Содержание
«Juno» раскрыл глубину Большого красного пятна Юпитера
5.7K
Like
Love
Haha
Wow
Sad
Angry
102116
Это дает новое понимание метеорологии Юпитера и ее связи с недрами планеты.
Знаменитое Большое красное пятно Юпитера – буря шириной 16 тысяч километров, которая бушует уже в течение нескольких столетий – уходит в атмосферу гиганта глубже, чем предполагалось. Выводы астрономов основаны на последних данных, полученных космическим аппаратом NASA «Juno», и представлены двумя (раз, два) статьями в журнале Science.
Поразительный вид на Большое Красное Пятно Юпитера и турбулентное южное полушарие.
Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Атмосфера Юпитера изобилует сильными штормами и вращающимися потоками вихрей. Среди них выделяется Большое красное пятно, которое могло бы поглотить Землю целиком. Однако неясно, ограничиваются ли эти явления верхними частями атмосферы планеты или простираются глубже.
В поисках ответа на этот вопрос астрономы проанализировали микроволновые и гравитационные измерения с космического аппарата «Juno», которые позволили лучше понять характеристики атмосферных вихрей Юпитера.
«Juno» и Юпитер. Художественное изображение. Credits: NASA/JPL
«Используя микроволновый радиометр для исследования вертикальной структуры Большого красного пятна, а также двух других штормов, мы выяснили, что они простираются ниже слоя, на котором ожидается конденсация воды и аммиака, то есть уровня облаков планеты», – рассказывает Скотт Болтон, ведущий автор первого исследования из Юго-западного научно-исследовательского института (США).
По мнению ученых, это предполагает наличие мелкомасштабных динамических процессов, таких как осадки и нисходящие потоки, на гораздо более глубоких уровнях, чем считалось ранее.
Анимация, показывающая движение облаков в Большом красном пятне Юпитера. Credit: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald
Во второй работе астрономы проанализировали гравитационные замеры в области Большого красного пятна, что позволило точнее определить его глубину. Они обнаружили, что, хотя гигантский шторм простирается глубоко в атмосферу, он все же намного мельче, чем окружающие и питающие его зональные потоки, которые уходят намного глубже.
«Согласно полученным данным, глубина Большого красного составляет не более 500 километров, в то время как окружающие его потоки простираются до глубин, приближающихся к 3 тысячам километров», – заключила Марзия Паризи, ведущий автор второго исследования из Лаборатории реактивного движения NASA.
определить автоматически
Закрыть
Большое Красное Пятно Юпитера меняется и уменьшается в размерах / Хабр
Планета-гигант Юпитер отличается от всех прочих не только своими размерами.
Астрономы уже давно выделяют ее, поскольку около экватора можно наблюдать интересный природный феномен, который получил название Большое Красное Пятно. Это, насколько можно понять, гигантский ураган, который настолько большой, что туда без проблем войдет несколько таких планет, как наша Земля.
Астрономы наблюдают пятно уже несколько столетий, и оно является отличительной особенностью планеты. Несмотря на то, что ураган существует многие века, он появился не так давно (по космическим меркам) и вскоре может рассосаться. Примерно так, как утихают самые злобные земные ураганы. Сейчас Пятно уменьшается в размерах, меняет свой цвет. Ученые полагают, что оно может рано или поздно исчезнуть, хотя и не берутся прогнозировать сроки полного исчезновения феномена.
Некоторые эксперты дают прогноз о полном стирании Пятна с лика Юпитера в течение последующих 10-20 лет. Как бы там ни было, если даже оно и исчезнет, у человечества остались качественные фотографии этого феномена благодаря зонду Juno, запущенного в космос агентством НАСА и сделавшего свои снимки в июле 2017 года.
Juno сфотографировал Юпитер в момент минимального сближения с ним. Уровень детализации снимков почти что невероятный — во всяком случае, до этого момента у астрономов не было подобных фотографий. Расстояние, с которого были сделаны снимки — всего 9010 километров. В момент фотографирования аппарат находился прямо над пятном.
«В течение сотен лет разные ученые наблюдали за ним, удивлялись и обсуждали природу Большого Красного Пятна», — заявил тогда Скотт Болтон, глава проекта Juno из Юго-Западного Исследовательского института в Сан-Антонио. «Сейчас у нас есть лучшие за всю историю фотографии этого шторма. Анализ данных, не только снимков, займет некоторое время, но это позволит пролить свет на прошлое, настоящее и будущее Большого красного пятна».
Как и говорилось выше, ученые наблюдают за пятном уже давно — по крайней мере, с 1600 года. Максимальное время существования земного урагана — 31 день. Размер пятна — 40 тысяч километров в длину и 13 тысяч — в ширину. Кстати, красный цвет пятна пока так и не получил исчерпывающего объяснения.
Возможно, причина в химических соединениях, основной которых является фосфор. На планете есть и другие пятна иных цветов.
Что касается уменьшения шторма в размерах, то об этом известно еще с 2015 года. Тогда объект был сфотографирован при помощи Wide Field Camera 3 телескопа «Хаббл». Снижение размеров пятна происходит довольно медленно. Так, с 2014 по 2015 год объект диаметр его стал меньше всего на 240 километров. Кстати, в самом центре пятна есть туманное «волокно», которое проходит сквозь весь вихрь. Скорость ветра в урагане- 540 километров в час.
То, что БКП (Большое Красное Пятно) может рано или поздно исчезнуть — факт. Дело в том, что такие события в Солнечной системе уже происходили. На Нептуне некогда было такое же пятно, его сфотографировал «Вояджер 2», когда пролетал неподалеку. Но пятна уже не было в 1994 году, когда вступил в строй «Хаббл», начавший делать детальные снимки объектов Солнечной системы.
Астрономы пока не понимают, что именно может поддерживать в урагане жизнь столько времени (хотя исследования на эту тему, конечно, ведутся очень давно).
Что касается причины появления пятна, то здесь два варианта. Один — восходящий поток газа, который дошел до стратосферы планеты, и получился вихрь. Если восходящий поток доходит здесь до стабильного слоя атмосферы, то распространяется горизонтально. Ну а поскольку Юпитер очень быстро вращается, то распространение приводит к образованию вихря. Второй вариант — струйное течение в атмосфере, которое потеряло стабильность. В итоге начались волновые колебания, а после волна распалась, образовав небольшие вихри, впоследствии объединившиеся в единую систему.
Насчет времени исчезновения пятна есть несколько предположений. Одно из них было упомянуто выше. Согласно еще одному, высказанному Эми Саймон из НАСА, объект исчезнет через 70 лет. Проблема в том, что пятно «функционирует не так, как должно бы, не так, как мы можем предположить». По мнению Саймон, через 10-20 лет ураган может приобрести форму окружности, а затем уже начать сокращаться ускоренными темпами.
Большое красное пятно | Факты, размер и определение
Большое красное пятно , долгоживущая огромная грозовая система на планете Юпитер и наиболее заметная особенность ее видимой облачной поверхности.
Обычно он красноватого цвета, слегка овальной формы и имеет ширину примерно 16 350 км (10 159 миль) — достаточно большой, чтобы поглотить Землю. Оно перемещается по долготе относительно облаков по мере вращения Юпитера, но остается в центре примерно на 22° южной широты. в котором пятно сидит. Само Большое Красное Пятно постоянно наблюдается с 1878 года, когда оно было описано американским астрономом Карром Уолтером Притчеттом. Возможно, это та же буря, что и так называемое «Постоянное пятно», которое было открыто в 1665 году итальянским астрономом Джан Доменико Кассини и последний раз наблюдалось в 1713 году. Подробные наблюдения и измерения были сделаны космическими аппаратами «Вояджер» и «Галилео». При наблюдении в телескопы с Земли его цвет из года в год меняется от лососево-красного до серого, когда он может неотличимо сливаться с окраской окружающих облачных поясов. Снимки с космического корабля с высоким разрешением показали, что розоватый облачный слой объекта может время от времени перекрываться высотными белыми облаками, создавая серое впечатление, наблюдаемое с Земли.
В конце 19го века длина пятна составляла около 48 000 км (30 000 миль), и с тех пор пятно сокращается. Космический аппарат «Вояджер» измерил длину пятна в 23 000 км (14 500 миль) в 1979 году. С 2012 года пятно стало более круглым и сокращается более быстрыми темпами, примерно на 900 км (580 миль) в год.
Викторина «Британника»
Космическая одиссея
«Далеко». «Космический». «Не от мира сего». Возможно, вы слышали сленг, но много ли вы знаете о космосе… кадет? Запустите эту викторину и начните свое путешествие по планетам и вселенной.
В метеорологическом отношении Большое Красное Пятно представляет собой систему антициклонической циркуляции, то есть центр высокого давления в южном полушарии планеты. Камеры, установленные на космических кораблях «Вояджер-1» и «Вояджер-2», показали в 1979 году, что вся система вращается против часовой стрелки с периодом около семи дней, что соответствует скорости ветра на ее периферии 400 км (250 миль) в час. Источник красного окрашивания неизвестен; предложения варьируются от соединений серы и фосфора до органических материалов, любое из которых может быть образовано разрядами молнии или фотохимическими реакциями на большой высоте.
Большое красное пятно простирается намного выше основных облачных слоев Юпитера.
Большое Красное Пятно не привязано к какой-либо твердой поверхности — Юпитер, скорее всего, полностью жидкий. Вместо этого он вполне может быть эквивалентом гигантского урагана, питаемого конденсацией воды, аммиака или того и другого на более низких уровнях атмосферы Юпитера. В качестве альтернативы он может черпать энергию из меньших водоворотов, которые сливаются с ним, или из высокоскоростных течений по обе стороны от него. Его замечательная долговечность, несомненно, является результатом его размера, но точная теория, объясняющая как его источник энергии, так и его стабильность, еще предстоит разработать.
Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена Эриком Грегерсеном.
Миссия
раскрывает глубину и структуру уменьшающегося красного пятна и красочных полос планеты
Миссия НАСА «Юнона», работающий на солнечной энергии робот-исследователь Юпитера, завершила свою пятилетнюю основную миссию по раскрытию внутреннего устройства самой большой планеты Солнечной системы .
С 2016 года космический корабль пролетает в пределах нескольких тысяч километров от красочных вершин облаков Юпитера каждые 53 дня, используя тщательно подобранный набор инструментов, чтобы заглянуть в планету глубже, чем когда-либо прежде.
Самые последние результаты этих измерений были опубликованы в серии статей, раскрывающих трехмерную структуру погодных систем Юпитера, включая его знаменитое Большое Красное Пятно, многовековой шторм, достаточно большой, чтобы поглотить Землю целиком. .
До Юноны десятилетия наблюдений выявили знаменитый полосатый вид атмосферы Юпитера с белыми полосами, известными как зоны, и красно-коричневыми полосами, известными как пояса. Полосы разделены мощными ветрами, дующими с востока на запад, известными как струйные течения, и перемежаются гигантскими вихрями, такими как красное пятно.
Но ученые давно подозревали, что эти погодные условия — лишь верхушка айсберга, и что скрытые и непредвиденные явления могут формировать атмосферу глубоко под пеленой облаков.
В отличие от Земли, у атмосферы Юпитера нет поверхности, поэтому ее можно рассматривать как бездонную бездну.
У Юноны есть три способа заглянуть под водоворот этих облачных верхних слоев. Он может измерять крошечные изменения гравитации Юпитера, чтобы ощущать распределение массы вплоть до размытого ядра. Он может измерять магнитное поле Юпитера, чтобы определять потоки в глубоких намагниченных слоях жидкости. И он может использовать микроволновый свет, чтобы смотреть прямо сквозь облака.
Большое Красное Пятно
Большому Красному Пятну Юпитера в последние годы пришлось нелегко. Оно неуклонно сжималось в направлении восток-запад в течение десятилетий, а недавние встречи с более мелкими вихрями привели к тому, что из самого пятна вытягивались огромные хлопья красноватого материала. Эти отслаивающиеся события, хотя и неприятные для поклонников самого известного шторма в Солнечной системе, кажутся поверхностными, затрагивая только красноватые дымки, которые сидят на вершине вихря.
Большое красное пятно Юпитера в PJ18 (2019 г.), показывая большие хлопья красного вещества к западу (слева) от вихря.
NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Кевин М. Гилл
Но любители бури могут утешиться последними находками Юноны. В 2017 году Юнона смогла наблюдать красное пятно в микроволновом свете. Затем, в 2019 году, когда «Юнона» летела над вихрем со скоростью более 200 000 километров в час, сеть дальнего космоса НАСА отслеживала скорость космического корабля с расстояния в миллионы километров. Были обнаружены крошечные изменения размером всего 0,01 миллиметра в секунду, вызванные гравитационной силой массивного пятна.
Путем моделирования этих микроволновых и гравитационных данных мы с коллегами смогли определить, что знаменитый шторм имеет глубину не менее 300 км, а может быть, и 500 км. Это глубже, чем ожидаемый формирующий облака «погодный слой», который простирается примерно на 65 км ниже поверхности, но выше, чем струйные течения, которые могут простираться до 3000 км.
Чем глубже корни, тем больше вероятность того, что Красное пятно сохранится в ближайшие годы, несмотря на поверхностные удары, которые оно получает от проходящих штормов.
Чтобы оценить глубину, скажем, что Международная космическая станция находится на орбите примерно в 420 км над поверхностью Земли. Тем не менее, несмотря на эти новые открытия, пятно все еще может быть «блинообразной» структурой, плавающей в бездонной атмосфере, причем ширина пятна составляет 12 000 км, что в 40 раз превышает его глубину.
Тайна поясов и зон
В облачном погодном слое микроволновые антенны Юноны увидели ожидаемую структуру поясов и зон. Холодные зоны казались темными, что указывало на присутствие газообразного аммиака, который поглощает микроволновый свет. И наоборот, полосы были яркими в микроволновом свете, что соответствовало отсутствию аммиака. Эти яркие и темные полосы в погодном слое идеально совпадали с ветрами выше, измеренными в верхней части облаков. Но что происходит, когда мы копаем глубже?
Пояса и зоны Юпитера, наблюдаемые в микроволновом свете, по сравнению с цветами верхних облаков (слева) и ветрами над верхними облаками (справа).
Предоставлено: NASA/JPL/SwRI/Univ. Лестер
Температура атмосферы Юпитера как раз подходит для формирования водяного облака примерно на 65 км ниже вершин облаков. Когда Юнона заглянула в этот слой, она обнаружила нечто неожиданное. Пояса стали темными в микроволновом диапазоне, а зоны — яркими в микроволновом диапазоне. Это полная противоположность тому, что мы видели в более мелководных облачных регионах, и мы называем этот переходный слой «йовиклиной» — примерно на 45–80 км ниже видимых облаков.
«Клайн» — это слой внутри жидкости, свойства которого резко изменяются. Земные океаны имеют термоклин, отделяющий смешанные поверхностные воды от холодных и глубоких подземных вод. Это не новая идея — легендарный писатель-фантаст Артур Кларк предсказал полет воздушного шара Kon Tiki вниз в атмосферу Юпитера в своем рассказе 1971 года «Встреча с Медузой». Он описывает воздушный шар, летящий вниз к термоклину Юпитера и связанной с ним гряде облаков.
Джовиклина может отделять неглубокий слой погоды, формирующий облака, от глубокой пропасти внизу. Этот неожиданный результат означает, что что-то перемещает весь этот аммиак.
Ленточный конвейер?
Одна из возможностей состоит в том, что каждый струйный поток связан с «ячейкой циркуляции», климатическим явлением, которое перемещает газы посредством потоков поднимающегося и опускающегося воздуха. Подъем может вызвать обогащение аммиака, а опускание – истощение аммиака. Если это правда, то в каждом полушарии было бы около восьми таких клеток кровообращения. На Земле наблюдаются аналогичные явления — ячейка Хэдли, названная в честь английского физика и метеоролога Джорджа Хэдли, в тропиках и клетки Феррела, названные в честь американского метеоролога Уильяма Феррела, в средних широтах влияют на погоду и климат Земли.
Другие метеорологические явления могут быть причиной перемещения аммиака в этой глубокой атмосфере. Например, сильные штормы в поясах Юпитера могут образовывать кашицеобразные аммиачно-водные градины (известные как «мушболы»), которые истощают запасы аммиака в мелководных поясах, прежде чем опуститься вглубь, и в конечном итоге испарившись, обогащая пояса на больших глубинах.