18.11.2013 | Наука

Ученые раскрыли тайну Большого Красного пятна на Юпитере

Большое Красное пятно Юпитера − один из самых загадочных объектов Солнечной системы. Оно представляет собой сильный шторм, который достаточно велик, чтобы поглотить планету в два или три раза больше Земли.

Согласно законам гидродинамики, оно должно было исчезнуть несколько веков назад, но учёные всё ещё его наблюдают.

Педрам Хассанзадех (Pedram Hassanzadeh), научный сотрудник Гарвардского университета, и Филип Маркус (Philip Marcus), профессор гидродинамики из университета Калифорнии в Беркли, считают, что нашли объяснение этому явлению.

Их работа, которую Хассанзадех представит на ежегодной встрече Американского физического сообщества 25 ноября 2013 года, также даёт объяснение стойким океаническим вихрям и космическим вихрям, влияющим на формирование звёзд и планет.

"Исходя из современных теорий, Большое Красное пятно должно было исчезнуть после нескольких десятилетий своего существования. Вместо этого, оно находится там уже сотни лет", – говорит Хассанзадех.

Многие процессы способны рассеивать атмосферные вихри, подобные Красному пятну. Турбулентность и атмосферные волны в районе Красного пятна поглощают энергию его ветров. Вихрь теряет энергию, излучая тепло. Наконец, Красное пятно находится между двумя сильными струйными течениями, которые движутся в противоположных направлениях и должны замедлить его вращение. Некоторые исследователи утверждают, что Красное пятно подпитывается энергией, поглощая меньшие по размеру вихри.
"Некоторые компьютерные модели показывают, что крупные вихри способны прожить дольше, если они сливаются с меньшими по размеру вихрями. Но этого не происходит достаточно часто, чтобы объяснить долговечность Красного пятна", – утверждает Маркус.

Чтобы раскрыть тайну живучести Красного пятна, Хассанзадех и Маркус построили модель, отличающуюся от уже существующих тем, что она была полностью трёхмерна и обладала очень высоким разрешением. Многие вихревые модели сосредотачивались на горизонтальных ветрах, в которых концентрируется наибольшая часть энергии. Но вихри также имеют и вертикальные потоки. Правда, энергии в них гораздо меньше.

"Раньше исследователи попросту игнорировали вертикальные потоки, потому что не знали об их важности, либо пользовались более простыми уравнениями, так как смоделировать всё это достаточно сложно", – объясняет Хассанзадех.

Однако именно вертикальное движение может быть ключом к тайне Красного пятна. Поскольку вихрь теряет энергию, вертикальный поток переносит горячие газы сверху и холодные газы снизу в центр вихря, что и позволяет восстановить часть утраченной энергии.
Данная модель предполагает, что существует также и радиальный поток, который всасывает ветры из высокоскоростных струйных течений к центру вихря. Это позволяет накачать энергией водоворот и продлить его существование.

По мнению Хассензадеха, благодаря этому механизму существуют и многие океанические вихри. Например, те, что формируются возле Гибралтарского пролива, а потом годами существуют в Атлантическом океане. Их вертикальный поток важен для экосистемы океанов, так как поднимает питательные вещества к поверхности.

Подобные вихри способствуют формированию звёзд и планет − процессу, который длится миллионы лет, и заключается в столкновении междзвёздной пыли и объёмных глыб между собой.

Хассензадех и Маркус подчёркивают, что их модель, возможно, не в полной мере способна объяснить длительную жизнь Красного пятна. Они считают, что случайные поглощения меньших вихрей, в соответствии с наблюдениями, могут обеспечивать дополнительную энергию в течение сотен лет. Сейчас они вносят дополнительные изменения в свою компьютерную модель, чтобы проверить эту гипотезу.

ВестиRu