Введение

Погода на полюсах Юпитера и Сатурна уже долгое время привлекает внимание ученых и любителей астрономии. Эти два гиганта, несмотря на свои схожие размеры и состав, демонстрируют поразительные различия в своих атмосферных явлениях. В этой статье мы рассмотрим, как полярные вихри на этих планетах могут нам рассказать о том, что скрыто в их недрах.

Уникальные полярные вихри

Астрономы, изучая атмосферные условия на Юпитере и Сатурне, обнаружили два разных типа полярных вихрей. На Сатурне наблюдается один огромный вихрь, который оформлен в удивительную шестиугольную форму, в то время как на Юпитере центральный вихрь окружен восемью меньшими, создавая впечатление кучи завитков корицы.

Загадка различий

Несмотря на то, что оба газовых гиганта имеют схожие характеристики, их полярные вихри кардинально отличаются. Эти различия долгое время оставались загадкой для астрономов. Однако недавние исследования, проведенные учеными из Массачусетского технологического института (MIT), предоставили новые ключи к пониманию.

Исследование MIT

В своей статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи смоделировали различные способы формирования упорядоченных вихревых структур из случайных атмосферных стимулов на газовых гигантах. Используя компьютерные симуляции, они обнаружили, что полярные вихри могут возникать как в форме одного большого вихря, так и в виде множества меньших вихрей.

Ключевой фактор

Основным фактором, определяющим, какой тип вихря образуется, является «мягкость» основания вихря, связанная с внутренним составом планеты. Ученые сравнивают вихрь с вертящимся цилиндром, который проходит через слои атмосферы планеты. Если основание этого цилиндра состоит из мягких и легких материалов, вихрь не может разрастись слишком сильно, в результате чего формируется множество меньших вихрей, как на Юпитере. В противоположность этому, если основание вихря состоит из более твердых и плотных материалов, он может значительно увеличиться в размере и поглотить другие вихри, образуя один огромный вихрь, как на Сатурне.

Вдохновение от космических миссий

Работа Кана и Ши была вдохновлена изображениями, полученными с помощью космических аппаратов Juno и Cassini. Juno, исследующий Юпитер с 2016 года, запечатлел удивительные снимки полюса планеты и ее многочисленных вихрей, размеры которых достигают 3000 миль в диаметре. Тем временем, Cassini, который завершил свою миссию в 2017 году, зафиксировал шестиугольный вихрь на полюсе Сатурна шириной около 18000 миль.

Модель двуразмерной динамики

Ученые разработали двумерную модель эволюции вихрей на газовых гигантах, основанную на уравнении, которое описывает, как движущаяся жидкость изменяется со временем. Это уравнение успешно применялось для моделирования циклонов на Земле и адаптировалось для полярных регионов Юпитера и Сатурна. Используя эту модель, команда смогла эффективно симулировать, как атмосферные потоки развиваются со временем.

Заключение

Исследование полярных вихрей на Юпитере и Сатурне открывает новые горизонты в понимании не только атмосферы этих планет, но и их внутренних структур. Установление связи между атмосферными явлениями и внутренними свойствами планет может привести к новым открытиям в планетарной науке. Как говорит Ванъин Кан, автор исследования, «это может помочь нам лучше понять, как внутренние характеристики планет влияют на наблюдаемые атмосферные паттерны». В дальнейшем это знание может предоставить нам уникальные инсайты о процессах, происходящих в недрах других газовых гигантов в нашей Солнечной системе и за ее пределами.