Obrazový kredit: NASA / JPL
Pokud je kalifornská univerzita v Berkeley, vizi fyziky Jupitera, správná, obří planeta bude v příštím desetiletí v příštím desetiletí výrazným globálním teplotním posunem, protože většina velkých vírů zmizí.
Ale fanoušci Great Red Spot si mohou odpočinout snadno. Nejslavnější z Jupiterových vírů - které jsou často srovnávány se zemskými hurikány - zůstanou umístěny převážně kvůli poloze poblíž rovníku planety, říká Philip Marcus, profesor na strojním oddělení UC Berkeley.
Marcus používá pro srovnání vířivé vany a víry na základě svých prognóz na principech získaných v dynamice tekutin na juniorské úrovni a na pozorování, že mnoho Jupiterových vírů doslova mizí do vzduchu.
"Předpovídám, že v důsledku ztráty těchto atmosférických vířivek se průměrná teplota na Jupiteru změní až o 10 stupňů Celsia, čímž se oteplování blíží rovníku a chladnější na pólech," říká Marcus. "Tento globální posun teploty způsobí, že se proudové proudy stanou nestabilními, a tím vzniknou nové víry." Je to událost, kterou budou moci svědčit i dvorští astronomové. “
Podle Marcuse signalizují bezprostřední změny konec současného 70letého klimatického cyklu Jupiteru. Jeho překvapivé předpovědi jsou zveřejněny v čísle 22. dubna časopisu Nature.
Bouřlivá atmosféra Jupiteru má tucet proudů, které se pohybují střídavě na východ a na západ, a které dokážou rychlostí hodin vyšší než 330 mil za hodinu. Stejně jako na Zemi, víry na Jupiteru, které rotují ve směru hodinových ručiček na severní polokouli, se považují za anticyklony, zatímco ty, které se točí proti směru hodinových ručiček, jsou cyklony. Opak je pravdou na jižní polokouli, kde víry ve směru hodinových ručiček jsou cyklony a protisměrné rotory jsou anticyklony.
Velká červená skvrna, umístěná na jižní polokouli, je držitelem titulu Jupiterova největšího anticyklonu; přesahující 12 500 kilometrů je dostatečně velká, aby spolkla Zemi dvakrát až třikrát.
Na rozdíl od cyklónových bouří na Jupiteru jsou hurikány a bouře Země spojeny s nízkotlakými systémy a po dnech nebo týdnech se rozptýlí. Velká červená skvrna je ve srovnání s vysokotlakým systémem, který je stabilní více než 300 let a nevykazuje žádné známky zpomalení.
Asi před 20 lety vyvinul Marcus počítačový model ukazující, jak se Velká červená skvrna vynořila a vytrhla v chaotické turbulenci Jupiterovy atmosféry. Jeho snaha vysvětlit dynamiku, která ji řídí, a další víry na Jupiteru vedla k jeho současné projekci hrozící změny klimatu planety.
Říká, že současný 70letý cyklus začal vytvořením tří odlišných anticyklonů - Bílých oválů - které se vyvinuly jižně od Velké rudé skvrny v roce 1939. „Zrození Bílých oválů bylo vidět na dalekohledech na Zemi,“ říká. "Věřím, že jsme v příštích 10 letech na podobné léčbě."
Marcus říká, že první etapa klimatického cyklu zahrnuje vytvoření vírových ulic, které procházejí západním proudem. Anticyklony se tvoří na jedné straně ulice, zatímco cyklony se tvoří na druhé straně, přičemž žádné dva víry se točí ve stejném směru přímo vedle sebe.
Většina vírů se s turbulencí pomalu rozkládá. Ve druhé fázi cyklu jsou některé víry dostatečně slabé, aby se zachytily v občasných žlabech, nebo Rossbyho vlnách, které se tvoří v proudu. Ve stejném žlabu se může chytit více vírů. Když tak dělají, cestují spolu dohromady a turbulence mohou snadno způsobit jejich sloučení. Když jsou víry slabé, odchytávání a slučování pokračuje, dokud na každé vírové ulici nezůstane pouze jeden pár.
Známé zmizení dvou bílých oválů, jednoho v roce 1997 nebo 1998 a druhého v roce 2000, je příkladem sloučení vírů ve druhé fázi, a jako takové signalizuje „začátek konce“ současného klimatického cyklu Jupitera, říká Marcus.
Proč by sloučení vírů mělo vliv na globální teplotu? Marcus říká, že relativně jednotná teplota Jupiteru - kde jsou teploty na pólech téměř stejné jako na rovníku - je způsobena chaotickým smícháním tepla a vzduchu z vírů.
"Pokud vyhodíte celou řadu vírů, zastavíte veškeré míchání tepla v této šířce," říká Marcus. "To vytváří velkou zeď a zabraňuje přenosu tepla z rovníku na póly."
Jakmile je dost vírů pryč, atmosféra planety se zahřeje na rovníku a vychladne na pólech až o 10 stupňů Celsia v každé oblasti, což je třetí etapa klimatického cyklu.
Tato změna teploty destabilizuje tryskové proudy, které budou reagovat zvlněním. Vlny se zužují a rozpadají se, jako na pláži, ale ve čtvrté etapě cyklu se pak shluknou na nové velké víry. V páté a závěrečné fázi klimatického cyklu se nové víry zmenšují a usadí se do vírových ulic, aby zahájili nový cyklus.
Oslabení vírů je způsobeno turbulencí a postupem času se stává postupně. Trvá asi půl století, než se nově vytvořené víry postupně smršťují natolik, aby se zachytily v korytu proudového proudu, říká Marcus.
Naštěstí blízkost Velké červené skvrny k rovníku ji chrání před zničením. Na rozdíl od ostatních Jupiterových vírů přežívá Velká červená skvrna „jedením“ sousedních anticyklonů, říká Marcus.
Marcus poznamenává, že jeho teorie Jupiterova klimatického cyklu se opírá o existenci zhruba stejného počtu cyklónů a anticyklonů na planetě.
Protože výmluvnými známkami vírů jsou mraky, které vytvářejí, bylo snadné vynechat přítomnost dlouhotrvajících cyklónů, říká Marcus. Vysvětluje, že na rozdíl od odlišného místa anticyklonu vytvářejí cyklóny vzory vláknitých mraků, které jsou méně jasně definovány.
"Na první pohled je snadné si myslet, že v Jupiteru dominují anticyklony, protože jejich rotující mračna se jasně ukazují jako býčí oči," říká Marcus.
V příspěvku Nature, Marcus představuje počítačovou simulaci, která ukazuje, že teplé centrum a chladnější obvod cyklónu vytváří vzhled vláknitých mraků. Naproti tomu anticyklony mají chladná centra a teplejší perimetry. Ledové krystaly, které se tvoří ve středu anticyklonu, nabobtnají a pohybují se do stran, kde se tají, čímž vytváří tmavší víření obklopující světlejší barevný střed.
Marcus přistupuje ke studiu planetárních atmosfér z netradičního pohledu fluidního dynamika. "Vycházím z relativně jednoduchých zákonů vířivé dynamiky místo toho, abych používal objemná množství dat nebo složité atmosférické modely," říká Marcus.
Marcus říká, že lekcí Jupiterova klimatu může být to, že malé poruchy mohou způsobit globální změny. Varuje však před použitím stejného modelu na zemské klima, které je ovlivněno mnoha různými faktory, přírodními i člověkem vytvořenými.
"Přesto je důležité mít různé" laboratoře "pro klima," říká Marcus. "Studium jiných světů nám pomáhá lépe porozumět našim vlastním, i když nejsou přímo analogické."
Marcusův výzkum je podporován granty z programu NASA Origins Program, National Science Foundation Astronomy and Plasma Physics Programs a Los Alamos National Laboratory.
Původní zdroj: UC Berkeley News Release
