راز پایداری لکه‌ی سرخ مشتری

نمای نزدیک از لکه‌ی سرخ مشتری از دید فضاپیمای ویجر. امتیاز تصویر: NASA/JPL-Caltech

نمای نزدیک از لکه‌ی سرخ مشتری از دید فضاپیمای ویجر. امتیاز تصویر: NASA/JPL-Caltech

چرا لکه‌ی سرخ بزرگ مشتری قرن‌های پیش از بین نرفت؟ بررسی‌های اخیر ممکن است به کشف دلیل آن کمک کند. همچنین این یافته‌ها کمک می‌کند سرنخ‌های بیشتری از حقایق گرداب‌های اقیانوس‌های زمین و پرورشگاه‌های ستاره‌ای و سیاره‌ای آشکار شود.
لکه‌ی سرخ بزرگ بارزترین عارضه‌ای است که روی مشتری دیده می‌شود، طوفانی با طول حدود ۲۰،۰۰۰ کیلومتر و عرض حدود ۱۲،۰۰۰ کیلومتر که بزرگی آن دو الی سه برابر زمین است. در لبه‌ی بیضی آن باد با سرعت ۶۸۰ کیلومتر بر ساعت جریان دارد. این طوفان عظیم نخستین‌بار در سال ۱۸۳۱ میلادی ثبت شد ولی امکان دارد در سال ۱۶۶۵کشف شده باشد.
به گفته‌ی پدرام حسن‌زاده، محقق دینامیک سیالات و ژئوفیزیک در دانشگاه هاروارد «بر اساس نظریه‌های فعلی، لکه‌ی سرخ بزرگ می‌بایست پس از چند دهه ناپدید می‌شد ولی چند صد سال است که پایدار مانده است». عوامل زیادی می‌توانند موجب از بین رفتن گردبادهای بزرگ مانند این لکه شوند. به طور مثال امواج و تلاطم‌هایی که در اطراف طوفان وجود دارند موجب تضعیف انرژی بادهای آن می‌شوند. طوفان با تابش گرما نیز تضعیف می‌شود. افزون‌بر آن، لکه‌ی سرخ بزرگ بین دو جریان قدرتمند جوّی مشتری قرار دارد که در جهت خلاف یکدیگر جریان دارند و می‌توانند موجب کاهش چرخش این لکه شوند.
برخی محققان پیشنهاد کرده‌اند که گرداب‌های بزرگ با جذب گرداب‌های کوچک انرژی گرفته و پایدار می‌مانند ولی به گفته‌ی فیلیپ مارکوس دانشمند علوم سیاره‌ای و دینامیک سیالات دانشگاه برکلی کالیفرنیا: «این اتفاق در سطح مشتری به تعداد لازم رخ نداده‌ است که بتوان دلیل پایداری لکه را توضیح داد». در حقیقت لکه‌ی سرخ بزرگ مشتری تنها گردباد مرموز شناخته شده نیست بلکه تمام گرداب‌های جّو زمین و اقیانوس‌ها بیش از حد انتظار پایدار می‌مانند که این خود یک معما است.
برای حل این معما، حسن‌زاده و مارکوس مدلی سه بعدی کامپیوتری با کیفیت بالا برای گرداب‌های بزرگ ساختند. مدل‌های فعلی معمولاً بر چرخش باد‌های افقی تمرکز می‌کند، جایی که بیشترین انرژی وجود دارد. هر چند که گرداب‌ها جریان‌های عمودی با انرژی خیلی کمتری نیز دارند. به گفته‌ی حسن‌زاده: «در گذشته محققان از اثر جریان‌های عمودی صرف نظر می‌کردند چون فکر می‌کردند آنها اهمیت کمی دارند و یا از معادلات ساده‌تری استفاده می‌کردند چون مدل سازی کردن آن‌ها کار سختی بود». ولی امروزه محققان متوجه شده‌اند که جریان‌های عمودی راز پایداری لکه سرخ بزرگ مشتری است. زمانی‌که طوفان انرژی از دست می‌دهد جریان‌های عمودی گازهای گرم و سرد را به بیرون می‌رانند که بخشی از انرژی تلف‌شده طوفان جبران می‌شود. همچنین مدل این دو نفر جریان‌های شعاعی را پیش‌بینی می‌کند که از اطراف طوفان‌های عظیم بادها را به سمت مرکز می‌مکد و کمک می‌کند تا لکه پایدارتر شود.
بنابراین گرداب‌ها می‌توانند تا ۱۰۰ برابر آهسته از انتظار از بین بروند. برخی گرداب‌های اقیانوسی سالها است که مشاهده می‌شوند و این باور وجود دارد که نقش مهمی در اکوسیستم اقیانوس و تعامل اقیانوس و جو ایفا می‌کنند. همچنین تصور می‌شود که گردباد‌هایی با ساختار فیزیکی مشابه لکه‌ی سرخ بزرگ مشتری در فرایند شکل‌گیری ستاره و سیاره کمک می‌کند. گردبادهای اقیانوسی و اخترفیزیکی در معرض فرایندهای اتلاف انرژی هستند و مکانیزم بیان شده در این مدل محتمل‌ترین دلیل پایداری آن‌ها است.
این دو دانشمند می‌گویند مدل آن‌ها به طور کامل دلیل دوره‌ی عمر طولانی لکه بزرگ مشتری را توضیح نمی‌دهد. آنها پیشنهاد می‌کنند که ادغام گردبادهای کوچک به پایدار لکه‌ی سرخ کمک می‌کند و در حال اضافه‌ کردن آن به مدل خود هستند. به گفته‌ی حسن‌زاده: «مدل ما بر اساس کرویت و تراکم سیاره نیز عمل نمی‌کند، هرچند این عوامل تاثیر کمی بر کار ما دارند ولی می‌خواهیم در قدم بعدی آن‌ها را نیز به مدل خود اضافه کنیم». نتایج کار این دو دانشمند در نشست سالانه‌ی انجمن فیزیک آمریکا شاخه‌ی دینامیک سیالات بررسی خواهد شد.

منبع: Space.com

درباره نویسنده

12مطلب نوشته است .

تمام حقوق این سایت برای © 2017 كانوت. محفوظ است.
Powered by Persian Wordpress