Прстените на Сатурн и неговиот северно-поларен вртлог. Заслуги: Институт за вселенска наука
Во последната деценија астрономите набљудувале интересни „жешки точки“ (жаришта) на половите на Сатурн. Во 2008 година, леталото Касини на НАСА емитуваше слики во близина на овие жаришта, откривајќи дека тоа се огромни циклони, широки колку Земјата. Научниците велат дека овие циклони можат да создадат, во просек, ветрови со брзина од 300 метри на час и веројатно е дека биле активни со години.
Циклоните на Земјата се поткрепени со топлина и влажност од океаните, но на Сатурн не постојат такви водени области. Тогаш, што би можело да предизвикува толку моќни и долготрајни грмотевици?
Во весниците кои се објавуваат деновиве, научниците за атмосфера при универзитетот МИТ предлагаат можен механизам за поларните циклони на Сатурн, а тоа е дека со текот на времето, малите, краткорајни грмотевици околу планетата можат да направат момент на импулсот во атмосферата, којшто доведува до крајно издигнување на масивен и долготраен вртлог на половите.
Истражувачите развиле прост модел на атмосферата на Сатурн и го симулирале ефектот на повеќе мали грмотевици кои се формираат околу планетата со текот на времето. На крај тие забележале дека секоја од грмотевиците влече воздух кон половите, и заедно, овие многу мали, изолирани грмотевици можат да акумулираат доволно атмосферска енергија на половите за да произведат многу поголем и долготраен циклон.
Тимот откри дека развитокот на циклонот зависи од два параметри и тоа: големината на планетата релативна на големината на просечна грмотевица на неа, и колку многу енергија, која предизвикува бура, има во атмосферата на планетата. Со оглед на овие параметри, истражувачите предвидуваат дека Нептун, кој поседува слични поларни жаришта, треба да произведе минливи поларни циклуси кои доаѓаат и си одат, додека на Јупитер воопшто ги нема.
Морган О’Нил (Morgan O’Neill), кој е поранешен студент во одделот за Земјата, поконкретно Атмосферски и планетарни науки при унивезитетот МИТ, вели дека на крајот на краиштата, моделот на тимот би можел да биде употребен како мерач на атмосферски услови на планети надвор од Сончевиот систем. На пример, ако научниците забележат циклон како жариште на далечна егзопланета, би биле во можност да ја проценат активноста на грмотевиците и општите атмосферски услови околу целата планета.
„Пред да го проследиме циклонот, ние никогаш не ја зедовме предвид можноста за негово постоење на половите“ – вели О’Нил. „Неодамна, откога Касини ни го даде ова огромно богатство од набљудувања за она што е возможно, ние го имавме истиот тој период за размислување зошто се појавуваат поларните циклуси“.
„Бета-пловење“ кон циклон
Поларните циклони на Сатурн се предизвикувачки феномен, откако на планетата, позната како гасовит џин, ѝ недостасува суштински елемент за почеток на вакви бури т.е. вода на површината.
„Всушност таму нема површина, само се згуснува како што се оди подлабоко“ – вели О’Нил. „Ако недостасува разбранувана вода или површина за триење, која му овозможува на ветерот да се спои, каков всушност е начинот на кој ураганите настануваат на Земјата, и како е возможно да добиеш нешто што изгледа слично на гасовит џин?“
Одговорот може да биде нешто наречено „бета-пловење“ – феномен со кој вртењето на планетата предизвикува малите грмотевици да пловат кон половите. Бета-пловењето управува со движењето на ураганите на Земјата, без никаква потреба од вода. Кога грмотевицата се формира, таа кружи во една насока на површината и во спротивна насока кон горната атмосфера, формирајќи „дипол на воздушен вител“ (всушност, видеата од ураганите направени од Вселената го отсликуваат кружењето на грмотевиците како спротивно од она што може да се види на Земјата).
„Целата атмосфера изгледа како да е повлечена од планетата, како што планетата ротира, па целиот тој воздух има некој амбиентален момент на импулсот“- објаснува О’Нил. „Ако се спои купче од тој воздух за основата на грмотевицата, ќе се добие мал циклон“.
Комбинацијата од ротација на планетата со бура што циркулира, произведува второстепени карактеристики наречени бета спирали, завиени со бурата и суштински го раздвојуваат диполот на пола, влечејќи ја горната половина кон екваторот, а долната половина кон еден од половите.
Како што споменавме, тимот има направено модел од атмосферата на Сатурн и изведува сто симулации за сто дена, дозволувајќи мали грмотевици да излезат од планетата. Истражувачите проследиле повеќе грмотевици кои искусиле бета-пловење со текот на времето и на крај акумулирале доволно атмосферска циркулација да создаде толку голем циклон на половите.
„Секоја од овие бури е бета-пловење пред да почне да пука и да прекине“ вели О’Нил. „ Овој механизам значи дека малите грмотевици, брзи и во избоилство, но не многу силни, преку долг период можат да акумулираат толку многу момент на импулсот, точно на полот, што можеш да се добие постојан, див и силен циклон.“
Следна посета: Јупитер
Тимот исто така истражил услови во кои планетите не би формирале поларни циклони, иако возможна е појава на грмотевици. Истражувачите откриле дека појавата на поларен циклон зависи од два параметри: енергијата во атмосферата на планетата и вкупниот интезитет на неговите грмотевици; и просечната големина на истите, која е релативна на големината на самата планета. Поточно, колку што е поголема просечната грмотевица, споредена со големината на Земјата, многу поверојатно е да настане поларен циклон.
О’Нил го применил овој однос со Сатурн, Јупитер и Нептун. Во случајот со Сатурн, атмосферските услови на планетата и активноста на бурата се во опсегот што би произвеле поголеми поларни циклони. Од друга страна, Јупитер не е во можност да создаде никаков поларен циклон, бидејќи односот на било која бура со целокупната големина (на Јупитер) би бил многу мал. Димензиите на Нептун налагаат дека може да постојат поларни циклони, иако се на минлива основа.
Истражувачите се желни да видат дали нивните претпоставки, особено за Јупитер, се точни. Следното лето, леталото Џуно (Juno) на НАСА треба да влезе во орбитата околу Јупитер, каде ќе започне едногодишна мисија за да ја истражува атмосферата на Јупитер.
„Ако она што сега го знаеме за Јупитер е точно, предвидуваме дека нема да ги видиме овие силни циклони“ вели О’Нил. „За тоа ќе дознаеме наредната година“.
Превод: Марко Панушковски
Извор: Phys
