Сатурн и Юпитер, два газовых гиганта нашей Солнечной системы, обладают уникальными атмосферами. Несмотря на то, что обе планеты имеют похожую структуру атмосферы, их экваториальные потоки значительно отличаются.
Струйные потоки, движущиеся вокруг планет с запада на восток, доминируют на обеих планетах. Однако скорость этих потоков на уровне облаков на Сатурне и Юпитере сильно различается: 300 и 100 метров в секунду соответственно. Это вызывает вопросы, учитывая, что Юпитер вращается немного быстрее, а его внутренний источник тепла мощнее, чем у Сатурна.
Два планетолога из Института Вейцмана в Израиле решили исследовать эту загадку. Они использовали данные о глубине экваториальных атмосферных потоков двух газовых гигантов, полученные с космических аппаратов «Юнона» и «Кассини». Эти данные показали, что глубина этих потоков составляет около 3000 километров на Юпитере и около 9000 километров на Сатурне.
Исследователи затем построили трехмерные математические модели гидро- и геодинамики, чтобы лучше понять, как глубина атмосферы влияет на экваториальные потоки. Они обнаружили, что глубина атмосферной динамики напрямую влияет на силу и протяженность потоков в зоне экватора.
Это связано с тем, что Юпитер более чем втрое тяжелее Сатурна, что приводит к образованию более плотного газа вблизи внешнего радиуса планеты. Масса планеты влияет на протяженность атмосферы в глубину. Исследователи рассчитали ширину экваториальных потоков, так называемый касательный цилиндр, который отделяет экватор от средних широт.
Они обнаружили, что глубина касательного цилиндра пропорциональна силе потока вихревого импульса. Этот вихревой импульс контролирует зональные потоки. На основе этих данных исследователи предположили, что разница между экваториальными ветрами на газовых гигантах является следствием глубины их атмосфер.
Таким образом, это исследование показывает, как важно понимание глубины атмосферы для понимания экваториальных потоков на газовых гигантах. Это открытие может помочь ученым лучше понять динамику атмосферы этих планет и, возможно, привести к новым открытиям о том, как эти потоки влияют на другие аспекты планетарной динамики.
