Obrazový kredit: NASA / JPL
Ak je kalifornská univerzita v Berkeley, vízia fyzika Jupitera správna, obrovská planéta bude v nadchádzajúcom desaťročí na významnom globálnom teplotnom posune, keď zmizne väčšina veľkých vírov.
Ale fanúšikovia Veľkej červenej škvrny si môžu oddýchnuť. Najslávnejší z Jupiterových vírov - ktoré sa často porovnávajú s hurikánmi Zeme - zostane na mieste, hlavne kvôli svojej polohe v blízkosti rovníka planéty, hovorí Philip Marcus, profesor oddelenia strojárstva UC Berkeley.
Pri porovnávaní vírivých vaní a víriviek Marcus zakladá svoju predpoveď na princípoch získaných v dynamike tekutín na juniorskej úrovni a na pozorovaní, že mnoho Jupiterových vírov doslova mizne do vzduchu.
"Predpovedám, že v dôsledku straty týchto atmosférických víriviek sa priemerná teplota na Jupitore zmení až o 10 stupňov Celzia, čím sa teplejšie priblíži rovník a chladnejšie na póloch," hovorí Marcus. „Tento globálny posun teploty spôsobí, že prúdové prúdy sa stanú nestabilnými, a tým vytvoria nové víry. Je to udalosť, o ktorej budú môcť svedčiť dokonca aj astronómovia na záhrade. “
Podľa Marcusa znamenajú bezprostredné zmeny koniec súčasného 70-ročného klimatického cyklu spoločnosti Jupiter. Jeho prekvapujúce predpovede sú publikované v časopise Nature z 22. apríla.
Búrlivá atmosféra Jupitera má asi tucet prúdov, ktoré sa pohybujú v rôznych smeroch na východ a na západ, a ktoré dokážu zvládnuť rýchlosť vyššiu ako 330 míľ za hodinu. Rovnako ako na Zemi, víry na Jupitere, ktoré rotujú v smere hodinových ručičiek na severnej pologuli, sa považujú za anticyklóny, zatiaľ čo tie, ktoré sa otáčajú proti smeru hodinových ručičiek, sú cyklóny. Opak je pravdou na južnej pologuli, kde víry v smere hodinových ručičiek sú cyklóny a krúžky proti smeru hodinových ručičiek sú anticyklóny.
Veľká červená škvrna, ktorá sa nachádza na južnej pologuli, je držiteľom titulu najväčšieho proticyklónu Jupitera; s rozlohou 12 500 míľ je dosť veľká na to, aby prehltla Zem dvakrát až trikrát.
Na rozdiel od cyklónových búrok na Jupitere sú hurikány a búrky Zeme spojené s nízkotlakovými systémami a po dňoch alebo týždňoch sa rozptýlia. Great Red Spot je v porovnaní s tým vysokotlakový systém, ktorý je stabilný viac ako 300 rokov a nevykazuje známky spomalenia.
Asi pred 20 rokmi vyvinul Marcus počítačový model ukazujúci, ako sa Veľká červená škvrna vynorila a vydržala v chaotickom vírení atmosféry Jupitera. Jeho snaha vysvetliť dynamiku, ktorou sa riadi, a ďalšie víry na Jupitere viedli k jeho súčasnej projekcii hroziacej zmeny klímy planéty.
Hovorí, že súčasný 70-ročný cyklus sa začal vytvorením troch odlišných anticyklonov - Bielych oválov, ktoré sa vyvinuli južne od Veľkej červenej škvrny v roku 1939. „Zrod Bielych oválov bol videný ďalekohľadmi na Zemi,“ hovorí. „Verím, že sme v najbližších 10 rokoch.
Marcus hovorí, že prvá etapa klimatického cyklu zahŕňa vytvorenie vírivých ulíc, ktoré prechádzajú cez západné prúdové prúdy. Anticyklóny sa tvoria na jednej strane ulice, zatiaľ čo cyklóny sa tvoria na druhej strane bez toho, aby sa dva víry otáčali rovnakým smerom priamo vedľa seba.
Väčšina vírov sa pomaly rozpadá s turbulenciami. V druhej etape cyklu sú niektoré víry dostatočne slabé, aby sa zachytili v občasných žľaboch alebo v Rossbyho vlnách, ktoré sa tvoria v prúde prúdu. V tom istom žľabe sa môže chytiť viacero vírov. Keď tak urobia, cestujú zviazané spolu a turbulencie ich môžu ľahko spojiť. Keď sú víry slabé, odchytávanie a zlučovanie pokračuje, až kým na každej vírivej ulici nezostane iba jeden pár.
Zaznamenané zmiznutie dvoch bielych oválov, jedného v roku 1997 alebo 1998 a druhého v roku 2000, bolo príkladom zlúčenia vírov v druhej etape a ako také signalizovalo „začiatok konca“ súčasného klimatického cyklu Jupitera, hovorí Marcus.
Prečo by zlúčenie vírov malo vplyv na globálnu teplotu? Marcus hovorí, že relatívne rovnomerná teplota Jupitera - kde sú teploty na póloch takmer rovnaké ako na rovníku - je spôsobená chaotickým zmiešaním tepla a vzduchu z vírov.
„Ak vyradíte celý rad vírov, zastavíte miešanie tepla v tejto zemepisnej šírke,“ hovorí Marcus. „To vytvára veľkú stenu a bráni prenosu tepla z rovníka na stožiare.“
Akonáhle bude dostatok vírov, atmosféra planéty sa zahreje na rovníku a ochladí sa na póloch až o 10 stupňov Celzia v každej oblasti, ktorá je treťou etapou klimatického cyklu.
Táto zmena teploty destabilizuje prúdové prúdy, ktoré budú zvlnené. Vlny stúpajú a rozpadajú sa, podobne ako na pláži, ale potom sa v štvrtej etape cyklu zvíjajú do nových veľkých vírov. V piatej a záverečnej fáze klimatického cyklu sa nové víry zmenšujú a usadzujú sa do vírivých ulíc, aby začali nový cyklus.
Oslabenie vírov je spôsobené turbulenciami a postupne sa stáva. Trvá asi pol storočia, kým sa novovytvorené víry postupne zmenšujú natoľko, aby ich chytili v žľabe prúdov, hovorí Marcus.
Našťastie blízkosť Veľkej červenej škvrny k rovníku ju chráni pred zničením. Na rozdiel od iných vírov Jupitera Veľká červená škvrna prežíva „jedením“ svojich susedných anticyklónov, hovorí Marcus.
Marcus poznamenáva, že jeho teória klimatického cyklu Jupitera spočíva na existencii zhruba rovnakého počtu cyklónov a anticyklónov na planéte.
Keďže výrečné príznaky vírenia sú mraky, ktoré vytvárajú, bolo ľahké vynechať prítomnosť cyklónov s dlhou životnosťou, hovorí Marcus. Vysvetľuje, že na rozdiel od odlišného miesta anticyklónu cyklóny vytvárajú vzory vláknitých oblakov, ktoré sú menej jasne definované.
„Na druhej strane je ľahké si myslieť, že Jupiteru dominujú anticyklony, pretože ich mračná oblaka sa jasne ukazujú ako býčie oči,“ hovorí Marcus.
V článku Nature (Príroda) predstavuje Marcus počítačovú simuláciu, ktorá ukazuje, že teplé centrum a chladnejší obvod cyklónu vytvára vzhľad vláknitých mrakov. Naproti tomu anticyklóny majú chladné centrá a teplejšie perimetre. Ľadové kryštály, ktoré sa tvoria v anticyklonovom centre, napučiavajú a pohybujú sa do strán, kde sa topia, čím vytvárajú tmavšiu vírivku obklopujúcu svetlejší farebný stred.
Marcus pristupuje k štúdiu planetárnych atmosfér z netradičného hľadiska fluidného dynamika. „Svoje predpovede zakladám na relatívne jednoduchých zákonoch vírovej dynamiky namiesto toho, aby som používal objemné množstvo údajov alebo zložité atmosférické modely,“ hovorí Marcus.
Marcus hovorí, že lekciou Jupitera môže byť, že malé poruchy môžu spôsobiť globálne zmeny. Varuje však pred aplikáciou toho istého modelu na zemskú klímu, ktorá je ovplyvnená mnohými rôznymi faktormi, či už prírodnými alebo ľudskými.
„Stále je dôležité mať pre laboratórium rôzne laboratóriá,“ hovorí Marcus. „Štúdium iných svetov nám pomáha lepšie porozumieť vlastným, aj keď nie sú priamo analogické.“
Výskum spoločnosti Marcus je podporovaný grantmi z programu NASA Origins Program, z programov National Science Foundation Astronomy and Plasma Physics a Los Alamos National Laboratory.
Pôvodný zdroj: UC Berkeley News Release
