Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Цветные кружащиеся облака Юпитера. Большое красное пятно находится в южном полушарии Юпитера, слева на фотографии.

Большое Красное Пятно является стойкой областью высокого давления в атмосфере Юпитера , производя антициклонический шторм , который является крупнейшим в Солнечной системе . Расположенный 22 градусов к югу от Юпитера «s экватора , он производит ветровые-скорости до 432 км / ч (268 миль в час). Считается, что наблюдения с 1665 по 1713 год относятся к одному и тому же шторму; если это так, то он существует не менее 356 лет. [1] В следующий раз его наблюдали в сентябре 1831 года, и с того времени до 1878 года, когда начались непрерывные наблюдения, было зарегистрировано 60 наблюдений. [2] [3]

История наблюдений [ править ]

Изображение Юпитера, сделанное Pioneer 10 в 1974 году, на котором видно более ярко окрашенное пятно, чем на снимке , сделанном космическим аппаратом Вояджер-1 позже, в 1979 году.
Широкий вид на Юпитер и Большое Красное Пятно, видимый с " Вояджера-1" в 1979 году. Белый овальный шторм прямо под Большим Красным Пятном имеет приблизительный диаметр Земли .
Покадровая съемка от подхода " Вояджера-1" к Юпитеру, показывающая движение атмосферных полос и циркуляцию Большого Красного Пятна. Изображение НАСА .

Большое красное пятно могло существовать до 1665 года, но также могло случиться так, что нынешнее пятно было впервые замечено только в 1830 году и хорошо изучено только после заметного явления в 1879 году. Шторм, наблюдавшийся в 17 веке. возможно, он отличался от нынешнего шторма. [4] Большой промежуток отделяет период нынешних исследований после 1830 года от открытия 17 века. Неизвестно, рассеялось ли и изменилось ли исходное пятно, потускнело или результаты наблюдений были просто плохими. [5]

Например, первое наблюдение Большого Красного Пятна часто приписывают Роберту Гуку , описавшему место на планете в мае 1664 года. Однако вполне вероятно, что пятно Гука вообще находилось в другом поясе (Северный экваториальный пояс, в отличие от к текущему местоположению Большого Красного Пятна в Южном Экваториальном поясе ). Гораздо более убедительным является описание Джованни Кассини «постоянного места» на следующий год. [6] При колебаниях видимости пятно Кассини наблюдалось с 1665 по 1713 год, но 118-летний перерыв в наблюдениях делает идентичность этих двух пятен неубедительной. Более короткая история наблюдений и более медленное движение более старого пятна, чем у современного пятна, затрудняют вывод о том, что они одинаковы.[7]

Небольшая загадка связана с пятном Юпитера, изображенным на полотне Донато Крети 1711 года , которое выставлено в Ватикане . [8] [9] Картина Крети, входящая в серию панелей, на которых различные (увеличенные) небесные тела служат фоном для различных итальянских сцен, за точностью наблюдаемых астрономом Евстахио Манфреди , является первой из известных картин, изображающих Великого Красного. Пятно как красное. Ни одна особенность Юпитера не описывалась в письменной форме как красная до конца XIX века. [9]

Большое красное пятно наблюдается с 5 сентября 1831 года. К 1879 году было зарегистрировано более 60 наблюдений. [2] После того, как он стал известен в 1879 году, он находился под постоянным наблюдением.

В 21 веке Большое красное пятно стало уменьшаться в размерах. В начале 2004 года его протяженность в долготе была примерно вдвое меньше, чем столетие назад, когда он достиг размера 40 000 км (25 000 миль), что примерно в три раза больше диаметра Земли. При нынешних темпах сокращения она станет круговой к 2040 году. Неизвестно, как долго это пятно просуществует, и является ли изменение результатом нормальных колебаний. [10] В 2019 году Большое Красное Пятно начало «отслаиваться» по краю, фрагменты шторма отламывались и рассеивались. [11] Сокращение и "расслаивание" подпитывают беспокойство [ необходима цитата ]от некоторых астрономов, что Большое Красное Пятно могло исчезнуть в течение 20 лет. Однако другие астрономы полагают, что видимый размер Большого Красного Пятна отражает его облачность, а не размер фактического нижележащего вихря, и они также считают, что отслаивание может быть объяснено взаимодействием с другими циклонами или антициклонами, в том числе неполными. поглощение более мелких систем; если это так, это будет означать, что Большому красному пятну не грозит исчезновение. [12]

Пятно меньшего размера, обозначенное Oval BA , образовавшееся в марте 2000 г. в результате слияния трех белых овалов [13], стало красноватым. Астрономы назвали это Маленькое красное пятно или Красное пятно- младший. По состоянию на 5 июня 2006 года Большое красное пятно и овал BA, казалось, приближались к конвергенции. [14] Ураганы сменяют друг друга примерно каждые два года, но прошедшие 2002 и 2004 годы не имели большого значения. Эми Саймон-Миллер из Центра космических полетов Годдарда предсказала, что штормы пройдут ближе всего 4 июля 2006 года. Она работала с Имке де Патер и Филом Маркусом из Калифорнийского университета в Беркли.и группа профессиональных астрономов с апреля 2006 г. для изучения штормов с помощью космического телескопа Хаббла ; 20 июля 2006 г. две бури были сфотографированы обсерваторией Близнецов, проходя мимо друг друга, но не сходились. [15] В мае 2008 года третий шторм стал красным. [16]

Большое красное пятно не следует путать с Большим темным пятном - особенностью, наблюдаемой у северного полюса Юпитера в 2000 году с помощью космического корабля Кассини – Гюйгенс . [17] В атмосфере Нептуна также есть особенность, которую также называют Большим темным пятном . Последняя деталь была получена космическим аппаратом " Вояджер-2" в 1989 году и могла быть атмосферной дырой, а не штормом. По состоянию на 1994 год его больше не было, хотя похожее пятно появилось севернее.

Крупный план Большого Красного Пятна, сделанный с высоты около 8000 км (5000 миль) над ним (11 июля 2017 г.)

Исследование [ править ]

25 февраля 1979 г. [18], когда космический корабль « Вояджер-1» находился на расстоянии 9 200 000 км (5 700 000 миль) от Юпитера, он передал первое подробное изображение Большого Красного Пятна. Были видны детали облаков размером всего 160 км (99 миль) в поперечнике. Красочный волнистый узор облаков слева (к западу) от Красного Пятна представляет собой область чрезвычайно сложного и переменного волнового движения.

Космический аппарат Juno , который вышел на полярную орбиту вокруг Юпитера в 2016 году, пролетел над Большим красным пятном при его близком приближении к Юпитеру 11 июля 2017 года, сделав несколько снимков шторма с расстояния примерно 8000 км (5000 миль) выше. поверхность. [19] [20] В течение миссии « Юнона » космический корабль продолжит изучение состава и эволюции атмосферы Юпитера, особенно его Большого Красного Пятна. [19]

Структура [ править ]

Циклическое движение Большого Красного Пятна, полученное космическим кораблем Кассини.
Примерное сравнение размеров Земли и Большого Красного Пятна.

Большое красное пятно Юпитера вращается против часовой стрелки с периодом около шести земных дней [21] или четырнадцати юпитерианских дней. Большое красное пятно Юпитера, имеющее ширину 16350 км (10 160 миль) по состоянию на 3 апреля 2017 года, в 1,3 раза больше диаметра Земли. [19] Вершины облаков этого шторма находятся примерно на 8 км (5,0 миль) над окружающими их вершинами. [22]

Инфракрасные данные уже давно указывают на то, что Большое Красное Пятно холоднее (и, следовательно, выше по высоте), чем большинство других облаков на планете. [23] Однако верхние слои атмосферы над штормом имеют значительно более высокие температуры, чем остальная часть планеты. Акустические (звуковые) волны, поднимающиеся из турбулентности бури внизу, были предложены в качестве объяснения нагрева этой области. [24]

Тщательное отслеживание атмосферных особенностей показало, что Большое Красное Пятно вращается против часовой стрелки еще в 1966 году, что убедительно подтверждается первыми покадровыми видеороликами с пролетающих мимо Вояджера . [25] Это место ограничено умеренным струйным потоком, направленным на восток с юга, и очень сильным с запада с севера. [26] Несмотря на то, что скорость ветра вокруг края пятна составляет около 432 км / ч (268 миль в час), течения внутри него кажутся застойными, с небольшим притоком или оттоком. [27] Период вращения пятна уменьшился со временем, возможно, в прямом результате его постоянного уменьшения размера. [28]

Широта Большого Красного Пятна оставалась стабильной на протяжении хороших наблюдений, обычно меняясь примерно на градус. Однако его долгота постоянно меняется. [29] Поскольку Юпитер не вращается равномерно на всех широтах, астрономы определили три разные системы для определения долготы. Система II используется для широт более 10 градусов и изначально была основана на среднем периоде вращения Большого Красного Пятна 9 часов 55 минут 42 секунд. [30] Несмотря на это, однако, с начала девятнадцатого века пятно «касалось» планеты в Системе II по крайней мере 10 раз. Скорость его дрейфа резко изменилась с годами и была связана с яркостью Южного экваториального пояса.и наличие или отсутствие южно-тропического нарушения. [31]

Цвет и состав [ править ]

По часовой стрелке сверху слева: изображение видимого спектра телескопом Хаббла ; инфракрасный от обсерватории Близнецов ; многоволновое соединение данных телескопа Хаббла и Близнецов, показывающее видимый свет синим и тепловое инфракрасное излучение красным; ультрафиолетовое изображение от телескопа Хаббла; детали в видимом свете

Неизвестно, что вызывает красноватый цвет Большого красного пятна. Гипотезы, подтвержденные лабораторными экспериментами, предполагают, что цвет может быть вызван химическими продуктами, созданными солнечным ультрафиолетовым излучением гидросульфида аммония и органического соединения ацетилена , который производит красноватый материал - вероятно, сложные органические соединения, называемые толинами . [32] Большая высота расположения соединений может также способствовать окраске Большого красного пятна. [33]

Большое красное пятно сильно различается по оттенку, от почти кирпично-красного до бледно-лососевого или даже белого. Пятно иногда исчезает, становясь заметным только через впадину Красного пятна, которая находится в Южном экваториальном поясе (SEB). Его видимость, очевидно, связана с SEB; когда пояс ярко-белый, пятно обычно темное, а когда темное, пятно обычно светлое. Эти периоды, когда пятно темное или светлое, происходят нерегулярно; с 1947 по 1997 год пятно было самым темным в периоды 1961–1966, 1968–1975, 1989–1990 и 1992–1993. [5]

  • Облака Юпитера, сделанные 27 июня 2019 г. камерой 3 с широким полем зрения Хаббла [34]

  • Цветная анимация движения облака Юпитера и циркуляции Большого Красного Пятна.

Механическая динамика [ править ]

Нет окончательной теории относительно того, что вызывает образование или цвет Большого красного пятна. Лабораторные исследования изучают влияние космических лучей или ультрафиолетового излучения Солнца на химический состав облаков Юпитера. Возникает вопрос, реагирует ли солнечное излучение с гидросульфидом аммония во внешней атмосфере планеты, создавая темно-красный цвет. [35] Исследования показывают, что шторм производит огромное количество гравитационных и акустических волн., из-за турбулентности шторма. Акустические волны распространяются вертикально вверх на высоту 500 миль (800 км) над штормом, где они разбиваются в верхних слоях атмосферы, преобразовывая энергию волн в тепло. Это создает область верхних слоев атмосферы, температура которой составляет 1600 К (1330 ° C; 2420 ° F) - на несколько сотен Кельвин теплее, чем на остальной части планеты на этой высоте. [36] Эффект описывается как «разбивающаяся [..] океанская волна на пляже». [37] Причина, по которой шторм продолжался веками, заключается в том, что нет поверхности планеты (только жидкое ядро ​​из водорода ), обеспечивающее трение; циркулирующие газовые вихри сохраняются в атмосфере очень долго, потому что ничто не препятствует их угловому моменту. [38]

См. Также [ править ]

  • Внеземной циклон
  • Большое белое пятно , похожий шторм на Сатурне
  • Hypercane

Ссылки [ править ]

  1. ^
    • Персонал (2007). "Технические данные Юпитера - SPACE.com" . Имагинова . Проверено 3 июня 2008 .
    • «Солнечная система - планета Юпитер - Большое красное пятно» . Кафедра физики и астрономии - Университет Теннесси. Архивировано из оригинала на 2004-06-10 . Проверено 30 августа 2015 .
  2. ^ a b Деннинг, Уильям Фредерик (июнь 1899 г.). «Ранняя история большого красного пятна на Юпитере» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . Королевское астрономическое общество. 59 : 574. Bibcode : 1899MNRAS..59..574D . DOI : 10.1093 / MNRAS / 59.10.574 . Проверено 23 сентября 2020 года .
  3. ^
    • Чанг, Кеннет (13 декабря 2017 г.). «Большое красное пятно спускается вглубь Юпитера» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 15 декабря 2017 .
    • Редакторы. «Большое красное пятно» . Британская энциклопедия . Проверено 4 декабря 2018 .CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Карл Хилле (2015-08-04). «Большое красное пятно Юпитера: закрученная тайна» . НАСА . Проверено 18 ноября 2017 .
  5. ^ а б Биб (1997), 38-41.
  6. Перейти ↑ Rogers (1995), 6.
  7. Перейти ↑ Rogers (1995), 188.
  8. ^ Персонал (2003). «Донато Крети, Астрономические наблюдения» . Musei Vaticani . Музеи Ватикана . Проверено 16 декабря 2019 .
  9. ^ a b Хоккей (1999), 40-1.
  10. ^ Битти, Дж. Келли (2002). «Сокращающееся красное пятно Юпитера» . Небо и телескоп . 103 (4): 24 . Проверено 21 июня 2007 .
  11. ↑ Пол Скотт Андерсон (10 июня 2019 г.). "Большое красное пятно Юпитера распадается?" . EarthSky . Дата обращения 2 июля 2019 .
  12. ↑ Филип Маркус (26 ноября 2019 г.). «Большое красное пятно Юпитера, возможно, не исчезает» . Астрономия . Проверено 25 декабря 2020 года .
  13. ^ Санчес-Лавега, А .; и другие. (Февраль 2001 г.). «Слияние двух гигантских антициклонов в атмосфере Юпитера». Икар . 149 (2): 491–495. Bibcode : 2001Icar..149..491S . DOI : 10.1006 / icar.2000.6548 .
  14. ^ Филлипс, Тони. «Сходятся огромные бури» . Наука @ НАСА. Архивировано из оригинала на 2007-02-02 . Проверено 8 января 2007 .
  15. ^ Мишо, Питер. «Близнецы фиксируют близкую встречу красных пятен Юпитера» . Обсерватория Близнецов . Проверено 15 июня 2007 .
  16. ^ Сига, Дэвид. «Третье красное пятно вспыхивает на Юпитере» . Новый ученый . Проверено 23 мая 2008 .
  17. ^ Филлипс, Тони. «Большое темное пятно» . Наука в НАСА. Архивировано из оригинала на 2007-06-15 . Проверено 20 июня 2007 .
  18. ^ Смит и др. (1979), 951-972.
  19. ^ a b c Перес, Мартин (2017-07-12). «Космический корабль НАСА« Юнона »обнаруживает Большое красное пятно Юпитера» . НАСА . Проверено 16 июля 2017 .
  20. ^ Чанг, Кеннет (2016-07-05). «Космический корабль НАСА Juno выходит на орбиту вокруг Юпитера» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 12 июля 2017 .
  21. ^ Смит и др. (1979), 954.
  22. ↑ Юпитер, гигант Солнечной системы . Миссия "Вояджер" . НАСА. 1979. стр. 5.
  23. Перейти ↑ Rogers (1995), 191.
  24. ^ О'Донохью, Дж .; Moore, L .; Stallard, TS; Мелин, Х. (27 июля 2016 г.). «Нагрев верхней атмосферы Юпитера над Большим красным пятном». Природа . 536 (7615): 190–192. DOI : 10.1038 / nature18940 . hdl : 2381/38554 .
  25. ^ Роджерс (1995), 194-6.
  26. Перейти ↑ Beebe (1997), 35.
  27. Перейти ↑ Rogers (1995), 195.
  28. ^ Роджерс, Джон. «Промежуточные отчеты о STB (овал BA, проходящий через GRS), STropB, GRS (измеренное внутреннее вращение), EZ (S. Eq. Disturbance; резкое затемнение; взаимодействия NEB) и NNTB» . Британская астрономическая ассоциация . Проверено 15 июня 2007 .
  29. ^ * Риз, Элмер Дж .; Сольберг, Х. Гордон (1966). «Последние измерения широты и долготы красного пятна Юпитера». Икар . 5 (1–6): 266–273. Bibcode : 1966Icar .... 5..266R . DOI : 10.1016 / 0019-1035 (66) 90036-4 . ЛВП : 2060/19650022425 .
    • Роджерс (1995), 192-3.
  30. ^
    • Стоун, Питер Х. (1974). «О скорости вращения Юпитера» (PDF) . Журнал атмосферных наук . 31 (5): 1471–1472. Bibcode : 1974JAtS ... 31.1471S . DOI : 10.1175 / 1520-0469 (1974) 031 <1471: OJROR> 2.0.CO; 2 . Проверено 20 июня 2007 .
    • Роджерс (1995), 48, 193.
  31. Перейти ↑ Rogers (1995), 193.
  32. ^ Лоффер, Марк Дж .; Хадсон, Реджи Л. (2018). «Раскрашивание облаков Юпитера: Радиолиз гидросульфида аммония (NH4SH)». Икар . 302 : 418–425. DOI : 10.1016 / j.icarus.2017.10.041 .
  33. ^ "Что делает Красное Пятно Юпитера красным?" . EarthSky . 2014-11-11 . Проверено 13 марта 2019 .
  34. ^ "Хаббл демонстрирует новый портрет Юпитера" . www.spacetelescope.org . Проверено 10 августа 2019 .
  35. ^ "Большое красное пятно Юпитера: закрученная тайна" . НАСА . 4 августа 2015 года. Ученые из Годдарда Марк Леффлер и Реджи Хадсон проводят лабораторные исследования, чтобы выяснить, могут ли космические лучи, один из видов излучения, поражающих облака Юпитера, химически изменять гидросульфид аммония с образованием новых соединений, которые могут объяснить цвет пятна.
  36. ^ О'Донохью, Дж .; Moore, L .; Stallard, TS; Мелин, Х. (27 июля 2016 г.). «Нагрев верхней атмосферы Юпитера над Большим красным пятном». Природа . 536 (7615): 190–192. DOI : 10.1038 / nature18940 . hdl : 2381/38554 .
  37. ^ "Большое красное пятно Юпитера, вероятно, массивный источник тепла" . НАСА . НАСА . Проверено 23 декабря 2018 года .
  38. ^ "Атмосфера Юпитера и Большое красное пятно" . www.astrophysicsspectator.com. 24 ноября 2004 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • [Многочисленные авторы] (1999). Битти, Келли Дж .; Петерсон, Кэролайн Коллинз; Чайки, Эндрю (ред.). Новая Солнечная система (4-е изд.). Массачусетс: Sky Publishing Corporation. ISBN 978-0933346864.
  • Биби, Рета (1997). Юпитер - планета-гигант (2-е изд.). Вашингтон: Смитсоновские книги. ISBN 978-1560986850.
  • Хоккей, Томас (1999). Планета Галилея: наблюдение за Юпитером до фотографии . Бристоль, Филадельфия: Издательство IOP. ISBN 978-0750304481.
  • Пик, Бертран М. (1981). Планета Юпитер: Справочник наблюдателя (пересмотренная ред.). Лондон: Faber and Faber Limited. ISBN 978-0571180264.
  • Роджерс, Джон Х. (1995). Гигантская планета Юпитер . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521410083.
  • Смит, BA; и другие. (1979). «Система Юпитера глазами Вояджера-1». Наука . 204 (4396): 951–957, 960–972. Bibcode : 1979Sci ... 204..951S . DOI : 10.1126 / science.204.4396.951 . PMID  17800430 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Ян, Сара (21 апреля 2004 г.). «Исследователь предсказывает глобальное изменение климата на Юпитере по мере исчезновения пятен на планете-гиганте» . Новости Калифорнийского университета в Беркли . Проверено 14 июня 2007 .
  • Филлипс, Тони (3 марта 2006 г.). «Новое красное пятно Юпитера» . Наука в НАСА. Архивировано из оригинального 19 октября 2008 года . Проверено 14 июня 2007 .
  • Филлипс, Тони (5 июня 2006 г.). «Сходятся огромные бури» . Наука в НАСА. Архивировано из оригинала на 5 мая 2007 года . Проверено 14 июня 2007 года .
  • Юсеф, Ашраф; Маркус, Филип С. (2003). «Динамика юпитерианских белых овалов от образования до слияния». Икар . 162 (1): 74–93. Bibcode : 2003Icar..162 ... 74Y . DOI : 10.1016 / S0019-1035 (02) 00060-X .
  • Уильямс, Гарет П. (4 мая 2005 г.). "Веб-страница NOAA" . Лаборатория геофизической гидродинамики . Проверено 21 июля 2007 .
  • Видео основано на полете Шона Дорана над "Perijove 7" Юноны (подробнее см. В альбоме )