Большое Красное Пятно Юпитера, самый большой шторм в Солнечной системе, уменьшается в размерах. Планетологи считают, что нашли причину. По новому исследованию аспиранта Йельского университета Калеба Кивени и его команды, уменьшение количества более мелких штормов, питающих и, возможно, истощающих это многовековое явление, может быть ключом к разгадке.
Великое Красное Пятно, открытое в середине XVII века, — это область высокого давления, порождающая антициклонический шторм размером 16 000 километров с ветрами, превышающими 321 км/ч. Шторм проникает вниз атмосферу на глубину около 250 километров ниже вершин облаков, которые состоят преимущественно из аммиака. Наблюдения, проводимые с конца XIX века, демонстрируют уменьшение пятна, что представляет собой настоящую загадку для исследователей.
Кивени и команда применили модель явной планетарной изоэнтропический координаты (EPIC) для создания трехмерных моделей Большого Красного Пятна, имитирующих взаимодействие с штормами разной частоты и интенсивности. Эксперименты показали, что мелкие штормы, возможно, усиливают Большое Красное Пятно и способствуют его росту. «Численное моделирование выявило, что подпитывая Большое Красное Пятно мелкими штормами, как на Юпитере, можно регулировать его размеры,» — отметил Кивени.
Отсутствие малых бурь может вызвать уменьшение пятна. Моделирование показало, что без взаимодействия с этими малыми вихрями Пятно может уменьшиться за период около 2,6 земных лет. Эти мелкие штормы, видимые как «белые овалы», представляют собой небольшие циклонические вихри, которые могут сливаться с Большим Красным Пятном, передавая ему энергию и импульс.
Помимо Большого Красного Пятна долгоживущие системы высокого давления встречаются и в Солнечной системе. На Земле их называют «тепловыми куполами». Такие структуры формируются в струйном течении верхней атмосферы и могут быть причиной некоторых экстремальных погодных явлений, например, волн тепла или засух.
Взаимодействие с соседними погодными системами питает и усиливает тепловые купола, что подтолкнуло к предположению о том, что подобные взаимодействия на Юпитере могут поддерживать Большое Красное Пятно. При проверке этого предположения ученые предоставляют дополнительную поддержку пониманию тепловых куполов на Земле.
Изменение цвета Большого Красного Пятна наряду с изменением размера свидетельствует о сложных химических процессах под воздействием солнечной радиации. Взаимодействие пятна с Южным экваториальным поясом (SEB), где оно располагается, также может влиять на его цвет и видимость. SEB – это широкая полоса облаков, окружающая планету на южной широте. Изменения в её активности могут влиять на Большое Красное Пятно.
Изменения Большого Красного Пятна изучали с Земли и с помощью космических аппаратов: Voyager, Galileo, Cassini и Juno. Каждый аппарат применял приборы для изучения Пятна, измерения скорости ветра и температуры, а также сбора проб газа и соединений в верхних слоях атмосферы.
Космический аппарат Juno, запущенный в 2011 году и достигший орбиты Юпитера в 2016 году, имеет микроволновой радиометр, позволяющий измерить температуру и содержание воды в атмосфере Юпитера на глубину до 300 километров. Эти сведения повышают точность моделей, аналогичных тем, что используются в Йельском университете для моделирования влияния мелких штормов на рост и уменьшение Большого Красного Пятна.
Исследователи также изучают возможность связи изменений в Большом Красном Пятне с долгосрочными климатическими циклами Юпитера. Например, Юпитер проходит цикл активности, называемый «Большим Белым Пятном», происходящий каждые 3-5 лет и включающий появление и исчезновение больших белых облаков в экваториальной зоне планеты. Эти циклы активности могут влиять на Большое Красное Пятно и его взаимодействие с более мелкими штормами.
Изучение Кивени и его группы подчеркивает значимость понимания взаимодействия различных погодных систем в атмосфере Юпитера и их влияния на долговечные структуры, как Большое Красное Пятно. Такие знания могут помочь ученым лучше понять аналогичные процессы в атмосфере Земли и других планет.