Исследователи выяснили, что приводит в движение циклоны на Юпитере

Возле Юпитера и его 79 спутников вращается космический аппарат «Юнона», который отправляет изображения с самой большой планеты в нашей Солнечной системе исследователям на Земле. Эти фотографии дали океанографам исходный материал для нового исследования, опубликованного в журнале Nature Physics, в котором описывается интенсивная турбулентность на полюсах Юпитера и физические силы, приводящие в движение большие циклоны.

Ведущий автор работы Лия Зигельман, физик-океанограф и научный сотрудник Института океанографии Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего, решила продолжить исследование после того, как заметила, что циклоны на полюсе Юпитера, по-видимому, имеют сходство с океанскими вихрями, которые она изучала в свое время.

Используя множество этих изображений и принципов, используемых в геофизической гидродинамике, она и ее коллеги представили доказательства давней гипотезы о том, что атмосферная конвекция — когда поднимается более горячий и менее плотный воздух — приводит в движение эти циклоны.

Ученые говорят, что понимание энергетической системы Юпитера, масштаб которой намного больше земного, также может помочь нам понять физические механизмы, действующие на нашей собственной планете, выделив некоторые энергетические пути, которые также могут существовать на Земле.

«Возможность изучать планету, которая находится так далеко, и находить законы физики, применимые к ней, очень увлекательна», — сказала Лия Зигельман. «Напрашивается вопрос, справедливы ли эти процессы и для нашей собственной синей точки?»

«Юнона» — первый космический аппарат, сделавший снимки полюсов Юпитера; предыдущие спутники вращались вокруг экваториальной области планеты, обеспечивая вид на знаменитое Красное пятно планеты.

Юнона оснащена двумя системами камер, одна для изображений в видимом свете, а другая для регистрации тепловых сигнатур с помощью Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), инструмента на космическом аппарате, поддерживаемом Итальянским космическим агентством.

Ученые проанализировали массив инфракрасных изображений, на которых запечатлена северная полярная область Юпитера и, в частности, скопление полярных вихрей.

По изображениям исследователи могли рассчитать скорость и направление ветра, отслеживая движение облаков между изображениями. Затем команда интерпретировала инфракрасные изображения с точки зрения толщины облаков. Горячие области соответствуют тонким облакам, где можно глубже заглянуть в атмосферу Юпитера. Холодные регионы представляют собой плотный облачный покров, покрывающий атмосферу Юпитера.

Эти результаты дали исследователям ключ к разгадке энергии системы. Поскольку облака Юпитера формируются, когда более горячий и менее плотный воздух поднимается вверх, исследователи обнаружили, что быстро поднимающийся воздух внутри облаков действует как источник энергии, который питает крупные циркумполярные и полярные циклоны.

Юнона впервые прибыла в систему Юпитера в 2016 году, предоставив ученым первый взгляд на большие полярные циклоны, которые имеют радиус около 1000 километров.

Восемь из этих циклонов происходят на северном полюсе Юпитера и пять на его южном полюсе. Эти штормы присутствовали с момента первого просмотра пять лет назад.

Исследователи не уверены, как они возникли и как долго циркулируют, но теперь они знают, что их поддерживает атмосферная конвекция. Ученые впервые выдвинули гипотезу об этой передаче энергии после наблюдения молний во время штормов на Юпитере.

Юнона будет продолжать вращаться вокруг Юпитера до 2025 года, предоставляя новые изображения планеты и ее обширной системы спутников.