Мощные стратосферные ветры впервые измерены на Юпитере

Используя массив телескопов Atacama (ALMA), партнером которого является Европейская Южная обсерватория (ESO), команда астрономов впервые непосредственно измерила скорость ветра в средней атмосфере Юпитера.

Анализируя последствия столкновения с кометой в 1990-х годах, исследователи обнаружили невероятно мощные ветры, дующие со скоростью до 1450 километров в час вблизи полюсов Юпитера. Они могли бы представлять собой то, что команда описала как «уникальное метеорологическое животное в нашей Солнечной системе».

Юпитер знаменит своими характерными красными и белыми полосами — клубящимися облаками движущегося газа, которые астрономы традиционно используют для отслеживания ветров в нижней атмосфере Юпитера. Астрономы также видели вблизи полюсов Юпитера яркие сияния, известные как полярные сияния, которые, по-видимому, связаны с сильными ветрами в верхних слоях атмосферы планеты. Но до сих пор исследователям никогда не удавалось непосредственно измерить характер ветра между этими двумя слоями атмосферы, в стратосфере.

Измерение скорости ветра в стратосфере Юпитера с помощью методов слежения за облаками невозможно из-за отсутствия облаков в этой части атмосферы. Однако астрономы получили альтернативное измерительное средство в виде кометы Шумейкера-Леви-9, которая в 1994 году эффектно столкнулась с газовым гигантом. Это столкновение породило новые молекулы в стратосфере Юпитера, где они с тех пор движутся вместе с ветрами.

Группа астрономов во главе с Тибо Кавалье из Лаборатории астрофизики Бордо во Франции отследила одну из этих молекул — цианистый водород, для непосредственного измерения стратосферных струй на Юпитере. Ученые используют слово «струи» для обозначения узких полос ветра в атмосфере, таких как струи Земли.

«Самым впечатляющим результатом является наличие сильных струй, двигающихся со скоростью до 400 метров в секунду, которые расположены под полярными сияниями вблизи полюсов», — говорит Кавалье. Эти скорости ветра, эквивалентные примерно 1450 километрам в час, более чем в два раза превышают максимальную скорость шторма, достигнутую в Большом Красном пятне Юпитера, и более чем в три раза превышают скорость ветра, измеренную на самых сильных торнадо Земли.

«Наше обнаружение показывает, что эти струи могут вести себя как гигантский вихрь диаметром в четыре раза больше, чем у Земли, и высотой около 900 километров», — объясняет соавтор Билал Бенмахи, также работающий в Лаборатории астрофизики Бордо. «Вихрь такого размера был бы уникальным метеорологическим зверем в нашей Солнечной системе».

Астрономы знали о сильных ветрах вблизи полюсов Юпитера, но гораздо выше в атмосфере, на сотни километров выше зоны фокуса нового исследования, которое опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Предыдущие исследования предсказывали, что эти ветры в верхних слоях атмосферы уменьшатся в скорости и исчезнут задолго до того, как достигнут глубины стратосферы. «Новые данные ALMA говорят нам об обратном», — говорит Кавалье, добавляя, что обнаружение этих сильных стратосферных ветров вблизи полюсов Юпитера стало «настоящим сюрпризом».

В дополнение к удивительным полярным ветрам, команда астрономов также использовала ALMA, чтобы подтвердить существование сильных стратосферных ветров вокруг экватора планеты, непосредственно измерив их скорость, также впервые. Ветры, замеченные в этой части планеты, имеют среднюю скорость около 600 километров в час.

Наблюдения ALMA, необходимые для отслеживания стратосферных ветров как на полюсах, так и на экваторе Юпитера, заняли менее 30 минут телескопического времени. «Высокий уровень детализации, которого мы достигли за это короткое время, действительно демонстрирует силу наблюдений ALMA», — говорит Томас Грейтхауз, ученый из Юго-Западного исследовательского института в США и соавтор исследования. «Для меня поразительно видеть первое прямое измерение этих ветров.»