12.3. Атмосферные процессы
Здесь уже достаточно конкретных данных, чтобы обсуждать вопрос и использовать серьезную аргументацию. Взгляните еще раз на фотографию Юпитера. Удивительная картинка, отличающая его от всех других планет Солнечной системы (рис. 12.7).
[more]
Рис. 12.7. Фотография Юпитера,
http://fotonin.com/data_images/out/22/938587-jupiter.jpg
Вы видите характерную особенность его внешнего облика – полосы и то, что называется Большим красным пятном. Полосы параллельны экватору. На фотографии картина статическая. Но Юпитер – очень быстро вращающаяся планета, она не может не закручивать свою атмосферу. И на самом деле все полосы движутся, однако… на границах полос движение происходит в противоположных направлениях. Кроме того, сохраняя общую полосчатость, Юпитер может изменять ширину и в некоторой степени цвет полос, сохраняя их параллельность экватору.
Существует ряд версий, объясняющих происхождение полос. Наиболее распространенной является версия их возникновения в результате конвекции в атмосфере планеты-гиганта за счет подогрева и поднятия одних слоев и охлаждения и опускания других. Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, называются зонами (светлые полосы). В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне, а их светлая окраска объясняется, видимо, повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака.
Темные полосы называются поясами. Они представляют собой облачность, располагающуюся ниже. Предположительно, пояса состоят из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония. Эти структуры представляют области нисходящих потоков.
Юпитерианские пояса граничат с зональными атмосферными потоками (ветрами), которые называют «джетами» или «струями». Джеты, движущиеся в западном направлении (противоположном вращению планеты), обычно наблюдаются при переходе из зон в пояса, тогда как джеты, движущиеся в восточном направлении (нормальное движение), ‒ при переходе из поясов в зоны. Модели атмосферы Юпитера предполагают, что зональные ветры уменьшают свою скорость в поясах и увеличивают в зонах.
Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с и выше. В отличие от Земли, где циркуляция атмосферы происходит за счет разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях, на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно; считается, что главными движущими силами являются потоки тепла, идущие из центра планеты, и энергия, выделяемая при быстром движении Юпитера вокруг своей оси. На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводит к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является упомянутое Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет (фиксируется с момента начала наблюдений с помощью телескопов). О размерах этого вихря можно судить по фотографии, на которой в том же масштабе изображена Земля (рис. 12.8).
Рис. 12.8. Сравнительные размеры Красного пятна и Земли,
http://light-science.ru/wp-content/uploads/2015/02/jupiter-earth.jpg
Кроме Большого красного пятна, в атмосферных течениях видно большое количество пятен различного оттенка – от белых до красных и коричневых. Все они тоже являются вихрями, но не столь долго живущими.
Еще задолго до начала эпохи исследования Солнечной системы с помощью космических телескопов и автоматических зондов проблема атмосферных процессов на Юпитере интересовала Николу Тесла. На рис. 12.9 приведен принадлежащий ему рисунок с соответствующей цитатой (цитата и надписи в правой части рисунка переведены на русский язык).
Рис. 12.9. Атмосферные потоки на Юпитере в представлении Н. Теслы,
https://otvet.imgsmail.ru/download/u_393f793931c09f456aeb87dd8378e944_800.jpg
Обратите внимание на то, что Н. Тесла – великий универсальный гений человечества – цитирует Второй принцип Герметизма (Принцип аналогии): «…все процессы в природе протекают одинаково». На взгляд, в данном случае характер направленности постоянных ветров Юпитера очень напоминает наши земные пассаты.
Быстро вращающаяся планета создает пять реактивных течений в каждом полушарии. Именно это и придает Юпитеру уникальные полосы. У Земли только четыре динамичных реактивных течения, два (иногда три) в каждом полушарии, которые движутся с запада на восток. Происхождение «ленточной структуры» облаков Юпитера не до конца ясно, однако управляющие ею механизмы напоминают ячейки Хэдли, с которыми мы уже неоднократно встречались, рассматривая земную группу планет. На Юпитере постоянно бушуют сильные бури с грозами. Бури формируются главным образом в областях поясов. Разряды молний на Юпитере гораздо сильнее, чем на Земле.
На рис. 12.10 показано направление атмосферных течений на Юпитере и на Земле (масштаб не соблюден):
Рис. 12.10. Атмосферные потоки на Юпитере и на Земле,
http://www.lpi.usra.edu/education/explore/solar_system/background/м
Интересная получается картина. Но она еще интереснее, если на нее смотреть со стороны полюсов. Такие круговые карты представляют собой полярную стереографическую проекцию, в которой в центре находится полюс, а наружная граница – экватор. Изображение выглядит как бы плоским и представляет собой вид «сверху» (или «снизу»), хотя получено оно было не прямой съемкой, а в результате комбинированной компьютерной обработки многих снимков, выполненных зондом «Кассини», когда он ненадолго задержался около Юпитера, пролетая к своей главной цели – Сатурну. На рис. 12.11 представлены такие комбинированные фотографии обоих полушарий Юпитера.
Рис. 12.11. Полярные стереографические проекции Северного и Южного полушарий Юпитера,
Северное полушарие: http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07783,
Южное полушарие: http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA077834
В динамике движение полос Юпитера выглядит потрясающе: цветные соседние концентрические полосы вращаются в противоположные стороны. В тексте мне придется пользоваться стоп-кадрами для описания процессов, но ниже даны ссылки на анимации, открывающиеся в интернете, по которым характер атмосферных потоков можно увидеть во всей красе (во второй, третьей и пятой ссылках карта дана в цилиндрической проекции):
4. http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/videos/movies/iss_001120a.gif
5. http://reactor.cc/post/1500214
Рис. 12.12. Цилиндрическая проекция атмосферных потоков Юпитера в статике
То, что представлено на рис. 12.12, просто стоп-кадр из анимации по ссылке 5. Это цилиндрическая картографическая проекция. На анимации особенно четко видны не только полосы, но и направления движения атмосферных потоков.
(0)
