Большое Красное Пятно Юпитера: вечный шторм, который продолжает удивлять ученых

Большое Красное Пятно Юпитера — это штормовая система, ширина которой превышает диаметр Земли. Она вращается в облачных слоях планеты на протяжении всей истории наблюдений, насчитывающей уже несколько столетий. Важно понимать: это не какое-то твердое образование на поверхности. У Юпитера под видимыми облаками вообще нет твердой поверхности. Пятно представляет собой гигантский устойчивый вихрь в глубокой атмосфере, состоящей из водорода и гелия.

Со временем менялись и его точный цвет, и размер. Именно поэтому Большое Красное Пятно нельзя считать статичной картинкой с одним-единственным объяснением. Ученые понимают, с каким типом объекта имеют дело — это долгоживущий шторм, — но продолжают изучать химические и динамические процессы, благодаря которым он остается видимым.

Как шторм может существовать так долго

Юпитер совершает полный оборот вокруг своей оси примерно за десять часов — быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Столь быстрое вращение организует атмосферу в чередующиеся восточно-западные струйные течения. Эти пояса ограничивают перемещение штормов на север или юг и помогают сохранять долгоживущие вихри.

Большое Красное Пятно располагается между мощными струйными потоками. Его ветры циркулируют вокруг области относительно высокого давления, а окружающие пояса непрерывно подпитывают систему энергией движения. На Земле штормы теряют силу, когда сталкиваются с сушей или трением у поверхности. У Юпитера глубокие газовые слои лишены континентов, которые могли бы разрушить вихрь, поэтому он не рассеивается так быстро.

Почему пятно красное?

Однозначного подтвержденного ответа на этот вопрос пока нет. Одно из ведущих объяснений связано с химическими веществами, поднимающимися из более глубоких слоев атмосферы и изменяющимися под воздействием солнечного света высоко в облаках. Ультрафиолетовое излучение способно расщеплять молекулы, создавая соединения, которые поглощают синий свет и придают образованию красноватый оттенок.

Другие модели фокусируются на материале, поднимающемся из-под видимого облачного покрова. Исследования NASA с использованием данных аппарата «Кассини» показали, что солнечный свет, вероятно, играет ключевую роль в формировании цвета, хотя химический состав атмосферы всё еще остается предметом активного изучения. Оттенок пятна может варьироваться от лососевого до темно-кирпичного, а иногда оно выглядит бледным.

Пятно стало меньше, чем раньше

Исторические наблюдения демонстрируют, что за последние десятилетия ширина Большого Красного Пятна с запада на восток уменьшилась. Шторм по-прежнему огромен, но его очертания и скорость меняются по мере взаимодействия с окружающими струйными течениями.

Уменьшающийся шторм — не обязательно умирающий шторм. Высота вихря, сила его ветров и способ переноса энергии через окружающую атмосферу важны не меньше, чем его видимая ширина. Долгосрочные наблюдения помогают ученым отличить временное изменение от устойчивой тенденции к исчезновению.

Ранее редакция Curiosmos уже рассматривала снимки Юпитера и его спутника Ганимеда, сделанные аппаратом «Юнона» с близкого расстояния. Изображения показывают, что облака планеты переполнены штормами меньшего размера, нитями и волнами. Большое Красное Пятно — самый крупный и известный элемент этой турбулентной системы.

Более старые фотографии Юпитера позволяют взглянуть на ситуацию с точки зрения истории. Каждый космический аппарат видит несколько иную атмосферу, и эти различия помогают исследователям отслеживать эволюцию пятна с течением времени.

Как «Юнона» изучает шторм

Космический аппарат NASA «Юнона» использует камеры, микроволновые инструменты и другие датчики, чтобы заглянуть под видимый облачный покров. Микроволновые измерения могут выявить температуру и структуру на глубинах, недоступных обычным фотографиям.

Близкие пролеты «Юноны» также позволяют измерять гравитационное и магнитное окружение шторма. Цель состоит в том, чтобы понять, насколько глубоко простирается вихрь, как он меняется со временем и что его циркуляция может рассказать о внутреннем строении Юпитера.

Что поддерживает жизнь вихря?

Пятно находится в полосе атмосферы, где ветры с обеих сторон дуют в противоположных направлениях. Такой сдвиг ветра может подпитывать вихрь энергией, в то время как быстрое вращение планеты не дает ему распространяться, как это происходит с небольшими штормами на медленно вращающихся мирах. Меньшие вихри могут сливаться с Пятном или отделяться от него, изменяя его контур, но не прекращая циркуляцию.

Его долговечность также зависит от глубины. Шторм, уходящий далеко под видимые облака, обладает гораздо большим резервуаром движущегося газа, чем мелкое поверхностное образование. Микроволновые измерения «Юноны» особенно ценны, поскольку они могут проверить, сохраняются ли цвет и форма, видимые наверху, в скрытых от глаз слоях.

Почему Юпитер важен для планетологии

Юпитер — это естественная лаборатория для изучения физики атмосферы. Его штормы действуют в масштабах, невозможных на Земле, но те же самые принципы — вращение, давление, конвекция и струйные течения — проявляются в погодных системах по всей Солнечной системе.

Таким образом, Большое Красное Пятно — это больше, чем просто привлекательная деталь в телескопе. Это многолетний эксперимент по движению жидкости, который фотографируют снаружи, в то время как космический аппарат измеряет параметры слоев под ним.

Продолжение наблюдений крайне важно, поскольку шторм меняется буквально на глазах у исследователей. Новый снимок может показать изменение цвета или формы, а новый пролет «Юноны» — выявить, затронули ли эти изменения более глубокие слои. Ценность заключается не в одном эффектном кадре, а в данных, накопленных за годы.

Источники:

1. NASA Science: Jupiter’s Great Red Spot — Overview and Findings from Juno Mission.

2. Материалы исследований на основе данных космического аппарата «Кассини» (NASA / JPL).

3. Данные и изображения миссии Juno (NASA / SwRI / MSSS).

4. Публикации портала Curiosmos о наблюдениях за Юпитером и Ганимедом.