Почему ветер на Юпитере дует на восток, а на Уране — на запад: что выяснили ученые

На всех четырех планетах-гигантах нашей Солнечной системы — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне — бушуют сверхбыстрые ветры на экваторе. Однако они демонстрируют загадочное различие: в то время как у Юпитера и Сатурна они дуют на восток, в направлении вращения планеты, у Урана и Нептуна они направлены на запад. Ученые десятилетиями ломали голову над этой загадкой, поскольку все эти небесные тела имеют схожие условия: быстро вращаются, получают мало солнечного света и генерируют внутреннее тепло.

Все о Сатурне: из чего состоит, сколько лететь и другие факты о «Властелине колец»

Группа исследователей из Научного института Вейцмана (Израиль) под руководством Керен Дюэр-Милнер разработала компьютерную модель, чтобы объяснить этот феномен. Согласно полученным результатам, объяснить загадочный процесс может один универсальный механизм, который в зависимости от ключевой переменной — глубины атмосферы — естественным образом порождает либо восточные, либо западные ветры.

Глубоко в недрах этих планет тепло из внутренних источников поднимается к поверхности через конвекцию — такой же процесс «круговорота» можно наблюдать в кипящей воде. Поскольку планета вращается с огромной скоростью, эти восходящие и нисходящие потоки закручиваются и растягиваются, превращаясь в горизонтальные ветры, также известные как струйные течения.

Модель демонстрирует, что при определенных условиях могут быть два варианта этого процесса: один порождает восточное экваториальное течение, а второй — западное. Это явление, известное как бифуркация, означает, что механизм может стабилизироваться в одном из двух различных состояниях в зависимости от «незначительных» различий в начальных условиях.

Интересные факты о Юпитере — самой большой планете Солнечной системы

Решающим фактором является то, насколько далеко вглубь атмосферы простираются эти восходящие потоки. Согласно расчетам, Юпитер и Сатурн обладают глубокими конвективными слоями, что приводит к формированию восточных ветров, в то время как Уран и Нептун, напротив, эти слои гораздо менее глубокие, что и обуславливает возникновение западных течений. Таким образом, один и тот же механизм в зависимости от глубины атмосферы дает два разных результата.

Это открытие имеет фундаментальное значение для планетологии. Экваториальные струйные течения — самые быстрые ветра в Солнечной системе, их скорость варьируется от 500 км/ч до впечатляющих 2000 км/ч, что значительно превосходит ураганы на Земле. Понимание природы этих ветров имеет решающее значение, поскольку помогает узнать о фундаментальных процессах, управляющих планетарными атмосферами не только в нашей Солнечной системе, но и по всей Галактике.

Ранее ученые поставили под сомнение принадлежность Урана и Нептуна к «ледяным гигантам». Анализ их внутреннего строения показал, что в недрах доминирует не лед, а камень и вода, поэтому планеты логичнее было бы назвать «каменными гигантами».

Иллюстрация Kevin M. Gill/NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS