Газовые гиганты Юпитер и Сатурн имеют много общего — состав, скорость вращения, тепловое излучение и даже склонность к сбору спутников. Однако, несмотря на это сходство, их полярные штормы демонстрируют поразительные различия: у Сатурна на каждом полюсе есть один массивный вихрь, в то время как у Юпитера центральный шторм окружен кольцом более мелких. Эта давняя загадка озадачивала ученых, но новые исследования показывают, что ответ кроется во внутренней структуре планет и в том, как они регулируют развитие штормов.
Ключ к Различиям: Атмосферные Ограничения
Планетные ученые Ванйин Кан и Цзяру Ши из MIT предполагают, что расхождение в погодных моделях связано с тем, как атмосфера каждой планеты позволяет штормам расти и соединяться с более глубокими слоями. Атмосфера Сатурна, по-видимому, позволяет штормам свободно расширяться, что приводит к появлению единого доминирующего полярного вихря. Юпитер, наоборот, кажется, накладывает естественные ограничения на размер штормов, что и обуславливает его многоштормовую конфигурацию.
По словам исследователей, это определяется тем, насколько сильно штормы связаны с внутренними слоями планеты. Чем глубже связь, тем выше вероятность слияния штормов. Если внутренности мягче, то штормы остаются ограниченными по размеру. Если же они тверже, то объединяются в единый вихрь.
«Наше исследование показывает, что, в зависимости от внутренних свойств и мягкости дна вихря, это будет влиять на тип наблюдаемой на поверхности картины потоков жидкости», — говорит Ванйин Кан.
Почему Это Имеет Значение: Связь Поверхностной Погоды с Внутренней Структурой
Это открытие важно, потому что оно предполагает прямую корреляцию между видимыми погодными явлениями планеты и ее скрытыми внутренними свойствами. Глубина атмосферных слоев, интенсивность внутреннего тепла и скорость трения играют роль в определении того, как развиваются штормы.
Более глубокая и энергичная атмосфера Юпитера позволяет образовываться нескольким вихрям без слияния, создавая его характерный узор, напоминающий «пепперони пиццу». Атмосфера Сатурна, с ее более выраженной слоистостью или трением, позволяет штормам объединяться в единые доминирующие вихри.
Что Скрыто Под Поверхностью?
Модель команды предполагает, что Сатурн может иметь более твердую и плотную внутренность, чем Юпитер, возможно, обогащенную металлами и конденсируемыми материалами. Эта стратификация может объяснить, почему штормы Сатурна сливаются, а штормы Юпитера — нет.
Результаты не являются окончательным доказательством, но они подчеркивают потенциал использования поверхностных погодных паттернов в качестве окна во внутренние слои планет. Понимание этих динамических процессов может уточнить наши модели формирования и эволюции газовых гигантов.
Полярные штормы Юпитера и Сатурна, когда-то загадочные, теперь, возможно, рассказывают нам что-то фундаментальное о мирах, скрытых под их бурлящими облаками.
