Новые данные, полученные с помощью зонда NASA Juno, вращающегося вокруг Юпитера, дают более полную картину того, какие атмосферные процессы формируют красочные облака. Результаты рассказывают о внутренней работе поясов и зон облаков, окружающих Юпитер, а также его полярных циклонах и даже Большом Красном Пятне.
Исследователи опубликовали сразу несколько статей об атмосферных открытиях Юноны в журналах Science и Journal of Geophysical Research: Planets. Дополнительные статьи появились в двух последних выпусках Geophysical Research Letters.
Ранее Juno уже передавала данные, намекающие на то, что явления в атмосфере Юпитера происходили на большей глубине, чем ожидалось. Теперь ученые начинают собирать все эти разрозненные данные вместе, впервые приближаясь к пониманию того как работает красивая и жестокая атмосфера Юпитера.
Микроволновый радиометр Juno (MWR) позволяет ученым миссии заглядывать под вершины облаков Юпитера и исследовать структуру его многочисленных вихревых бурь. Самым известным из этих штормов является культовый антициклон, известный как Большое красное пятно. Этот малиновый вихрь, более широкий, чем Земля, заинтриговал ученых с момента его открытия почти два столетия назад.
Новые результаты показывают, что циклоны более теплые наверху, с более низкой атмосферной плотностью, в то время как они холоднее внизу и с более высокой плотностью. Антициклоны, вращающиеся в противоположном направлении, холоднее вверху, но теплее внизу.
Результаты также указывают на то, что эти штормы намного выше, чем ожидалось: одни простираются на 100 километров ниже вершины облаков, а другие, включая Большое красное пятно, простираются на 350 километров. Это неожиданное открытие демонстрирует, что вихри покрывают области за пределами тех, где конденсируется вода и образуются облака, ниже глубины, где солнечный свет согревает атмосферу.
Высота и размер Большого Красного Пятна означает, что концентрация атмосферной массы в шторме потенциально может быть обнаружена приборами, изучающими гравитационное поле Юпитера. Два близких пролета Juno над самым известным местом Юпитера предоставили возможность найти гравитационную сигнатуру шторма и дополнить результаты MWR по его глубине.
Когда Juno движется низко над облачной палубой Юпитера со скоростью около 209 000 км в час, ученые Juno смогли измерить изменения скорости до 0,01 миллиметра в секунду с помощью антенны слежения NASA Deep Space Network с расстояния более 650 миллионов километров. Это позволило команде ограничить глубину Большого Красного Пятна примерно до 500 километров ниже вершины облаков.
Помимо циклонов и антициклонов, Юпитер известен своими отличительными поясами и зонами — белыми и красноватыми полосами облаков, которые опоясывают планету. Сильные ветры с востока на запад, движущиеся в противоположных направлениях, разделяют полосы. Юнона ранее обнаружила, что эти ветры или реактивные течения достигают глубины около 3200 километров. Исследователи до сих пор пытаются разгадать загадку того, как образуются реактивные течения. Данные, собранные MWR Juno во время нескольких проходов, раскрывают одну возможную подсказку: газообразный аммиак в атмосфере перемещается вверх и вниз в удивительной согласованности с наблюдаемыми струйными потоками.
Данные MWR Juno также показывают, что пояса и зоны проходят около 65 километров под водяными облаками Юпитера. На небольшой глубине пояса Юпитера в микроволновом свете ярче, чем соседние зоны. Но на более глубоких уровнях, под водными облаками, все наоборот, что обнаруживает сходство с нашими океанами.
Юнона ранее обнаружила многоугольное расположение гигантских циклонических штормов на обоих полюсах Юпитера — восемь восьмиугольных на севере и пять пятиугольных на юге. Теперь, пять лет спустя, ученые миссии, используя наблюдения космического аппарата Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), определили, что эти атмосферные явления чрезвычайно устойчивы, оставаясь в том же месте.
Данные JIRAM также указывают на то, что, подобно ураганам на Земле, эти циклоны хотят двигаться к полюсу, но циклоны, расположенные в центре каждого полюса, отталкивают их назад. Этот баланс объясняет, где находятся циклоны, и разные числа на каждом полюсе.