Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 15.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Небольшие штормы могли создать знаменитые полярные ураганы Сатурна

Небольшие штормы могли создать знаменитые полярные ураганы Сатурна
shortstoryf

Вот уже в течение десятилетия астрономы с любопытством наблюдают удивительные особенности на полюсах Сатурна. В 2008 году космический аппарат «Кассини» стал изучать эти области и обнаружил, что по сути своей они являются огромными циклонами с размерами, сопоставимыми с Землёй. Учёные оценивают, что эти ураганы в атмосфере Сатурна могут перемещать газы на скоростях до 500 километров в час, а время их существования оценивают в десятки лет. В то время как циклоны на Земле возникают в результате взаимодействия высокой температуры и влажности океанов, на Сатурне ничего подобного, естественно, не существует. Но что тогда может вызвать такие огромные и длительные ураганы?

Сатурн полярный ураган

Полярный ураган Сатурна крупным планом. Источник: Caltech/Space Science Institute

В работе, опубликованной в издании Nature Geoscience, учёные из Массачусетского технологического института, занимающиеся изучением атмосфер различных планет, предположили возможный механизм возникновения полярных циклонов Сатурна. По их мнению, в течение долгого времени слабые и недолгие грозы по всей планете могут сформировать определённый угловой момент (попросту говоря — закрутить) в атмосфере, что, в конечном счете, будет выражено в виде массивного и долгого вихря на полюсах. Для подтверждения этой теории исследователи разработали упрощённую модель атмосферы газового гиганта и смоделировали эффект, который могли бы создать небольшие, но широко распространённые бури и ураганы. В конечном счете, они заметили, что каждый новый ураган заставляет атмосферный газ перемещаться к полюсам Сатурна. Выходит, что в сумме эти небольшие, изолированные друг от друга атмосферные вихри могут создать один долговечный циклон.

Учёные обнаружили, что возможность развития этого циклона зависит от двух параметров: размера планеты относительно средних размеров гроз на ней, и количества энергии, которое остаётся в атмосфере в результате возникновения урагана. Учитывая эти два параметра, удалось предсказать, что Нептун, который так же обладает подобными полярными особенностями, должен быть в состоянии сформировать переходные полярные циклоны, которые периодически появляются и исчезают, в то время как у Юпитера их вообще не должно быть ни одного. Морган О’Нил, автор исследований и сотрудник отдела Земных, атмосферных и планетарных наук говорит, что разработанную им и его коллегами модель в конечном счёте можно использовать для того, чтобы выявлять атмосферные особенности даже у планет вне Солнечной системы. Например, если учёные обнаружат такую же особенность, подобную циклону, у далёкой экзопланеты, то будут в состоянии оценить атмосферные условия практически на всей этой планете.

«Вообще, до того, как мы это впервые увидели, мы никогда не рассматривали возможность возникновения циклона на полюсе. Совсем недавно Кассини рассказал нам о таком явлении», — говорит О’Нил.

Удивительная вещь заключается в том, что подобные полярные ураганы очень сильно озадачивают учёных, так как планета, которая является газовым гигантом, испытывает сильный недостаток важного компонента для возникновения подобных явлений — воды на её поверхности.

«Вы понимаете, у Сатурна нет никакой поверхности вообще. Он просто становится более плотным, по мере того, как вы опускаетесь всё глубже и глубже. Если на небесном теле нет неспокойной, бурлящей воды или поверхности трения, которая позволила бы ветрам уплотняться, так возникают ураганы на Земле, то как можно получить что-то, что выглядит точно так же ан газовом гиганте?», — продолжает Морган.

В качестве ответа на этот вопрос учёные обнаружили ещё одно явление, которое они назвали «бета дрейф», которое заставляет грозы посредством вращения планеты перемещаться к полюсам. Бета дрейф в какой-то степени стимулирует движение ураганов на Земле, не требуя присутствия воды. Дело в том, что, когда шторм формируется, он вращается в одном направлении у поверхности и в противоположном в верхних слоях атмосферы, создавая дипольные вихри. Фактически, когда мы смотрим по телевизору красивые видеоролики мощных циклонов и ураганов из космоса, то, если смотреть на них же только с поверхности Земли, будет видно, что они закручиваются в противоположном направлении.

«Дело в том, что атмосфера планеты в целом так же следует за вращением небесного тела, таким образом, весь этот объём воздуха или газа (если это не Земля) обладает неким угловым моментом», — объясняет О’Нил.

Комбинация вращения планеты и закручивающегося шторма рождает вторичные особенности, которые названы бета спиралями, они как бы обёртываются вокруг урагана и разрывают диполь ровно посередине. После этого верхняя часть диполя начинает перетекать к экватору, а нижняя часть к полюсу. Исследователи разработали похожую модель атмосферы Сатурна и смогли смоделировать сотни ураганов, каждое моделирование длилось в течение нескольких сотен дней, что позволило родиться в модели небольшим ураганам. Было замечено, что множественные ураганы испытывали в течение длительного времени воздействие бета дрейфа и, в конечном счете, накопили достаточно атмосферного вращения, чтобы создать намного больший циклон в полюсах планеты.

«Каждый из этих штормов начинал дрейфовать немного раньше того момента, когда они должны были иссякнуть. Этот механизм означает, что небольшие грозы, быстрые, широко распространённые, но не очень сильные, за длительный период времени могут накопить такой угловой момент, что прямо на полюсе можно получить ужасно сильный циклон».

Сатурн полярный ураган

Полярный ураган Сатурна, общий вид. Источник: Caltech/Space Science Institute

В дополнении ко всему команда учёных исследовала условия, при которых планета не будет формировать полярные циклоны, даже при том, что на ней могут присутствовать грозы и ураганы. Как уже говорилось выше, тот факт, возникнет ли полярный циклон или нет, зависит от энергии, заключённой в атмосфере (полной интенсивности её гроз) и среднего размера этих ураганов относительно размера самой планеты. Определённо, чем большие размеры имеют обычные ураганы относительно планеты, тем более вероятно, что разовьётся полярный циклон. Исследователи применили эти определения к Сатурну, Юпитеру и Нептуну. В случае с Сатурном, его атмосферные условия и штормовая активность явно приводят к возникновению полярных ураганов. Юпитер, напротив, вряд ли когда-либо будет обладать такими атмосферными вихрями, поскольку средние размеры его ураганов ничтожно малы по сравнению с его размерами. А вот исследование Нептуна показало, что полярные циклоны на нём могут существовать, но их можно назвать мимолётными.

«У Сатурна присутствует по интенсивному циклону на каждом из полюсов. Наша модель успешно объясняет и доказывает это. У Юпитера, кажется, нет полярных циклонов, но эта планета имеет иное наклонение относительно Земли, поэтому мы не можем хорошо рассмотреть его полюса. Поэтому, на самом деле мы можем только предположить отсутствие таких ураганов. Но исследователи всячески стремятся это установить. Следующим летом космический аппарат НАСА «Юнона» (Juno) выйдет на орбиту самой большой планеты Солнечной системы и приступит к годовой миссии по картированию и изучению её атмосферы.

«Если то, что мы знаем о Юпитере в настоящее время правильно, то я с уверенностью могу сказать, что никакие полярные циклоны мы на нём не обнаружим», — заключает О’Нил.

По информации Массачусетского технологического института.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google