Vaizdo kreditas: NASA / JPL
Jei Kalifornijos universiteto Berklio valstijoje fiziko Jupiterio vizija bus teisinga, per kitą dešimtmetį milžiniškoje planetoje įvyks didelis pasaulinės temperatūros pokytis, nes išnyks dauguma didžiųjų jos sūkurių.
Tačiau „Great Red Spot“ gerbėjai gali lengvai pailsėti. Garsiausi iš Jupiterio sūkurių, kurie dažnai lyginami su Žemės uraganais, liks nepajudinami, daugiausia dėl savo padėties netoli planetos pusiaujo, sako Filipas Marcusas, UC Berkeley mechaninės inžinerijos katedros profesorius.
Palyginimui naudodamas sūkurinius baseinus ir sūkurius, Marcusas savo prognozę grindžia jaunesniojo lygio skysčių dinamikos išmoktais vadovais ir pastebėjimu, kad daugelis Jupiterio sūkurių tiesiogine prasme išnyksta į orą.
„Aš prognozuoju, kad dėl šių atmosferos sūkurių praradimo vidutinė Jupiterio temperatūra pasikeis net 10 laipsnių Celsijaus, artėjant pusiaujui bus šilčiau, o poliuose - vėsiau“, - sako Marcusas. Dėl šio pasaulinio temperatūros pokyčio purkštukų srautai taps nestabilūs ir dėl to atsiras nauji sūkuriai. Tai įvykis, kurį galės pamatyti net užpakaliniai astronomai “.
Anot Marcuso, neišvengiami pokyčiai rodo Jupiterio dabartinio 70 metų klimato ciklo pabaigą. Jo nuostabios prognozės paskelbtos žurnalo „Nature“ balandžio 22 d. Numeryje.
Audringoje Jupiterio atmosferoje yra keliolika reaktyvinių srautų, judančių kintamosiomis rytų ir vakarų kryptimis ir galinčių parodyti greitį, didesnį kaip 330 mylių per valandą. Kaip ir Žemėje, Jupiterio sūkuriai, besisukantys pagal laikrodžio rodyklę šiauriniame pusrutulyje, yra laikomi anticiklonais, o tie, kurie sukasi prieš laikrodžio rodyklę, yra ciklonai. Pietiniame pusrutulyje, kur sūkuriai pagal laikrodžio rodyklę yra ciklonai, o prieš laikrodžio rodyklę - anticiklonai, yra atvirkščiai.
Didysis raudonasis taškas, esantis pietiniame pusrutulyje, yra didžiausias Jupiterio anticiklonas; 12 500 mylių pločio, jis yra pakankamai didelis, kad galėtų praryti Žemę du ar tris kartus.
Skirtingai nuo cikloninių audrų Jupiteryje, Žemės uraganai ir audros yra susijusios su žemo slėgio sistemomis ir išsisklaido po dienų ar savaičių. „Great Red Spot“, palyginti, yra aukšto slėgio sistema, stabili daugiau nei 300 metų ir neparodanti jokių sulėtėjimo požymių.
Maždaug prieš 20 metų Marcus sukūrė kompiuterio modelį, parodantį, kaip Didžioji raudonoji dėmė išdygo ir išgyveno chaotiškai Jupiterio atmosferą. Jo pastangos paaiškinti ją valdančią dinamiką ir kitus Jupiterio sūkurius lėmė jo dabartinę prognozę apie artėjančią planetos klimato kaitą.
Jis sako, kad dabartinis 70 metų ciklas prasidėjo suformavus tris skirtingus anticiklonus - baltuosius ovalus -, kurie išsivystė į pietus nuo Didžiojo raudonojo taško 1939 m. „Baltųjų ovalų gimimas buvo matomas per teleskopus Žemėje“, - sako jis. „Manau, kad per artimiausius 10 metų laukiame panašaus gydymo“.
Marcusas sako, kad pirmasis klimato ciklo etapas apima sūkurinių gatvių, kurios driekiasi į vakarus nukreiptų srovių srautus, formavimą. Anticiklonai susiformuoja vienoje gatvės pusėje, o ciklonai - kitoje pusėje, be dviejų sūkurių, besisukančių ta pačia kryptimi, tiesiogiai greta vienas kito.
Daugelis sūkurių lėtai suyra su turbulencija. Antruoju ciklo etapu kai kurie sūkuriai tampa pakankamai silpni, kad įstrigtų atsitiktiniuose lovuose arba Rossby bangose, susidarančiose srovės sraute. Į tą patį lovį gali patekti keli sūkuriai. Kai jie tai daro, jie keliauja susibūrę kartu, ir turbulencija gali lengvai juos susilieti. Kai sūkuriai silpni, gaudymas ir sujungimas tęsiasi tol, kol kiekvienoje sūkurinės gatvės pusėje lieka tik viena pora.
Pažymėtas dviejų baltųjų ovalų - 1997 m. Ar 1998 m., O antrojo - 2000 m., Išnykimas buvo pavyzdys, kad sūkuriai susiliejo antrame etape ir reiškė dabartinio Jupiterio klimato ciklo „pabaigos pradžią“, sako Marcusas.
Kodėl sūkurių sujungimas turėtų įtakos pasaulio temperatūrai? Marcusas sako, kad santykinai vienoda Jupiterio temperatūra - kai polių temperatūra beveik nesiskiria nuo pusiaujo - yra dėl chaotiško šilumos ir oro srauto iš sūkurių susimaišymo.
„Jei išmušite visą sūkurių eilę, sustabdysite šilumos maišymąsi toje platumoje“, - sako Marcusas. „Tai sukuria didelę sieną ir neleidžia šilumai pernešti iš pusiaujo į polius.“
Kai nebus pakankamai sūkurių, planetos atmosfera sušils prie pusiaujo ir atvėss poliuose net 10 laipsnių Celsijaus kiekviename regione, tai yra trečioji klimato ciklo stadija.
Šis temperatūros pokytis destabilizuoja reaktyvinius srautus, kurie reaguos tapdami banguoti. Bangos sukietėja ir suskyla, kaip tai daroma paplūdimyje, tačiau ketvirtojo ciklo etapo metu jos sukasi į naujus didelius sūkurius. Penktame ir paskutiniame klimato ciklo etape naujų sūkurių dydis sumažėja, ir jie įsikuria į sūkurines gatves, kad galėtų pradėti naują ciklą.
Sūkurių susilpnėjimas atsiranda dėl turbulencijos ir ilgainiui vyksta palaipsniui. Maždaug pusė amžiaus reikia, kad naujai suformuoti sūkuriai pamažu susitrauktų tiek, kad patektų į srovės srautą, sako Marcusas.
Laimei, Didžiųjų Raudonųjų dėmių artumas pusiaujui gelbsti jį nuo sunaikinimo. Kitaip nei kiti Jupiterio sūkuriai, „Didžioji raudonoji dėmė“ išgyvena „valgydama“ kaimyninius anticiklonus, sako Marcusas.
Marcusas pažymi, kad jo Jupiterio klimato ciklo teorija remiasi maždaug vienodo skaičiaus ciklonų ir anticiklonų buvimu planetoje.
Kadangi įspūdingi sūkurių ženklai yra jų sukurti debesys, buvo lengva nepastebėti ilgai gyvenančių ciklonų, sako Marcusas. Jis aiškina, kad skirtingai nuo atskiros anticiklono vietos, ciklonai sukuria ne tokius aiškiai apibrėžtus gijinių debesų modelius.
„Iš pirmo žvilgsnio lengva pagalvoti, kad Jupiteryje vyrauja anticiklonai, nes jų besisukantys debesys aiškiai matomi kaip jaučio akys“, - sako Marcusas.
Straipsnyje „Nature“ Marcusas pateikia kompiuterinį modeliavimą, parodantį, kad šiltas centras ir vėsesnis ciklono perimetras sukuria gijinius debesis. Anticiklonai, priešingai, turi šalčio centrus ir šiltesnius perimetrus. Anticiklono centre susidarę ledo kristalai išsipučia ir juda į šonus, kur jie tirpsta, sukurdami tamsesnį sūkurį, supantį šviesesnės spalvos centrą.
Marcusas tiria planetų atmosferą netradiciniu skysčio dinamiko požiūriu. „Aš grindžiu savo prognozes santykinai paprastais sūkurių dinamikos dėsniais, o ne naudojuosi dideliu kiekiu duomenų ar sudėtingais atmosferos modeliais“, - sako Marcusas.
Marcusas sako, kad Jupiterio klimato pamoka gali būti tokia, kad nedideli trikdžiai gali sukelti globalius pokyčius. Tačiau jis perspėja netaikyti to paties modelio Žemės klimatui, kurį įtakoja daugybė skirtingų veiksnių - tiek natūralių, tiek žmogaus sukeltų.
„Vis dėlto svarbu turėti skirtingas klimato laboratorijas“, - sako Marcusas. „Studijuodami kitus pasaulius galime geriau suprasti savo, net jei jie nėra tiesiogiai analogiški“.
Marcuso moksliniai tyrimai remiami NASA ištakos programos, Nacionalinio mokslo fondo astronomijos ir plazmos fizikos programų ir Los Alamoso nacionalinės laboratorijos subsidijomis.
Originalus šaltinis: „UC Berkeley“ spaudai
