Вокруг Юпитера и его 79 спутников уже более пяти лет обращается космический аппарат НАСА "Юнона" (Juno). Эта автоматическая межпланетная станция регулярно отправляет изображения самой большой планеты в Солнечной системе исследователям на Земле.
"Юнона" — первый космический аппарат, сделавший снимки полюсов Юпитера. Ранее спутник обращался вокруг экваториальной области планеты, обеспечивая вид на знаменитое Красное Пятно планеты .
Изучив эти снимки, океанографы описали сильную турбулентность на полюсах Юпитера и физические силы, приводящие в движение знаменитые огромные циклоны газового гиганта.
Поясним, что некоторые из них могут достигать двух тысяч километров в диаметре!
Ведущий автор нового исследования Лиа Зигельман (Lia Siegelman) из Калифорнийского университета в Сан-Диего решила продолжить исследование после того, как заметила сходство "рисунка" циклонов на полюсах Юпитера с океанскими вихрями, которые она изучала в аспирантуре.
Опираясь на богатую коллекцию изображений и принципы геофизической гидродинамики, Зигельман и её коллеги получили доказательства давней гипотезы о том, что юпитерианские циклоны приводят в движение конвекционные процессы с участием влаги — процесс переноса более горячего и менее плотного вещества в верхние слои атмосферы, интенсивность которого определяется испарением влаги.
Разнообразие атмосферных вихрей Юпитера, от гигантских циклонов до так называемых "жемчужных нитей" и более мелких бурь, напомнило Зигельман турбулентность, которую можно встретить в земных океанах. Это сходство особенно заметно, к примеру, на спутниковых снимках цветения планктона, отметила автор исследования.
Зигельман говорит, что понимание энергетической системы Юпитера, планеты, которая в разы крупнее Земли, поможет понять физические механизмы, действующие и на нашей планете.
"Возможность изучать планету, которая находится так далеко, и обнаруживать законы физики, которые также действуют на ней, захватывает, – сказала она. – Напрашивается вопрос, справедливы ли эти процессы и для нашей собственной планеты?"
Зигельман и её коллеги проанализировали массив инфракрасных изображений, на которых запечатлена северная полярная область Юпитера и, в частности, скопление полярных вихрей.
По изображениям исследователи смогли рассчитать скорость и направление ветра. Для этого нужно было отследить движение облаков по разным снимкам.
Затем команда изучила инфракрасные изображения с точки зрения толщины облаков. Горячие области соответствовали тонким облакам: через них в космос устремляется больше тепла (инфракрасного излучения) Юпитера. Холодные регионы на тепловой карте соответствовали плотному облачному покрову, скрывающему от нас Юпитер.
Результаты изучения дали исследователям ключ к разгадке энергетического баланса этой монструозной системы.
Исходя из того, что облака Юпитера формируются, когда более горячий и менее плотный "воздух" поднимается вверх, исследователи обнаружили, что быстрый восходящий поток "воздуха" внутри облаков действует как источник энергии, питающий крупные циркумполярные (находящиеся неподалёку от полюсов) и полярные циклоны.
Зонд "Юнона" позволил учёным впервые взглянуть на эти большие полярные и приполярные циклоны: восемь из них располагаются на северном полюсе Юпитера и пять — на его южном полюсе.
Они присутствовали на самых первых снимках, сделанных "Юноной" по прибытии к Юпитеру в 2016 году. Поэтому авторы работы не уверены, как они возникли и как долго циркулируют, но теперь учёные знают, что источником энергии для них является конвекция влаги.
Исследователи впервые выдвинули гипотезу об этом способе передачи энергии, когда заметили в юпитерианских бурях молнии. На Земле для появления молний необходимы высокие (или как говорят учёные, хорошо развитые по вертикали) грозовые облака, которые образуются именно благодаря подъёму в верхние слои атмосферы тёплого и влажного воздуха.
Аппарат Juno будет обращаться вокруг Юпитера до 2025 года, продолжая дарить исследователям и всем любителям космоса новые качественные изображения планеты и её обширной системы спутников.
Результаты этого исследования международной группы учёных были опубликованы в издании Nature Physics.
Ранее мы сообщали о первых детальных снимках Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера, также сделанных "Юноной".
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
