Исследователи из Израиля изучили атмосферу Сатурна и Юпитера, используя информацию с космических зондов «Юнона» и «Кассини». Математическими моделями удалось выяснить причины разной скорости экваториальных потоков у газовых гигантов.
Юпитер и Сатурн — две самые большие планеты Солнечной системы, газовые гиганты с похожим строением атмосферы. На обоих планетах преобладают струйные потоки, двигающиеся вокруг с запада на восток. Также существуют крупные области сильной турбулентности: Большое белое… пятно на Сатурне, Большое красное пятно на Юпитере и другие.
Эти газовые гиганты во многом различаются: скорость экваториальных потоков на уровне облаков у Сатурна и Юпитера составляет 300 и 100 метров в секунду соответственно. Несмотря на то что у Юпитера скорость вращения чуть выше, а внутренний источник тепла мощнее, чем у Сатурна, наблюдаемые экваториальные потоки не усиливаются такими факторами.
Два планетолога из Института Вейцмана решили разобраться в несоответствии. Юпитере и около 9000 километров на СатурнеЗатем исследователи создали трехмерные математические модели, описывающие процессы гидро- и геодинамики. опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Исследователи установили прямую связь между глубиной атмосферной динамики и силой потоков в экваториальной зоне. Юпитер превосходит Сатурн по массе более чем в три раза, поэтому у него возле внешнего радиуса планеты образуется более плотный газ. Масса влияет на протяженность атмосферы вглубь. Благодаря известной глубине экваториальных потоков ученые рассчитали их ширину — касательный цилиндр, параллельный оси вращения планеты.
Расчеты установили пропорциональность глубины касательного цилиндра силе потока вихревого импульса. Последний регулирует зональные потоки. Исходя из этого авторы предположили, что различие экваториальных ветров на газовых гигантах вызвано глубиной их атмосферы. Соотношение скоростей потоков на экваторе у Юпитера и Сатурна равно 1:3, а подобно этому соотносятся и глубины их атмосфер.
Чем сильнее течение, тем интенсивнее вихри, ускоряющие зональные ветра. Этот процесс, по мнению исследователей, действует только в области за пределы касательного цилиндра и не распространяется на средние широты.
Новые результаты содействуют изучению атмосферы других газовых гигантов за пределами Солнечной системы. По отношению к планетам, таким как Уран и Нептун, подчеркивают исследователи, новые знания не применимы из-за меньшей толщины атмосферы и медленнее вращения.