Большое Красное Пятно

Большое Красное Пятно — это крупнейший атмосферный вихрь (антициклон) на Юпитере, представляющий собой устойчивое образование в виде овала красноватого цвета, расположенное в южном полушарии планеты. Является одним из самых известных и долгоживущих атмосферных явлений в Солнечной системе, наблюдаемым с Земли на протяжении нескольких столетий.

История наблюдений

Первые достоверные свидетельства существования Большого Красного Пятна относятся к XVII веку. В 1665 году итальянский астроном Джованни Кассини, используя телескоп, зафиксировал на Юпитере тёмное пятно, которое он назвал «Постоянным пятном» (Permanent Spot). Наблюдения Кассини и других астрономов того времени, включая Роберта Гука, продолжались до 1713 года, после чего следы пятна на несколько десятилетий исчезли из записей. В 1830-х годах пятно вновь было замечено астрономами-любителями, и с тех пор наблюдается непрерывно.

Долгое время существовала дискуссия о том, является ли пятно, наблюдаемое в XVII веке, тем же самым, что и современное. Анализ исторических записей и моделей атмосферы Юпитера, проведённый в конце XX — начале XXI века, показал, что, вероятно, это разные образования. Современное Большое Красное Пятно, возможно, сформировалось в результате слияния нескольких меньших вихрей, произошедшего между 1665 и 1713 годами, либо является новым вихрем, возникшим позднее. В 1878 году пятно достигло особенно яркой окраски и больших размеров, что привлекло к нему широкое внимание.

Физические характеристики

Размеры и форма

Большое Красное Пятно представляет собой гигантский антициклон — область высокого давления, вращающуюся против часовой стрелки в южном полушарии Юпитера (в северном полушарии вращение было бы по часовой стрелке). Его размеры значительно превышают размеры Земли. По данным, полученным с космических аппаратов, в конце XX века пятно имело длину около 40 000 км и ширину около 14 000 км. Однако в XXI веке наблюдается устойчивая тенденция к уменьшению его размеров. По состоянию на 2020-е годы длина пятна сократилась примерно до 16 000 км, а ширина — до 10 000 км. Форма пятна — вытянутый овал, который со временем становится всё более округлым.

Цвет

Красный оттенок пятна является его отличительной особенностью, но точная причина окраски до конца не установлена. Основные гипотезы связывают цвет с химическим составом облаков:

• Фосфор и сера: Соединения фосфора и серы, поднимающиеся из глубин атмосферы, могут придавать облакам красноватый оттенок при взаимодействии с ультрафиолетовым излучением Солнца.
• Органические соединения: Сложные органические молекулы (например, ацетилен и другие углеводороды), образующиеся под действием солнечного света, также могут быть причиной окраски.
• Аммиак и его производные: Кристаллы аммиачного льда, окрашенные примесями, могут создавать красный цвет при определённых условиях.

Цвет пятна непостоянен: он может варьироваться от бледно-розового до кирпично-красного. Интенсивность окраски часто коррелирует с активностью вихря.

Скорость ветра и температура

Внутри Большого Красного Пятна ветры дуют со скоростью, превышающей 400 км/ч (около 110 м/с) на периферии, в то время как в центре вихря скорость ветра значительно ниже. Облака, составляющие пятно, поднимаются выше окружающих облаков Юпитера на 6–8 км. Температура в верхней части пятна несколько ниже, чем в окружающей атмосфере, что характерно для антициклонов. Однако в 2017 году было обнаружено, что в верхних слоях атмосферы над пятном температура аномально высокая — на сотни градусов выше, чем в соседних областях, что, вероятно, связано с акустическими волнами, генерируемыми вихрем.

Динамика и долгожительство

Большое Красное Пятно является устойчивым образованием, существующим, по современным оценкам, не менее 150–200 лет, а возможно, и дольше. Его долгожительство объясняется несколькими факторами:

• Отсутствие твёрдой поверхности: В отличие от земных ураганов, которые теряют энергию при контакте с сушей, юпитерианские вихри существуют в газовой атмосфере, не имеющей твёрдой границы.
• Внутренний источник энергии: Юпитер излучает больше тепла, чем получает от Солнца, за счёт гравитационного сжатия. Этот внутренний нагрев поддерживает конвекцию в атмосфере, подпитывая вихрь.
• Вращение планеты: Быстрое вращение Юпитера (период около 10 часов) создаёт мощные силы Кориолиса, которые способствуют стабилизации крупных вихрей.

Пятно дрейфует относительно окружающей атмосферы, медленно перемещаясь в продольном направлении. Взаимодействие с другими атмосферными образованиями, такими как меньшие вихри и струйные течения, приводит к изменению его формы и скорости вращения. В последние десятилетия наблюдается не только уменьшение размеров, но и увеличение скорости вращения пятна.

Исследования

Наземные наблюдения

До начала космической эры Большое Красное Пятно изучалось только с помощью наземных телескопов. В XIX и XX веках астрономы составляли карты его положения, размеров и цвета, фиксируя изменения.

Космические миссии

Основные данные о структуре и динамике пятна были получены с помощью космических аппаратов:

• «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (1979): Впервые передали детальные изображения пятна, показав его сложную структуру, включая турбулентные облака и волны.
• «Галилео» (1995–2003): Орбитальный аппарат проводил длительные наблюдения, изучая температурный профиль, химический состав и динамику ветров внутри пятна.
• «Кассини» (2000): Пролетая мимо Юпитера по пути к Сатурну, аппарат получил высококачественные снимки, позволившие уточнить размеры и скорость ветра.
• «Юнона» (с 2016 года): Текущая миссия НАСА, находящаяся на полярной орбите вокруг Юпитера. «Юнона» регулярно проводит измерения гравитационного поля, магнитного поля и атмосферных параметров, включая Большое Красное Пятно. В 2017 году аппарат совершил близкий пролёт над пятном, передав данные о его глубине (около 300–500 км) и структуре корней вихря.

Моделирование

Компьютерное моделирование атмосферы Юпитера позволяет воспроизводить поведение Большого Красного Пятна и проверять гипотезы о его происхождении и устойчивости. Модели показывают, что вихрь может существовать за счёт поглощения меньших вихрей и взаимодействия с зональными ветрами.

Будущее пятна

Наблюдения показывают, что Большое Красное Пятно постепенно уменьшается. Если текущая тенденция сохранится, то в течение нескольких десятилетий оно может исчезнуть или трансформироваться в другое образование. Однако точные прогнозы затруднены из-за сложности атмосферных процессов на Юпитере. Некоторые учёные предполагают, что уменьшение размеров может быть частью циклического процесса, и пятно вновь увеличится, либо что оно распадётся на несколько меньших вихрей.

Интересные факты

• Внутри Большого Красного Пятна могут поместиться несколько планет размером с Землю.
• В 2019 году учёные зафиксировали, что пятно начало «шелушиться» — от его краёв отделяются небольшие фрагменты, которые затем исчезают.
• Красное Пятно является не единственным вихрем на Юпитере: существуют и другие, меньшие по размеру, овальные образования, например, Белые овалы и коричневые пятна.
• В 2006 году на Юпитере появилось новое крупное красное пятно, получившее название «Овал BA» (или «Маленькое Красное Пятно»), которое образовалось из слияния трёх белых овалов.

Источники

• Rogers, J. H. (1995). The Giant Planet Jupiter. Cambridge University Press.
• Porco, C. C., et al. (2003). Cassini Imaging of Jupiter's Atmosphere, Satellites, and Rings. Science.
• Bolton, S. J., et al. (2017). Jupiter's interior and deep atmosphere: The first pole-to-pole passes with the Juno spacecraft. Science.
• Sánchez-Lavega, A., et al. (2018). The Great Red Spot of Jupiter: A Review. Annual Review of Earth and Planetary Sciences.
• Данные миссий НАСА «Вояджер», «Галилео», «Кассини», «Юнона».