили, что быстро вращающиеся конвекционные ячейки на экваторе могут действовать как «конвейер» на поверхности, приводя в движение экваториальные течения как на восток, так и на запад в разных планетах. Конвекция — это процесс, при котором тепло может переноситься внутри атмосферы или жидкости благодаря циркуляции. Считается, что это главный процесс, с помощью которого тепло из внутренней части газовых планет переносится к поверхности.
Атмосферы по всей галактике
«Мы надеялись продемонстрировать, что механизм, который, по нашему мнению, действует в газовых гигантах Юпитере и Сатурне, может объяснить экваториальные течения в ледяных гигантах Уране и Нептуне», — говорит Дюер-Милнер. «Нас радует, что мы наконец нашли простое и элегантное объяснение сложного явления». Ученые теперь используют данные с космического аппарата Juno, чтобы найти доказательства существования предложенного механизма в атмосфере Юпитера.
Дюер-Милнер надеется, что их результаты также могут быть применены к планетам за пределами нашей солнечной системы. «Понимание этих ветров критически важно, поскольку это помогает нам постигнуть основные процессы, управляющие атмосферой планет, не только в нашей системе, но и по всей галактике. Это открытие дает нам новый инструмент для понимания разнообразия атмосфер и климатов планет в нашем универсуме», — заключает она.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
