Загадка самых быстрых ветров в Солнечной системе решена: что происходит на планетах-гигантах
Ученые создали новую единую модель, которая объясняет почему ветры на Юпитере направлены на восток, а ветры на Нептуне — на запад.
Астрономы создали новую модель, которая объясняет экстремальные струйные течения в атмосфере планет-гигантов Солнечной системы. Струйным течением называется зона очень сильного ветра, где скорость этого ветра составляет 500-2000 км/ч. Поэтому экваториальные струйные течения на планетах гигантах являются самыми быстрыми ветрами в Солнечной системе. Вдоль экватора всех четырех гигантских планет, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна дуют очень сильные ветры. Но у одних планет они дуют на восток, а у других планет – на запад. Впервые ученые смогли объяснить это явление с помощью единой модели. Исследование опубликовано в журнале Science Advances, пишет Interesting Engineering.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
До сих пор было не совсем ясно, почему на Юпитере и Сатурне экстремальные ветры на экваторе дуют на восток, а на Нептуне и Уране – на запад. При этом у двух первых планет направление экваториального струйного течения совпадает с направлением вращения газовых гигантов.
Но все четыре планеты имеют схожие условия. Они быстро вращаются, получают мало солнечного света и создают внутреннее тепло. Так почему же их экваториальные ветры направлены в противоположные стороны?
Ученые выяснили, что для объяснения этих различий не нужны разные механизмы. Вместо этого существует один механизм, который естественным образом может создавать как восточные, так и западные струйные течения в зависимости от ключевой переменной: толщины атмосферы планеты.
Глубоко внутри этих планет тепло поднимается из недр с помощью конвекции, того же бурлящего движения, которое мы наблюдаем в кипящей воде. Из-за очень быстрого вращения планеты эти восходящие и нисходящие потоки тепла закручиваются и вытягиваются в горизонтальные потоки, также известные как струйные течения. При определенных условиях система может "выбирать" между двумя устойчивыми конфигурациями: экваториальная струя, направленная на восток, а другая — на запад. Это называется бифуркацией, или точкой, в которой система может перейти в одно из двух различных устойчивых состояний в зависимости от небольших различий в условиях.
Глубина конвективной области (насколько глубоко конвекция простирается в атмосферу), по-видимому, является решающим фактором. По словам ученых, у Юпитера и Сатурна есть глубокие конвективные слои, которые создают восточные струйные течения. У Урана и Нептуна, с другой стороны, есть более мелкие конвективные слои, которые создают западные струйные течения. То есть один и тот же механизм дает разное направление движения ветра.
Экваториальные струйные течения на планетах-гигантах являются самыми быстрыми ветрами в Солнечной системе. Их скорость достигает 500 – 2000 км/ч. Ветров с такой скоростью нет на Земле.
До сих пор ученые считали, что ветры на Юпитере, дующие в восточном направлении, и ветры на Нептуне, дующие в западном направлении, вызваны совершенно разными процессами. Но как показывает модель, это один и тот же процесс, просто происходящий в разных режимах.
Если эта модель верна, она также может помочь объяснить динамику атмосфер газовых и ледяных гигантов, которые вращаются вокруг других звезд. Ученые считают, что многие из этих планет, вероятно, имеют схожую скорость вращения и внутреннее тепло, как и гигантские планеты Солнечной системы.
Как уже писал Фокус, астрономы впервые получили прямое изображение формирующейся планеты в разрыве протопланетного диска далекой звезды.
Также Фокус писал о том, что космический телескоп Хаббл искал сверхновые и обнаружил нечто неожиданное. На новом изображении спиральной галактики NGC 6000, расположенной в 102 миллионах световых лет от нас, также виден и еще один объект, который на самом деле находится в Солнечной системе.