Полярная погода на Юпитере и Сатурне намекает на различия внутри планет

Атмосфера газовых гигантов оказалась чувствительной к тому, что скрыто внутри. Полярные вихри отражают плотность и состав глубинных слоев планет.

Вихревые структуры, а также их количество, определяется «мягкостью» основания вихря. Слева показано моделирование, в результате которого образуется несколько вихрей, а справа — моделирование, в результате которого образуется только один вихрь

Источник: Массачусетский технологический институт

За прошедшие годы пролетающие мимо космические аппараты наблюдали загадочные погодные явления на полюсах Юпитера и Сатурна. У Юпитера вокруг полюса вращаются восемь гигантских вихрей, собранных вокруг центрального. У Сатурна — один огромный полярный вихрь с устойчивой шестиугольной формой. Учитывая, что обе планеты во многом похожи — они примерно одинакового размера и состоят из одних и тех же газообразных элементов — резкое различие в их полярных погодных условиях долгое время оставалось загадкой.

Исследование ученых Массачусетского технологического института, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагает объяснение эволюции этих двух разных систем. Это может также уточнить, что может скрываться под облаками, глубоко внутри них.

Инфракрасное трехмерное изображение северного полюса Юпитера демонстрирует циклоны и антициклоны

Источник: Массачусетский технологический институт

Авторы смоделировали поведение потоков на быстро вращающемся газовом гиганте и проследили, как из случайных движений со временем формируются полярные вихри. В одних условиях вихри сливались в один гигантский, как на Сатурне. В других — сохранялась система из нескольких крупных вихрей, как на Юпитере. Разницу определяло то, насколько «мягким» является основание вихря, то есть слои вещества под атмосферой.

Вихрь можно представить как вращающуюся колонну, проходящую через атмосферу. Если ее основание состоит из более легкого и подвижного материала, вихрь не может вырасти до планетарных масштабов. Тогда на полюсе одновременно существуют несколько крупных вихрей. Если же основание плотнее и жестче, вихрь способен разрастаться, поглощать соседние структуры и в итоге занять весь полюс.

Модель хорошо согласуется с данными космических миссий. На Юпитере диаметр каждого полярного вихря — около 5 тысяч км. На Сатурне один шестиугольный вихрь достигает примерно 30 тысяч км. Быстрое вращение обеих планет позволило исследователям упростить расчеты до двух измерений без потери точности и проверить сотни сценариев.

Эти указывают на возможные различия в недрах планет. Сатурн, вероятно, содержит более плотные и тяжелые компоненты, чем Юпитер. Получается, что рисунок вихрей на поверхности — это отражение процессов, происходящих глубоко внутри газовых гигантов.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что россияне наблюдали яркое полярное сияние, одно из сильнейших в XXI веке.