Новое объяснение сокращения Большого Красного Пятна Юпитера

Снимок Юпитера, сделанный Хабблом. Автор: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center) and MH Wong (University of California, Berkeley)

Большое Красное Пятно, расположенное в южном полушарии Юпитера, представляет собой закрученный красно-оранжевый овал высокого давления шириной более 10 000 миль. Он постоянно дует со скоростью более 200 миль в час против часовой стрелки, что технически делает его антициклоном.

И оно сокращалось на протяжении большей части столетия, особенно за последние 50 лет. Хотя ее широтная протяженность осталась относительно постоянной, ее долготная протяженность сократилась с 40 градусов в конце 19 века до 14 градусов в 2016 году, когда космический корабль НАСА «Юнона» прибыл к планете, совершив серию витков.

«Многие люди смотрели на Большое Красное Пятно за последние 200 лет и были очарованы им так же, как и я», — сказал Калеб Кивени, доктор философии. студент Высшей школы искусств и наук Йельского университета и ведущий автор нового исследования в журнале «Икар».

«Многие из этих людей не были профессиональными астрономами — они были просто страстными и любопытными. Это, а также любопытство, которое я вижу в людях, когда говорю о своей работе, заставляет меня чувствовать себя частью чего-то большего, чем я сам».

Отчасти любопытство, связанное с Большим Красным Пятном, связано со многими загадками, которые его окружают, несмотря на то, что оно широко изучалось. Астрономы не знают точно, когда образовалось пятно, почему оно образовалось и даже почему оно красное.

В своем исследовании Кивени, сотрудник Йельского факультета наук о Земле и планетах, и его соавторы, Гэри Лакманн из Университета штата Северная Каролина и Тимоти Даулинг из Университета Луисвилля, сосредоточились на влиянии небольших, кратковременных штормов на окружающую среду. Большое Красное Пятно.

Исследователи провели серию 3D-моделаций пятна, используя модель Explicit Planetary Isentropic-Coordinate (EPIC), атмосферную модель для планетарных приложений, разработанную Даулингом в 1990-х годах. Некоторые из этих симуляций моделировали взаимодействие между Большим Красным Пятном и меньшими штормами различной частоты и интенсивности, в то время как другая группа контрольных симуляций не учитывала небольшие штормы.

Сравнение моделирования показало, что присутствие других штормов усилило Большое Красное Пятно, в результате чего оно стало больше.

«Благодаря численному моделированию мы обнаружили, что, питая Большое Красное Пятно диетой из меньших штормов, которые, как известно, случаются на Юпитере, мы можем модулировать его размер», — сказал Кивени.

Частично исследователи основывали свое моделирование на долгоживущих системах высокого давления, наблюдаемых ближе к дому, в атмосфере Земли. Эти системы, известные как «тепловые купола» или «блоки», регулярно возникают в западных струйных течениях, которые циркулируют в средних широтах Земли, и играют важную роль в экстремальных погодных явлениях, таких как волны тепла и засухи.

Долговечность этих «блоков» связана с взаимодействием с более мелкими, переходными погодными механизмами, включая вихри высокого давления и антициклоны.

«Наше исследование имеет убедительные последствия для погодных явлений на Земле», — сказал Кивени. «Было показано, что взаимодействие с близлежащими погодными системами поддерживает и усиливает тепловые купола, что послужило основанием для нашей гипотезы о том, что подобные взаимодействия на Юпитере могут поддерживать Большое Красное Пятно. Подтверждая эту гипотезу, мы обеспечиваем дополнительную поддержку этому пониманию тепловых куполов на Земле. "

Кивени сказал, что дополнительное моделирование позволит исследователям уточнить новые результаты и, возможно, пролить свет на первоначальное формирование Большого Красного Пятна.

Больше информации: Caleb W. Keaveney et al, Effect of transient vortex interactions on the size and strength of Jupiter's Great Red Spot, Icarus (2024). DOI: 10.1016/j.icarus.2024.116196

Источник: Yale University