Астрономія
Астрономія

Глибока конвекція створює вихори на Юпітері та Сатурні

Астрономи дослідили механізм формування вихорів на Юпітері та Сатурні і визначили, що основну роль у них відіграє глибока планетарна конвекція. Про це вони пишуть у журналі Science Advances. Тривимірне моделювання демонструє, що обертальна турбулентна конвекція генерує глибокі циклони та антициклони, а глибоке планетарне динамо створює у вищому шарі атмосфери додаткові антициклони, які можуть бути настільки ж великі, як Велика червона пляма Юпітера.

Що відомо про механізми формування вихорів Юпітера і Сатурна?

На поверхнях Юпітера та Сатурна присутні зональні струменеві потоки, шторми та вихори. Їхні моделювання дозволяють дізнатись про те, який механізм їх формує та як вони пов’язані із глибинними шарами атмосфер газових гігантів. Окрім добре відомих та постійних структур, таких як шестикутний шторм на Сатурні та Велика червона пляма на Юпітері, на цих планетах у різних широтах є численні компактні завихрення різного розміру та часу існування. Існує різкий контраст у кількості великих завихрень (діаметром більше 1000 кілометрів) між двома планетами: близько 200 на Юпітері, тоді як на Сатурні таких лише від 10 до 50. Також вихори присутні на полюсах цих газових гігантів або дуже близько до них. Найбільші вихори на Юпітері належать до антициклонів, тоді як атмосфера Сатурна не має сильного ухилу до антициклонів.

Яке дослідження провели вчені?

Враховуючи загальні особливості внутрішнього простору планет-гігантів, дослідники створили два моделювання умов на Юпітері та Сатурні на основі сферичних оболонок їхніх атмосфер. Спершу вони розглянули динаміку в тонкій оболонці, де відбувається конвекція шарів атмосфери, але вплив магнітного поля слабкий. Симуляція показала циклони, зональні струмені та антициклони, що спонтанно утворюються як на Юпітері, так і на Сатурні. Наступне моделювання продемонструвало, що відбувається, коли гідродинамічний шар атмосфери безпосередньо взаємодіє з іншим шаром, де електропровідність досить велика, щоб забезпечити генерацію магнітних полів. Така симуляція виявила новий механізм творення вихорів, коли шлейфи, що виникають у глибокому динамо-шарі, збуджують антициклони виключно у верхньому шарі атмосфери.

Дослідники припускають, що деякі з погодних умов на обох планетах, ймовірно, зумовлені зональними струменевими потоками та процесами під їхньою поверхнею. Моделювання також показують, що знаменита Велика червона пляма могла утворитися, коли динамо-область планети розпочала процеси, що призвели до утворення великих антициклонів в її атмосфері.


Фото в анонсі: NASA / SwRI / MSSS / Seán Doran