Моделирование показало неизменную интенсивность вихря в основе Большого Красного Пятна

Астрофизики представили результаты численного моделирования гигантского шторма на Юпитере, согласно которым истинный размер вихря не меняется, несмотря на сокращение размера увлекаемой им части атмосферы. Причина наблюдаемого поведения заключается в определенной конфигурации возмущения, из-за чего взаимодействующие с пятном небольшие вихри отталкиваются от него, а не сливаются с ним, сообщили ученые в докладе на съезде секции гидродинамики Американского физического общества.

Большое Красное Пятно на Юпитере — это крупный атмосферный шторм, который бушует на планете как минимум почти 200 лет. Первые исторические сведения о нем относятся к концу XVII века, но непрерывно наблюдается оно с 1830 года. В течение последних десятилетий объект подробно исследовали как наземными телескопами, так и космическими аппаратами, такими как «Вояджер» и «Юнона».

Длительные ряды фотографий отчетливо показывают сжатие внешнего размера Большого Красного Пятна, то есть области красноватых облаков на поверхности планеты. В частности, весной 2019 года исследователи зафиксировали отрыв нескольких красных «хлопьев» от основного пятна. Однако Юпитер не обладает четкой поверхностью, поэтому крупные вихри в его атмосфере уходят глубоко в его толщу и динамика шторма в недрах планеты-гиганта точно не известна.

Астрофизики под руководством Филипа Маркуса (Philip Marcus) из Калифорнийского университета в Беркли создали новую гидродинамическую модель движений газа, которая предсказывает неизменную интенсивность вихря на глубине. По словам авторов работы, их результаты показывают, что сокращение части вовлеченного в движение по кругу облачного покрова не говорит о затухании самого шторма.

Физики утверждают, что у Большого Красного Пятна есть две характерные границы, причем ни одна из этих границ не совпадает с видимым снаружи облачным покровом. С одной стороны, это область с аномальной потенциальной завихренностью, а с другой — положение последней замкнутой линии тока. Потенциальная завихренность — это сохраняющаяся в отсутствии диссипации величина, зависящая от наличия круговых движений в среде и ее расслоенности.

Согласно выводам авторов, область между границей скачка потенциальной завихренности и последней замкнутой линией тока может меняться. В состоянии с большой площадью этой зоны подходящие близко к Пятну небольшие вихри поглощаются, и оно растет. Однако если эта область мала, то вихри будут отторгнуты около критической точки торможения потока, а такая всегда есть хотя бы одна на последней замкнутой линии тока.

Если эта модель верна, то наблюдавшееся весной отделение «хлопьев» может быть интерпретировано как вытесненный небольшой вихрь, подошедший близко к Пятну. Также из работы ученых следует, что около Пятна должна существовать вторичная циркуляция вещества, создаваемая вертикальным градиентом температуры. Именно это движение подпитывает сам шторм, позволяя ему существовать столетиями, несмотря на вязкость, трение и другие виды потери энергии.

Ранее астрономы измерили глубину Большого Красного Пятна, выяснили происхождение его «красителя», а также нашли на Юпитере водяное облако.