Solsystemet

Virvlende stormer på Saturn og Jupiter ligner ingenting på jorden

2024

Spiralene og hvirvlene på Jupiter og Saturn kan se fascinerende ut, men de er turbulente stormer som bokstavelig talt og ellers er ute av denne verden. Ingenting som dette skjer på jorden.

Rasende stormer på disse gassgigantene ble antatt å oppstå fra den nedre atmosfæren, akkurat som de på planeten vår - til nå. Ny forskning tyder på at disse ujordlige stormene sannsynligvis er drevet av dypere indre krefter i stedet for de ytre kreftene som brenner stormer like over jordens overflate. Simuleringer av Jupiter og Saturn har vist at deres værsystemer, fra sykloner og anticykloner til jetfly og magnetiske fjærer, for det meste skyldes voldelige interne prosesser.

Jupiters store røde flekk, som antas å ha dannet seg når det indre dynamo som genererer planetens magnetfelt, er enorm antisykloner -systemer i høytrykksområder der luft synker og det ikke dannes skyer eller regn-er bare ett av disse fenomenene.

Disse gigantiske planetene har ingen fast grunn som kan undertrykke sterke jetstrømmer og stormer (for eksempel orkaner kan vare i havet, men ikke overleve lenge på land), 'Rakesh Kumar Yadav, som ledet en studie som nylig ble publisert i Vitenskapelige fremskritt , fortalte SYFY WIRE. 'Disse planetene roterer også betydelig raskere enn jorden, og atmosfæren deres (og dypere deler siden de ikke har en fast overflate) koker kraftigere enn atmosfæren vår. Disse faktorene bidrar sannsynligvis til deres forskjellige værforhold. '

Det er flere stormer som brygger på Jupiter og Saturn enn bare Great Red Spot og Saturns sekskantede storm, som har fått mest oppmerksomhet. En av de siste tingene strålte tilbake av Cassini før det forsvant i atmosfæren til Saturn for alltid, var gravitasjonsdata, og det, sammen med data fra Juno -oppdraget, hjalp Yadavs team med å fastslå at jetstrømmer på begge planetene må stupe tusenvis av miles dypt. Dette førte til spørsmål om noen av stormvirvlene som kan sees på disse planetene gyter fra konveksjon som oppstår langt under overflaten.

'Vi fant ut at store stormer i vår simulering også sakte driver mot vestretningen, i likhet med Jupiters store røde flekk,' sa han.

For å finne ut hvordan stormer muligens kan bli født i tarmene til disse planetene, modellerte forskerteamet det de kalte et tynt skall og tykt skall simuleringer. Begge disse tilnærmingene gikk lenger enn bare å anta hvor værsystemer dukker opp. Hver type simulering er basert på den raske konveksjonen som forårsaker turbulens i planetformede sfæriske skjell som var programmert til å rotere akkurat som planetene de simulerte.

'Tynningstilbudet antyder at bare på grunn av det faktum at disse planetene snurrer raskt og overbeviser, er det ikke veldig vanskelig å produsere betydelig store stormer,' sa Yadav. 'Slike stormer dannes spontant ved en prosess som kalles turbulent selvorganisering. Men hvis vi trenger å lage enda større stormer, kan magnetfelt spille en rolle. '

På disse gassgigantene oppstår konveksjon som på jorden ved at varmere, mindre tett gass stiger og kaldere, tettere gass synker. Selv om bare gass er involvert her, kan det teknisk sett skje med alle væske eller stoff som kan flyte og endre form når en kraft virker på det for å endre seg.

Stormvirvler på Jupiter. Kreditt: NASA

Tynnskall -saken undersøkte hva som foregår i konveksjonslag i Jupiter og Saturns øvre atmosfære. Turbulens skjer mellom mørkere atmosfæriske bånd, eller belter, der kjøligere gass synker, og lysere bånd kjent som soner, der varmere gass stiger. Tynnshellsimuleringen genererte sykloner, anticykloner som de som antas å gi opphav til den store røde flekken, og sonene og beltene også kjent som sonestråler på gassgiganter som Jupiter og Saturn.

Nå for de virkelig tunge tingene. En planets dynamo genererer sitt magnetfelt dypt inne. Jordens dynamo er det flytende jernet som stadig flyter i den ytre kjernen (utenfor den indre kjernen av fast jern), og elektriske strømmer oppstår når elektroner flyter med det, og at energien omdannes til et magnetfelt. Det er derfor planeter med magnetfelt antas å ha metalliske kjerner. Den tykke skallsimuleringen gjenskapt måten hydrodynamisk lag av gassgiganter, som oppfører seg som væsker skal, samhandler med sine magnetfelt. Dette resulterte i konveksjonen dypt inne i magnetfeltet som forårsaket at den kastet fjær i rommet. Uansett hvor det var høyere magnetisk energi, skapte det også flere anticykloner.

'En gang i blant tømmer det indre dynamolaget i hovedsak ut store væskestrømmer i det ytre laget,' sa Yadav. 'Disse fjærene kan ikke fortsette å gå ut for alltid og blir stoppet av overflatelaget der vi ser all stormaktivitet. Her, pga Coriolis -kraft , (tilstede på grunn av Jupiters spinning), må disse fjærene bli antisykoniske stormer. Dette er det som fører til dannelsen av pannekakeformede gigantiske stormer. '

Det er noen forskjeller mellom planetene. Saturn har en farligere atmosfære, så væskedynamikken bak stormene ligner mer på hverandre enn Jupiters. Det kan være fordi den tykkere atmosfæren gjør det vanskeligere å avgjøre om gasser hvirvler rundt. Ikke så mange anticykloner ser ut til å skje på Saturn heller.

Neste gang du ser på de hypnotiske virvlene til Saturn og Jupiter, husk at bak skjønnheten er det et dyr.