Американські вчені пояснили аномальну природу полярних вихорів Юпітера та Сатурна

Астрономи з Массачусетського технологічного інституту запропонували нову модель, яка пояснює різницю в організації полярних штормів на Юпітері та Сатурні. Попри схожість цих газових гігантів за складом і розміром, їхні полярні вихори мають різну структуру: у Сатурна на кожному полюсі домінує один великий шторм, тоді як у Юпітера центральну бурю оточує кілька менших.

Дослідники Ванінг Канґ і Джіару Ши створили двовимірну модель атмосферних потоків, яка відтворює ці відмінності. Вона базується на припущенні, що в швидко обертованій системі рух рідини уздовж осі обертання можна спростити до двовимірної задачі без втрати фізичної суті, що робить моделювання швидшим і менш затратним.

За результатами моделювання, вихори виникають із дрібних рухів, таких як конвекція, і з часом зростають. Їхній розмір визначається глибиною атмосфери, рівнем турбулентності та швидкістю розсіювання енергії через тертя. На Юпітері глибока й енергійна атмосфера сприяє формуванню численних вихорів, але сильна турбулентність не дозволяє їм об’єднатися в один великий шторм.

Північне полярне штормове коло Юпітера у видимому (ліворуч) та інфрачервоному (праворуч) світлі. (NASA)

На Сатурні, навпаки, слабша турбулентність і швидше розсіювання енергії дають змогу дрібним вихорам зливатися, утворюючи один масивний полярний шторм. Вчені припускають, що різниця у густині та стратифікації глибинних шарів атмосфери може визначати поверхневу структуру вихорів.

Результати дослідження, опублікованого в Pro­ceed­ings of the Nation­al Acad­e­my of Sci­ences, свідчать: полярні шторми можуть бути індикаторами внутрішніх умов газових гігантів. Це відкриває нові можливості для розуміння будови Юпітера й Сатурна та еволюції їхніх атмосфер.