Sistema Solare

Le tempeste vorticose su Saturno e Giove sono diverse da qualsiasi cosa sulla Terra

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Le spirali e i vortici su Giove e Saturno possono sembrare affascinanti, ma sono tempeste turbolente che sono letteralmente fuori dal mondo e non. Niente di simile accade sulla Terra.

Finora si pensava che violente tempeste su questi giganti gassosi provenissero dalla bassa atmosfera, proprio come quelle sul nostro pianeta. Una nuova ricerca suggerisce che queste tempeste ultraterrene sono probabilmente alimentate da forze interne più profonde piuttosto che dalle forze esterne che alimentano le tempeste appena sopra la superficie terrestre. Le simulazioni di Giove e Saturno hanno dimostrato che i loro sistemi meteorologici, dai cicloni e anticicloni ai getti e ai pennacchi magnetici, sono per lo più causati da violenti processi interni.

La Grande Macchia Rossa di Giove, che si pensa si sia formata quando l'interno dinamo che genera il campo magnetico del pianeta innescato immenso anticicloni —sistemi in aree ad alta pressione in cui l'aria affonda e non si formano nuvole o pioggia — è solo uno di questi fenomeni.



Questi pianeti giganti non hanno un terreno solido che possa sopprimere forti correnti a getto e tempeste (ad esempio, gli uragani possono durare nell'oceano ma non sopravvivono a lungo sulla terra),' Rakesh Kumar Yadav, che ha condotto uno studio recentemente pubblicato su Progressi scientifici , ha detto a SYFY WIRE. “Questi pianeti ruotano anche molto più velocemente della Terra e le loro atmosfere (e le parti più profonde poiché non hanno una superficie solida) stanno bollendo più vigorosamente della nostra atmosfera. Questi fattori stanno probabilmente contribuendo alle loro diverse condizioni meteorologiche.'

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Ci sono più tempeste in arrivo su Giove e Saturno oltre alla Grande Macchia Rossa e alla tempesta esagonale di Saturno, che hanno ricevuto la massima attenzione. Una delle ultime cose che mi è stata restituita Cassini prima che svanisse per sempre nell'atmosfera di Saturno c'erano dati gravitazionali e questo, insieme ai dati della missione Juno, ha aiutato il team di Yadav a determinare che le correnti a getto su entrambi i pianeti devono immergersi a migliaia di miglia di profondità. Ciò ha portato a chiedersi se alcuni dei vortici di tempesta che possono essere visti su questi pianeti si generino dalla convezione che si verifica molto al di sotto della superficie.

'Abbiamo scoperto che anche le grandi tempeste nella nostra simulazione si spostano lentamente verso ovest, in modo simile alla grande macchia rossa di Giove', ha detto.

Per scoprire come potrebbero nascere le tempeste nelle viscere di questi pianeti, il team di ricerca ha modellato quello che hanno chiamato simulazioni di un guscio sottile e di un guscio spesso. Entrambi questi approcci sono andati oltre la semplice ipotesi di dove emergono i sistemi meteorologici. Ogni tipo di simulazione tiene conto della convezione veloce che causa turbolenza nei gusci sferici a forma di pianeta che sono stati programmati per ruotare proprio come i pianeti che stavano simulando.

'L'approccio del guscio sottile suggerisce che solo a causa del fatto che questi pianeti stanno ruotando e convezione rapidamente, non è molto difficile produrre tempeste significativamente grandi', ha detto Yadav. 'Tali tempeste si formano spontaneamente da un processo chiamato auto-organizzazione turbolenta. Tuttavia, se dobbiamo creare tempeste ancora più grandi, i campi magnetici potrebbero svolgere un ruolo.'

Su questi giganti gassosi, la convezione è provocata come sulla Terra dall'aumento del gas più caldo e meno denso e dall'affondamento del gas più freddo e più denso. Anche se qui è coinvolto solo il gas, tecnicamente può succedere con qualsiasi fluido , o sostanza che può fluire e cambiare forma quando una forza agisce su di essa per cambiare.

Giove

Turbinii di tempeste su Giove. Credito: NASA

Il caso del guscio sottile ha studiato cosa succede negli strati di convezione nelle atmosfere superiori di Giove e Saturno. La turbolenza accade tra bande atmosferiche più scure, o cinture, in cui il gas più freddo sta affondando, e bande più chiare note come zone, dove il gas più caldo sta salendo. La simulazione del guscio sottile ha generato cicloni, anticicloni come quelli che si pensa abbiano dato origine alla Grande Macchia Rossa, e le zone e le fasce note anche come getti zonali su giganti gassosi come Giove e Saturno.

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Ora per le cose davvero pesanti. La dinamo di un pianeta genera il suo campo magnetico dal profondo. La dinamo terrestre è il ferro liquido che scorre costantemente nel nucleo esterno (al di fuori del nucleo interno del ferro solido) e le correnti elettriche vengono create mentre gli elettroni fluiscono con esso e quell'energia si trasforma in un campo magnetico. Questo è il motivo per cui si ritiene che i pianeti con campi magnetici abbiano nuclei metallici. La simulazione del guscio spesso ha ricreato il modo in cui idrodinamico strati di giganti gassosi, che si comportano come dovrebbero fare i fluidi, interagiscono con i loro campi magnetici. Ciò ha provocato la convezione in profondità all'interno del campo magnetico causando il vomito di pennacchi nello spazio. Ovunque c'era una maggiore energia magnetica, creava anche più anticicloni.

'Ogni tanto, lo strato interno della dinamo essenzialmente espelle grandi pennacchi di fluido nello strato esterno', ha detto Yadav. 'Questi pennacchi non possono continuare a spegnersi per sempre e vengono fermati dallo strato superficiale dove vediamo tutta l'attività della tempesta. Qui, a causa di forza di Coriolis , (presente a causa della rotazione di Giove), questi pennacchi devono diventare tempeste anticicloniche. Questo è ciò che porta alla formazione di gigantesche tempeste a forma di frittella.'

Ci sono alcune differenze tra i pianeti. Saturno ha un'atmosfera più nebbiosa, quindi le dinamiche dei fluidi dietro le sue tempeste sono più simili tra loro di quelle di Giove. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che l'atmosfera più densa rende più difficile determinare se i gas stanno girando intorno. Neanche su Saturno sembra che succedano molti anticicloni.

La prossima volta che guarderai i vortici ipnotici di Saturno e Giove, ricorda che dietro la bellezza, c'è una bestia.



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