Пятно на юпитере что
Огромный красный вихрь размером с Землю. Что внутри Большого Красного Пятна Юпитера
Ученые НАСА получили от зонда Juno 3D-снимки того, как выглядит атмосфера Юпитера. Исследователи подсчитали, насколько глубоко распространяется крупнейший вихрь во всей Солнечной системе — Большое Красное Пятно: за ним следят уже несколько столетий. «Хайтек» объясняет, что мы знаем о необычном красном пятне в атмосфере Юпитера и чем оно так привлекает ученых.
Читайте «Хайтек» в
Большое Красное Пятно кажется бессмертным — это огромный атмосферный вихрь красного цвета, который не стихает с момента его открытия.
Что такое Большое Красное Пятно?
Большое Красное Пятно (БКП) находится на Юпитере — это атмосферный вихрь, который считается самым крупным во всей Солнечной системе. БКП уменьшается, а также меняет цвет и передвигается параллельно по отношению к экватору.
С точки зрения науки это огромный ураган, который составляет до 40 тыс. км в длину и примерно 12–14 тыс. км в ширину. Ветер внутри БКП разгоняется до 500 км/ч, а температура составляет около −160 °C. Но она непостоянна, например, область в центре БКП чуть теплее, чем по краям.
Сейчас астрономы отмечают, что БКП становится меньше: около 100 лет назад пятно было на 50% крупнее и намного ярче.
Как появилось Большое Красное Пятно?
Есть две теории, как образовалось пятно, объясняет Филипп Маркус, профессор из факультета машиностроения Калифорнийского университета. Первая — из активного газового потока, который достиг стратосферы и начал заворачиваться. Так, по мнению Маркуса, мог начаться вихрь.
Второй вариант — из-за струйного течения в атмосфере, которое стало нестабильным и образовало волновые колебания. В тот момент, когда колебания волны дошли до крайней точки, произошел ее распад и образовались маленькие завихрения, образовавшие крупный вихрь.
Почему пятно красное?
До сих пор неизвестно, как пятно стало такого ярко-красного цвета. Астрономы проверяют теорию о том, как на атмосферу Юпитера и химический состав его облаков влияют космические лучи, а также ультрафиолетовое излучение.
Одно из основных предположений — излучение от Солнца, которое вступает в реакцию с гидросульфитом аммония из облаков планеты. В итоге оно приобрело кроваво-красный оттенок.
Что находится внутри Большого Красного Пятна?
Недавно исследователям стало известно, что происходит внутри пятна. Его диаметр примерно 16 тыс. км, но вот данных о глубине не было. Для оценки глубины и структуры БКП ученые использовали микроволновые и гравитационные измерения.
Миссия Juno, или «Юнона» изучила Юпитер на основе данных микроволнового радиометра MWR. С помощью него можно посмотреть внутрь облаков планеты на расстояние около 550 км.
По результатам работы зонда исследователи выяснили, что пятно внушительных размеров и находится даже ниже уровня облаков, иначе говоря, уровня конденсации воды и аммиака.
Это значит, что глубина пятна может быть около 350–500 км, а окружающие струи простираются до глубин в 3 000 км.
Также астрономы заметили одну особенность в атмосфере Юпитера — у направления вихрей и их температуры есть связь. Например, вихри, которые двигаются в ту же сторону, куда вращается планета, теплее в верхней части и холоднее в нижней. И наоборот, те, что двигаются в противоположную сторону, теплее снизу и холоднее сверху.
Какие еще остались вопросы к атмосфере Юпитера и к пятну?
Пока что астрономы не знают, как формируются пояса атмосферы на Юпитере — они выглядят как белые и красные полоски из облаков: их разделяет поток ветра, который дует в противоположных направлениях.
По данным миссии Juno, они образуются благодаря газообразному аммиаку — именно он перемещается вверх и вниз в том же ритме, что и воздушный поток.
Также в главе, где мы рассказали про цвет пятна, указано, что ученые до сих пор не могут точно определить, почему оно приняло такой ярко-красный оттенок. Кроме этого, достоверно неизвестно, как образовалось БКП.
Как будут изучать Большое Красное Пятно и Юпитер дальше?
Сейчас станция Juno расположена на орбите Юпитера, она находится там с 2016 года.
Ее цель — изучить гравитационное и магнитное поле планеты, а также исследовать атмосферу и уточнить гипотезу о том, что у Юпитера есть твердое ядро.
Астрономы продолжают изучать Большое Красное Пятно, так как это явление и его причины до сих пор остаются не до конца понятны современной науке — это пример космической погоды, который невозможно повторить в земных условиях, поэтому нужно ждать новой информации от Juno.
Hubble обнаружил странные изменения в Большом Красном Пятне Юпитера
Вращение Большого Красного Пятна (БКП) на Юпитере постепенно ускоряется — это означает, что крупнейший шторм в Солнечной системе становится все более мощным. Статья об этом опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
Большое Красное Пятно на экваторе Юпитера, за которым ученые наблюдают на протяжении свыше 350 лет, — это самый масштабный атмосферный вихрь в Солнечной системе. Время от времени пятно меняется в размерах и изменяет свой цвет. Газ внутри него вращается против часовой стрелки, совершая один оборот примерно за шесть земных суток. Скорость ветра внутри пятна превышает 500 км/ч. Наблюдения с помощью космического телескопа Hubble позволили определить, что с 2009 по 2020 год скорость ветров в нем возросла на 8%. Это касается прежде всего средней скорости ветра на внешней границе шторма, носящей наименование «высокоскоростное кольцо», внутренние же области пятна при этом движутся значительно медленнее.
«Мы обнаружили, что средняя скорость ветра в Большом Красном Пятне заметно увеличилась за последнее десятилетие», — заявил ведущий автор статьи Майкл Вонг из Калифорнийского университета в Беркли. Исследователям удалось исключить некоторые другие возможные причины изменений: сдвиг ветров в окружающей атмосфере или температурные вариации в зависимости от высоты. По мере того, как пятно сжимается и округляется, средняя скорость ветров в высокоскоростном кольце увеличивается. Самые заметные изменения в структуре пятна и скорости его движения произошли во время событий 2017 года, когда поблизости от БКП возник сильный конвективный шторм.
«Когда я впервые увидел эти результаты, я задал вопрос: какой в этом смысл? Никто прежде не видел ничего подобного, — признается Вонг. — Это то, что мог заметить только Hubble. Именно длительные постоянные наблюдения Hubble и сделали возможным это открытие».
Что означают все эти изменения? С уверенностью сказать сложно. Как объясняет Вонг, все, что находится ниже верхних облаков Юпитера, скрыто от Hubble и «невидимо в данных». Но даже с этой оговоркой открытие кажется весьма важным. «Это интересный фрагмент данных, который поможет нам понять, что на самом деле питает Большое Красное Пятно и как оно поддерживает свое существование», — говорит Вонг. Хотя, конечно, предстоит проделать еще большую работу для того, чтобы полностью понять все это.
Изменение скорости ветра, отслеживаемое с помощью телескопа Hubble, составляет менее 2,5 км/ч за земной год. «Мы говорим о таком небольшом изменении, что если бы у нас не было данных Hubble за одиннадцать лет, мы бы попросту этого не заметили, — объясняет Эми Саймон из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте (штат Мэриленд), которая тоже внесла свой вклад в это исследование. — С Hubble у нас появилась точность, необходимая для выявления этой тенденции». Постоянный мониторинг телескопа Hubble позволил исследователям очень точно отслеживать изменения и анализировать все данные по мере их появления. Самые мелкие детали БКП, которые можно выявить на изображениях Hubble, составляют менее 100 км.
Чтобы лучше справляться с обилием данных Hubble, Вонг применил новый подход к их анализу. Он использовал специальное программное обеспечение для отслеживания десятков и даже сотен тысяч векторов скоростей движущихся частиц.
Астрономы пристально изучают «короля бурь» в Солнечной системе с 1870-х годов. Большое Красное Пятно имеет ярко выраженный кирпичный оттенок. Это восходящий поток какого-то вещества из недр Юпитера. Если смотреть немного сбоку, то у шторма будет различима многоуровневая структура слоев, как на свадебном торте, с высокой облачностью в центре, постепенно спускающейся уступами вниз к внешним слоям. Астрономы давно отметили еще одну тенденцию, которая длится уже более века: пятно постепенно уменьшается в размерах и становится более округлым — ранее оно имело более выраженную овальную форму. Его протяженность уменьшилась примерно вдвое, и сейчас это меньше 20 тыс. км, однако вся Земля все еще с лихвой поместится внутрь этого шторма. При нынешних темпах сокращения пятно станет совершенно круглым к 2040 году. В 2019 году Большое Красное Пятно начало «отслаиваться» по краю, некоторые фрагменты шторма стали даже рассеиваться. Это уменьшение и «расслаивание» вызвало у некоторых астрономов опасение, что БКП может вовсе исчезнуть в ближайшие десятилетия. Однако есть и альтернативная точка зрения: видимый размер Большого Красного Пятна отражает лишь состояние облачности над ним, а не истинный размер вихря, который может, наоборот, при этом усиливаться. Само же «отслаивание» может объясняться взаимодействиями с другими циклонами или антициклонами, в процессе которых в БКП могут вливаться более мелкие образования — так что Большому Красному Пятну, существовавшему по крайней мере несколько столетий, не грозит исчезновение.
Помимо наблюдения за этим уникальным долгоживущим штормом, исследователи наблюдают также штормы на других планетах, включая Нептун, где они, как правило, не остаются на одном месте, перемещаются по поверхности планеты и исчезают всего за несколько лет. Подобные наблюдения помогают ученым не только узнавать что-то новое об отдельных планетах, но и делать обобщенные выводы о физических принципах, лежащих в основе поведения планетных бурь и штормов, включая и земные.
Большое красное пятно Юпитера
Большое красное пятно представляет собой гигантский вихрь, который бушует в атмосфере Юпитера уже несколько сотен лет. Вихрь настолько огромен, что считается самым крупным атмосферным вихрем в Солнечной системе: если брать его линейные размеры, то внутрь Большого красного пятна Юпитера уместилось бы три такие планеты как Земля.
Сравнение размера Земли и большого красного пятна Юпитера.
Что представляет собой Большое Красное пятно?
В начале наблюдений Красное пятно имело размеры около 40 тысяч километров в длину и 13 тысяч километров в ширину. C 1930-х годов его размер постоянно уменьшается: в 1979 году он составлял 23 300 км, в 2014 году — 16 500 км. Скорость ветра внутри пятна превышает 500 километров в час.
“Технически”, Красное пятно представляет собой постоянную зону высокого давления, создающую антициклонический шторм: т.е., как и земным антициклоны, вращающийся против часовой стрелки. Шторм совершает полный оборот вокруг планеты за шесть земных дней, причем период вращения пятна за последние несколько десятков лет увеличился, некоторые ученые связывают это с уменьшением площади пятна. Скорость ветра у краев урагана достигает 500 км/ч, тогда как внутри, похоже, все более спокойно.
Считается, что впервые шторм на Юпитере наблюдал Джованни Кассини в 1665 году, однако, так как постоянные записи наблюдений не велись по крайней мере до 1830-го года, вполне возможно, что “старое” и “новое” пятно – явления схожие, но все же разные. В любом случае, Большому Красному пятну на текущий момент времени от 180 до 350 лет. Неплохо для атмосферного явления?
Впервые большое красное пятно Юпитера было сфотографировано с близкого расстояния космическим аппаратом “Пионер-10” в 1973 году, затем в 1979 фотографирование Юпитера и его атмосферных явлений проводилось аппаратами “Вояджер-1” и “Вояджер-2”. В 1995 году на орбиту Юпитера был выведен космических зонд “Галилео“, а в 2007 году к Юпитеру приблизился аппарат “Новые Горизонты“.
Инфракрасные снимки Красного пятна показали, что температура вихря несколько ниже прилегающих участков и составляет около −160 °C. При этом центральная часть пятна на несколько градусов теплее её периферийных частей. Верхний слой облаков вихря находится примерно на 8 км выше верхней кромки окружающих облаков. Широта, на которой находится пятно, постоянна (22° южной широты), зато его долгота постоянно меняется — с начала XIX века пятно обежало вокруг Юпитера по крайней мере 10 раз.
Анимация составленная из фотографий атмосферы Юпитера дает неплохое представление о движении красного пятна по её поверхности
Чем объясняется размер и долгий срок “жизни” большого красного пятна Юпитера?
Надо отметить, что Большое Красное пятно не единственный долговременный шторм на Юпитере, правда уж точно самый большой. Другие “пятна-ураганы” могут иметь белый, коричневый и красный цвет и существовать десятки лет. Пятна в атмосфере Юпитера зафиксированы как в Южном, так и в Северном полушарии, но устойчивые, существующие длительное время имеются почему-то только в Южном.
Ввиду разницы скоростей течений атмосферы Юпитера иногда происходят “столкновения” ураганов. Одно из них имело место в 1975 году, в результате чего красный цвет большого пятна «поблёк» на несколько лет. По-видимому продолжительное существование пятна связано с тем, что оно никогда не контактирует с твердой поверхностью, как, например, ураганы на Земле, а также с тем, что оно постоянно поддерживается внутренними источниками тепла планеты.
На самом деле, красное пятно Юпитера – не единственный гигантский шторм на этой планете (слева, чуть ниже экватора). Посмотрите внимательно и без труда найдете белые, коричневые и прочие «пятна» несколько меньшего размера. Всё эо также юпитерианские вихри в атмосфере
Компьютерные модели показывают, что стабильность таких атмосферных явлений на Юпитере — обычное дело, и что более сильные ураганы могут поглощать более слабые. Скорее всего именно с помощью поглощений других ураганов большое красное пятно достигло своего огромного размера.
Непонятно на данный момент, почему вихри Юпитера имеют разный цвет. По одной из гипотез, пока ураган находится на одинаковой высоте с общей поверхностью верхнего края атмосферы, он имеет белый цвет. Но когда его мощность увеличивается, вихрь поднимается несколько выше общего слоя облаков, где ультрафиолетовое излучение Солнца химически изменяет цвет, придавая ему красноту. также, вполне возможно, что такой оттенок вихрю придают соединения фосфора.
Гигантские «пятна-ураганы» присущи не только Юпитеру, но и другим газовым планетам. В частности, известно Большое тёмное пятно на Нептуне.
Что скрывает Большое Красное пятно Юпитера | Видео
Большое красное пятно овальной формы в южном полушарии Юпитера впервые заметили в 60-х гг. XVII в. Честь первого наблюдения оспаривают друг у друга итальянец Джованни Кассини и англичанин Роберт Гук. Позже выражались сомнения, действительно ли красное пятно, о котором сообщали естествоиспытатели семнадцатого столетия, то же самое, которое начали регулярно наблюдать в девятнадцатом. Современные астрономы склонны давать на этот вопрос положительный ответ.
В девятнадцатом веке большое красное пятно на Юпитере превратилось в Большое Красное пятно (БКП). Постоянные его наблюдения ведутся с 1830 г. Поначалу считалось, что это твердое образование, что-то вроде кратера или выхода красноватых пород на поверхность планеты. Потом выяснилось, что у газовых гигантов, по сути, нет поверхности, нет четкой грани между атмосферой и другими оболочками, гидросферой и литосферой. Просто по мере приближения к центру газовая оболочка постепенно уплотняется, переходя в состояние, близкое к жидкости. Есть ли где-то там, на немыслимой глубине, что-то твердое — это загадка, которая давно занимает планетологов и, вероятно, будет занимать еще долго. Недаром астронавты — герои повести Стругацких «Путь на Амалтею» употребляют выражение «падаем в Юпитер». Поскольку на Юпитере нет ни поверхности, ни уровня моря, высоту (глубину?) определяют по росту давления и измеряют не в метрах, а в барах.
Все что мы можем увидеть в телескоп на «поверхности» планеты-гиганта — это воздушные потоки и облака, образования по определению эфемерные, изменчивые. Но Большое Красное пятно существует уже четвертое столетие. Правда, как показали почти 200 лет регулярных наблюдений, оно не столь твердо и незыблемо, как казалось поначалу: медленно перемещается вдоль экватора и постепенно уменьшается в размерах. А размеры эти воистину огромны. Даже сейчас, когда Пятно изрядно съежилось (согласно наблюдениям замечательного русского астронома Аристарха Аполлоновича Белопольского, 100 лет назад оно было больше раза в два), ширина овала равна 1,3 диаметра Земли, а длина близка к длине земного экватора. Во второй половине XX в. стало окончательно ясно — Красное пятно представляет собой гигантский атмосферный вихрь, шторм небывалой силы, который бушует на планете уже сотни лет, притом имеет более-менее постоянную «прописку», перемещаясь по планете со скоростями, которые больше приличествуют геологическим, нежели атмосферным образованиям. Это целый отдельный мир больше земного — мир бешеных скоростей и высоких давлений.
Надо сказать, что полностью уникальным Большое Красное пятно не является. На Юпитере наблюдаются и другие пятна и пятнышки, на прочих газовых гигантах — тоже. Но все они не дотягивают и по размерам и по стабильности до БКП. Так, в 1999–2000 гг. наблюдалось появление нового, пока еще белого пятна. В 2006 г. оно покраснело, а в 2008-м, оказавшись в опасной близости от БКП, было им поглощено.
Газ в вихре вращается против часовой стрелки с периодом оборота около шести земных суток. Скорость ветра внутри Пятна превышает 500 км/ч. Для сравнения — скорость урагана Катрина оценивается в 280 км/ч. Температура Пятна ниже температуры прилегающих участков и составляет около −160 °C. (на прилегающих участках — −145 °C). При этом центральная часть на несколько градусов теплее ее периферийных частей. Верхняя граница красных облаков вихря находится выше среднего уровня «поверхности» Юпитера. Природа их необычной окраски долго была предметом научной дискуссии. Заметили, что цвет образования меняется, может побледнеть или стать более интенсивным. Возникла гипотеза: пока ураган находится на одинаковой высоте с общей поверхностью верхнего края атмосферы, он имеет белый цвет. Но когда его мощность увеличивается, вихрь поднимается несколько выше общего слоя облаков, где ультрафиолетовое излучение Солнца химически изменяет цвет, придавая ему красноту. В августе 2016 г. научное издание Icarus опубликовало работу американских ученых, где было показано, что нужный оттенок получается, когда воздействию ультрафиолетового излучения подвергается смесь аммиака и ацетилена. Мельчайшие кристаллики аммиачного льда — обычный материал верхнего слоя юпитерианских облаков, а вот ацетилен есть далеко не везде. Возможно, смерч выносит его на поверхность из неведомых глубин.
10 июля 2017 г. космический аппарат «Юнона» (см. «НиТ» №5 2018 г.) прошел над Красным пятном Юпитера и сделал снимки, гораздо более подробные, чем те, которые астрономы имели в своем распоряжении до сих пор. Проделав путь около 9 000 км над Пятном, зонд запечатлел его с расстояния 9 866 км. После того как снимки прошли специальную обработку, на них стало отчетливо видно, что ярко-красный овал гигантского смерча прорезают языки облаков более темного оттенка.
Во время пролета работала не только фотокамера, но и другие инструменты «Юноны», в том числе и микроволновой радиометр (MWR). Анализ собранных им данных показал, что Большое Красное пятно велико не только в длину и ширину. Его корни тянутся вглубь атмосферы Юпитера по крайней мере на 350 километров. В глубине температура гораздо выше, чем на поверхности. Где-то в недрах Юпитера скрывается неведомый источник тепла, и этим температурным перепадом, видимо, и объясняется появление смерча.
Летом 2018 г. в «Astronomical Journal» вышла статья, посвященная газовому составу и структуре облаков в Большом Красном пятне. Ученые изучили их на высоте (глубине) 0,5–5 бар. Были проанализированы данные, полученные от спектрометров наземного базирование и тех, что имелись на борту «Галилео» и «Кассини». Главной новостью стало обнаружение на глубине в 5 бар непрозрачного облачного слоя, в составе которого, по всей вероятности, преобладает вода. Выше водяного облака, на высоте около 570 миллибар, обнаружилось облако аммиака. На глубине, соответствующей давлению больше 1,3 бар, располагается облако гидросульфида аммония. Руководитель исследования Гордон Бьоракер (Gordon Bjoraker) из Центра космических полетов имени Годдарда надеется, что более тщательный анализ данных, собранных «Юноной», позволит эту информацию уточнить и выявит закономерности, которые можно будет применять при моделировании процессов и на других газовых гигантах.