Solsystem

Virvlende storme på Saturn og Jupiter ligner ikke noget på Jorden

2024

Spiralerne og hvirvlerne på Jupiter og Saturn kan se fascinerende ud, men det er turbulente storme, der bogstaveligt talt og ellers er ude af denne verden. Intet lignende sker på Jorden.

Rasende storme på disse gasgiganter blev antaget at opstå fra den lavere atmosfære, ligesom dem på vores planet - indtil nu. Ny forskning tyder på, at disse ujordlige storme sandsynligvis drives af dybere indre kræfter frem for de ydre kræfter, der brænder storme lige over Jordens overflade. Simuleringer af Jupiter og Saturn har vist, at deres vejrsystemer, fra cykloner og anticykloner til jetfly og magnetiske fjer, for det meste skyldes voldelige interne processer.

Jupiters store røde plet, som menes at have dannet sig når det indre dynamo der genererer planetens magnetfelt modregne enormt anticykloner -systemer i højtryksområder, hvor luft synker og der ikke dannes skyer eller regn-er blot et af disse fænomener.

Disse gigantiske planeter har ikke nogen fast grund, der kan undertrykke stærke jetstrømme og storme (orkaner kan for eksempel vare i havet, men overlever ikke længe på land), 'Rakesh Kumar Yadav, der ledede en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Videnskab fremskridt , fortalte SYFY WIRE. 'Disse planeter roterer også betydeligt hurtigere end Jorden, og deres atmosfære (og dybere dele, da de ikke har en fast overflade) koger kraftigere end vores atmosfære. Disse faktorer bidrager sandsynligvis til deres forskellige vejrforhold. '

Der er flere storme på vej på Jupiter og Saturn end bare det store røde sted og Saturns sekskantede storm, som har fået størst opmærksomhed. En af de sidste ting strålede tilbage Cassini før det forsvandt i atmosfæren på Saturn for evigt, var tyngdekraftsdata, og det sammen med data fra Juno -missionen hjalp Yadavs team med at bestemme, at jetstrømme på begge planeter skal kaste tusinder af kilometer dybt. Dette medførte spørgsmål om, hvorvidt nogle af de stormvirvler, der kan ses på disse planeter, gyder fra konvektion, der opstår langt under overfladen.

'Vi fandt ud af, at store storme i vores simulering også langsomt driver mod vestlig retning, svarende til Jupiters store røde plet,' sagde han.

horisont nul daggry sund fornuft medier

For at finde ud af, hvordan storme muligvis kan blive født i tarmene på disse planeter, modellerede forskergruppen, hvad de kaldte en tynd skal og tykke skalsimuleringer. Begge disse fremgangsmåder gik videre end bare at antage, hvor vejrsystemer dukker op. Hver type simulering indregnes i den hurtige konvektion, der forårsager turbulens i planetformede sfæriske skaller, der var programmeret til at rotere ligesom planeterne, de simulerede.

'Tyndskalmetoden tyder på, at bare på grund af det faktum, at disse planeter hurtigt snurrer og overbeviser, er det ikke særlig svært at producere væsentligt store storme,' sagde Yadav. 'Sådanne storme dannes spontant ved en proces kaldet turbulent selvorganisering. Men hvis vi har brug for at lave endnu større storme, kan magnetfelter måske spille en rolle. '

På disse gasgiganter frembringes konvektion som på jorden ved varmere, mindre tæt gas, der stiger og koldere, tættere gas synker. Selvom kun gas er involveret her, kan det teknisk set ske med enhver væske eller stof, der kan flyde og ændre form, når en kraft påvirker det til at ændre sig.

Virvler af storme på Jupiter. Kredit: NASA

Tyndskal -sagen undersøgte, hvad der foregår i konvektionslag i Jupiter og Saturns øvre atmosfære. Turbulens sker mellem mørkere atmosfæriske bånd eller bælter, hvor køligere gas synker, og lysere bånd kendt som zoner, hvor varmere gas stiger. Tyndskalsimuleringen genererede cykloner, anticykloner som dem, der menes at give anledning til det store røde sted, og zoner og bælter også kendt som zonestråler på gasgiganter som Jupiter og Saturn.

Nu til de virkelig tunge ting. En planets dynamo genererer sit magnetfelt indefra. Jordens dynamo er det konstant flydende flydende jern i den ydre kerne (uden for den indre kerne af fast jern), og elektriske strømme skabes, når elektroner strømmer med det, og at energien omdannes til et magnetfelt. Det menes derfor, at planeter med magnetfelter har metalliske kerner. Den tykke skal -simulering genskabte den måde, hvorpå hydrodynamisk lag af gasgiganter, der opfører sig som væsker skal, interagerer med deres magnetfelter. Dette resulterede i konvektionen dybt inde i magnetfeltet, der fik det til at kaste fjer i rummet. Overalt hvor der var højere magnetisk energi, skabte det også flere anticykloner.

'En gang imellem skubber det indre dynamolag i det væsentlige store væsker ud i det ydre lag,' sagde Yadav. 'Disse fjer kan ikke blive ved med at gå ud for evigt og stoppes af overfladelaget, hvor vi ser al stormaktiviteten. Her pga Coriolis kraft , (til stede på grund af Jupiters spinning), skal disse fjer blive anticykoniske storme. Det er det, der fører til dannelsen af pandekageformede kæmpestorme. '

Der er nogle forskelle mellem planeterne. Saturn har en farligere atmosfære, så væskedynamikken bag stormene ligner mere hinanden end Jupiters. Det kan skyldes, at den tykkere atmosfære gør det sværere at afgøre, om gasser hvirvler rundt. Det ser heller ikke ud til, at der sker så mange anticykloner på Saturn.

Næste gang du ser på de hypnotiske hvirvler fra Saturn og Jupiter, skal du huske, at der bag skønheden er et dyr.