У Земли и Юпитера мало общего. Одна — относительно небольшая, каменистая и пригодная для жилья. Другой огромен, и на нем бушуют колоссальные бури. Тем не менее, если посмотреть на некоторые спутниковые снимки цветения морского фитопланктона на Земле, а также на фотографии атмосферной турбулентности на полюсах Юпитера, их будет трудно отличить друг от друга.
Что удивительно, установить эту связь помог ученый-океанолог.
«Когда я увидел богатство турбулентности вокруг юпитерианских циклонов со всеми нитями и более мелкими водоворотами, я вспомнил турбулентность, которую мы видим в океане вокруг водоворотов», — говорит океанограф Лия Сигельман (Институт океанографии Скриппса, США). — Это особенно заметно, например, на спутниковых снимках цветения планктона в высоком разрешении».
Вихри на Земле и Юпитере. (NASA OBPG OB.DAAC/GSFC/Aqua/MODISImage/Gerald Eichstädt)
Некоторое время назад в качестве механизма турбулентности Юпитера была предложена влажная конвекция, но у специалистов не было доступа к подробным данным, необходимым для подтверждения их гипотезы. А потом к Юпитеру прибыл зонд «Юнона» — его орбита вокруг газового гиганта проходила рядом с полюсами. Это позволило ученым впервые детально рассмотреть турбулентные регионы.
Исследователи увидели своеобразные скопления циклонов диаметром 5000 километров с более мелкими вихрями и нитями на расстоянии от 100 до 1600 километров.
Инфракрасные изображения позволили увидеть температуру этих изображений; горячие регионы выглядят как тонкие облака, а холодные — как более пышные.
Турбулентность на Земле и Юпитере. ( NASA OBPG OB.DAAC/GSFC/Aqua/MODISImage/JPL/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt )
Такой уровень детализации позволил команде выяснить, как возникает турбулентность. Специалисты обнаружили, что быстро поднимающиеся конвективные апвеллинги горячего, менее плотного воздуха из очагов на расстоянии менее 100 километров в поперечнике передают энергию вверх в гигантские циклоны, питая и поддерживая их.
Такой тип передачи энергии не наблюдался ни на одной другой планете. Интересно, что это напоминает идеализированные исследования быстро вращающейся конвекции Рэлея-Бенара. Это конвекция, при которой горизонтальный нижний слой жидкости нагревается и поднимается в более холодный верхний слой. Это сходство поддерживает модель влажной конвекции в юпитерианских полярных циклонах.
Исследование команды опубликовано в журнале Nature Physics .
11.01.2022
Елена Краснова
Нет комментариев