Kujutise krediit: NASA / JPL
Kui California ülikooli Berkeley ülikoolis on füüsiku nägemus Jupiterist õige, on hiiglaslik planeet järgmise kümnendi jooksul olulisel kohal globaalses temperatuurimuutuses, kuna enamus selle suurtest keeristest kaob.
Suure Punase Spordi fännid saavad aga puhata. Jupiteri kuulsamad pöörised - mida sageli võrreldakse Maa orkaanidega - jäävad püsima, suuresti asukoha tõttu planeedi ekvaatori lähedal, ütles UC Berkeley mehaanikatehnika osakonna professor Philip Marcus.
Kasutades võrdluseks mullivannid ja pööriseid, tugineb Marcus oma prognoosides nooremtaseme vedeliku dünaamika osas õpitud direktoritele ja tähelepanekule, et paljud Jupiteri keerised kaovad sõna otseses mõttes õhukesesse õhku.
"Ma ennustan, et nende atmosfääri mullivannide kaotamise tõttu muutub Jupiteri keskmine temperatuur koguni 10 kraadi Celsiuse järgi, muutudes ekvaatori lähedal soojemaks ja poolustel jahedamaks," ütleb Marcus. "See globaalne temperatuurimuutus põhjustab reaktiivlennukite voolu ebastabiilsuse ja kudeb sellega uusi keeriseid. See on sündmus, mille tunnistajaks saavad olla isegi tagaaias astronoomid. ”
Marcuse sõnul annavad peatsed muutused märku Jupiteri praeguse 70-aastase kliimatsükli lõppemisest. Tema üllatavad ennustused on avaldatud ajakirja Nature 22. aprilli numbris.
Jupiteri tormisel atmosfääril on kümmekond reaktiivlennukivoogu, mis liiguvad idas ja läänes vahelduvas suunas ja mis suudavad kella kiirusel ületada 330 miili tunnis. Nagu Maal, peetakse Jupiteri pööriseid, mis pöörlevad põhjapoolkeral päripäeva, antitsükloniteks, vastupäeva pöörlevateks aga tsükloniteks. Vastupidine on olukord lõunapoolkeral, kus päripäeva keerised on tsüklonid ja vastupäeva pöörlevad spinnid on antitsüklonid.
Lõunapoolkeral asuv Suur Punane Spot on Jupiteri suurim antitsüklon; 12 500 miili laiune on piisavalt suur, et neelata Maa kaks kuni kolm korda üle.
Erinevalt Jupiteri tsüklonitest on Maa orkaanid ja tormid seotud madalrõhusüsteemidega ja hajuvad päevade või nädalate pärast. Suur punane täpp, võrreldes sellega, on kõrgsurve süsteem, mis on olnud stabiilne rohkem kui 300 aastat ja mis ei näita mingeid aeglustumise märke.
Umbes 20 aastat tagasi töötas Marcus välja arvutimudeli, mis näitas, kuidas Suur Punane Spot tekkis Jupiteri atmosfääri kaootilises turbulentsis ja talus seda. Tema jõupingutused seletada seda juhtivat dünaamikat ja teisi Jupiteri pööriseid viisid tema praeguse prognoosini planeedi eelseisvate kliimamuutuste kohta.
Ta ütles, et praegune 70-aastane tsükkel algas kolme eraldiseisva antitsükloni - valgete ovaalide - moodustumisega, mis arenesid Suurest Punast Spotist lõunasse 1939. aastal. “Valgete ovaalide sündi nähti Maa peal teleskoopide abil,” räägib ta. "Usun, et järgmise 10 aasta jooksul on oodata sarnast kohtlemist."
Marcus ütleb, et kliimatsükli esimene etapp hõlmab keeristänavate moodustamist, mis ulatuvad läänesuunalistesse joavooludesse. Antitsüklonid moodustuvad ühel pool tänavat, tsüklonid aga teisel pool, ilma et kaks keerist pöörleksid samas suunas otse üksteise kõrval.
Enamik keeriseid laguneb turbulentsiga aeglaselt. Tsükli teiseks etapiks muutuvad mõned keerised piisavalt nõrgaks, et jääda kinni jugavoos tekkivatesse juhuslikesse lohkudesse või Rossby lainetesse. Mitu keeristormi võib samasse lohku kinni jääda. Kui nad seda teevad, liiguvad nad kobaras ja turbulents võib neid hõlpsalt ühendada. Kui keerised on nõrgad, jätkub püüdmine ja liitmine, kuni kummalegi keeristänavale on jäänud ainult üks paar.
Kahe valge ovaali, ühe 1997. või 1998. aastal ja teise, 2000. aastal kadumine näitas keeriste liitmist teises etapis ja tähistas sellisena Jupiteri praeguse kliimatsükli „lõppu algust“, kirjutab Marcus.
Miks võiks keeriste liitmine mõjutada globaalset temperatuuri? Marcus ütleb, et Jupiteri suhteliselt ühtlane temperatuur - kus temperatuurid poolustel on peaaegu samad, mis ekvaatoril - on tingitud keeristest tuleneva soojuse ja õhuvoolu kaootilisest segunemisest.
"Kui lööte välja terve rea keeriseid, siis peatate kogu soojuse segamise sellel laiuskraadil," ütleb Marcus. "See loob suure seina ja takistab soojuse transporti ekvaatorist postideni."
Kui piisavalt keeriseid on kadunud, soojeneb planeedi atmosfäär ekvaatoril ja jaheneb poolustes igas piirkonnas kuni 10 kraadi Celsiuse järgi, mis on kliimatsükli kolmas etapp.
See temperatuurimuutus destabiliseerib joa vooge, mis reageerivad muutudes laineliseks. Lained järskuvad ja lagunevad, nagu seda tehakse rannas, kuid seejärel keerlevad nad tsükli neljandas etapis uuteks suurteks keeristeks. Kliimatsükli viiendas ja viimases etapis vähenevad uute keeriste suurused ja nad astuvad keeristänavatele, et alustada uut tsüklit.
Keeriste nõrgenemine on tingitud turbulentsist ja toimub aja jooksul järk-järgult. Uute moodustatud keeriste järkjärguliseks kahanemiseks kulub umbes pool sajandit, et joogivooluõõnde kinni jääda, ütleb Marcus.
Õnneks päästab Suure Punase Spoti lähedus ekvaatorile selle hävitamisest. Erinevalt Jupiteri teistest keeristest, jääb Suur Punane Spot ellu oma naabruses asuvate antitsüklonite "söömisega", ütleb Marcus.
Marcus märgib, et tema teooria Jupiteri kliimatsükli kohta põhineb planeedil umbes võrdse arvu tsüklonite ja antitsüklonite olemasolul.
Kuna keeriste märgumärgid on nende tekitatud pilved, oli pikaealiste tsüklonite olemasolust lihtne mööda vaadata, ütleb Marcus. Ta selgitab, et erinevalt antitsükloni selgelt eristuvast kohast loovad tsüklonid vähem selgelt määratletud hõõgpilvede mustrid.
"Selle taustal on lihtne mõelda, et Jupiterit domineerivad antitsüklonid, kuna nende pöörlevad pilved on selgelt härja silmad," ütleb Marcus.
Looduses ilmunud artiklis tutvustab Marcus arvutisimulatsiooni, mis näitab, et tsükloni sooja kese ja jahedama ümbermõõduga tekivad kiudpilved. Antitsüklonitel on seevastu külmad tsentrid ja soojemad perimeetrid. Antitsükloni keskel moodustuvad jääkristallid paisuvad üles ja liiguvad külgedele, kus nad sulavad, luues heledama värvi keskpunkti ümbritseva tumedama keerise.
Marcus läheneb planeetide atmosfääri uurimisele dünaamika dünaamika ebatraditsioonilisest vaatepunktist. "Ma lähtun oma ennustustes keeriste dünaamika suhteliselt lihtsatest seadustest, selle asemel et kasutada mahukat hulka andmeid või keerulisi atmosfäärimudeleid," ütleb Marcus.
Marcus leiab, et Jupiteri kliima õppetund võib olla selline, et väikesed häired võivad põhjustada globaalseid muutusi. Kuid ta hoiatab sama mudeli rakendamise eest Maa kliimas, mida mõjutavad paljud erinevad tegurid, nii looduslikud kui ka inimtegevus.
"Sellegipoolest on oluline, et kliima jaoks oleks erinevad laborid," ütleb Marcus. "Teiste maailmade uurimine aitab meil paremini mõista omaeneseid, isegi kui need pole otseselt analoogsed."
Marcuse teadusuuringuid toetavad NASA päritolu programmi, riikliku teadusfondi astronoomia ja plasmafüüsika programmide ning Los Alamosi riikliku labori toetused.
Algne allikas: UC Berkeley pressiteade
