Domů     Vesmír
Vědci poprvé přímo změřili rychlost proudění ve stratosféře planety Jupiter
Martin Janda 19.3.2021
This image shows an artist’s impression of winds in Jupiter’s stratosphere near the planet’s south pole, with the blue lines representing wind speeds. These lines are superimposed on a real image of Jupiter, taken by the JunoCam imager aboard NASA’s Juno spacecraft. Jupiter’s famous bands of clouds are located in the lower atmosphere, where winds have previously been measured. But tracking winds right above this atmospheric layer, in the stratosphere, is much harder since no clouds exist there. By analysing the aftermath of a comet collision from the 1990s and using the ALMA telescope, in which ESO is a partner, researchers have been able to reveal incredibly powerful stratospheric winds, with speeds of up to 1450 kilometres an hour, near Jupiter’s poles.

Pomocí radioteleskopu ALMA, jehož evropským partnerem je ESO, se týmu astronomů podařilo poprvé přímo změřit rychlost větru ve středních vrstvách atmosféry planety Jupiter. Na základě studia chemických pozůstatků po dopadu komety do atmosféry planety na začátku 90. let 20. století vědci zjistili, že se v této vrstvě atmosféry Jupiteru vyskytuje extrémně silné proudění, jehož rychlost v blízkosti pólů dosahuje až 1 450 km za hodinu.

Ve Sluneční soustavě se tak jedná o zcela unikátní extrémní meteorologický systém..

Planeta Jupiter je známá svými bílými a červenohnědými pásy – vířícími oblaky pohybujícího se plynu, který astronomové tradičně používají ke zkoumání proudění větru v nižších vrstvách jeho atmosféry. Poblíž pólů planety astronomové pozorují nápadně jasné zářící struktury, polární záře, které jsou, zdá se, určitým způsobem spojeny se silným větrem vanoucím také v horních vrstvách atmosféry.

Ale až dosud vědci nebyli schopni přesně měřit charakteristiky proudění v pásmu ležícím mezi těmito dvěma vrstvami, tedy ve stratosféře Jupiteru.

Měření rychlosti proudění ve stratosféře planety Jupiter pomocí sledování pohybu oblaků není možné, protože se v této vrstvě atmosféry oblačnost nevyskytuje. Alternativní prostředek ke zkoumání tohoto problému ale astronomové získali díky kometě Shoemaker–Levy 9, která do atmosféry planety Jupiter dopadla v roce 1994. Při impaktu vznikly ve stratosféře molekuly nových látek, které jsou od té doby unášeny prouděním.

Thibault Cavalié (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Francie) a jeho tým se pokusili jednu z těchto sloučenin – kyanovodík – použít k proměření tryskového proudění ve stratosféře Jupiteru. Vědci pro tento fenomén používají označení slovo ‚jet‘, aby zdůraznili strukturu úzkých pásů ve stratosféře Jupiteru připomínající tryskové proudění v atmosféře Země.

„Nejpůsobivějším výsledkem je nalezení silných jetů s rychlostí proudění až 400 metrů za sekundu, které se vyskytují pod polárními zářemi v blízkosti pólů,“ říká Thibault Cavalié. Taková rychlost větru – tedy asi 1 450 km/h – více než dvakrát převyšuje maximální rychlost, jakou proudění dosahuje v slavné Velké rudé skvrně, a je asi třikrát vyšší než v nejsilnějších tornádech na Zemi.

„Naše pozorování ukazují, že tyto jety se mohou chovat podobně jako obří vír o průměru až čtyřikrát převyšujícím rozměry Země a výšce nějakých 900 kilometrů,“ vysvětluje spoluautor práce Bilal Benmahi (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux).

„Vír takových rozměrů je ve z hlediska meteorologie ve Sluneční soustavě něco mimořádného,“ dodává Thibault Cavalié.

Silného větru v okolí pólů Jupiteru si členové týmu byli vědomi, ale jednalo se o pásmo ležící mnohem výše v atmosféře, stovky kilometrů nad oblastí, na kterou se zaměřila tato studie publikovaná ve vědeckém časopise Astronomy &

Astrophysics. Předchozí práce předpověděly, že tyto výškové větry by mohly slábnout a úplně zaniknout dříve, než sestoupí dostatečně hluboko až do stratosféry. „Nová data získaná pomocí ALMA nám však ukazují opak,“ upozorňuje Thibault Cavalié, a dodává, že nalezení takto silného stratosférického proudění poblíž pólů Jupiteru je skutečným překvapením.

Astronomové použili 42 z celkového počtu 66 antén radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) pracujícího v poušti Atacama v severním Chile a analyzovali pohyb molekul kyanovodíku, které v atmosféře Jupiteru zanechala srážka s kometou Shoemaker–Levy 9. Data získaná pomocí ALMA jim umožnila změřit Dopplerův posun – malé změny frekvence (vlnové délky) záření emitovaného molekulami – způsobený rychlým prouděním větru v této oblasti atmosféry planety.

„Měřením tohoto posunu jsme byli schopni odvodit rychlost proudění větru podobně, jako je možné změřit rychlost projíždějícího vlaku na základě změny frekvence jeho houkání,“ vysvětluje další spoluautor práce Vincent Hue (Southwest Research Institute in the US).

Kromě nalezení překvapivě silných polárních větrů se členům týmu na základě dat z ALMA podařilo také potvrdit existenci silného stratosférického proudění kolem rovníku planety a to (rovněž poprvé) přímým měřením jeho rychlosti.

Tryskové proudění v této části atmosféry Jupiteru v průměru dosahuje rychlosti 600 kilometrů za hodinu.

Pozorování potřebná ke sledování stratosférického proudění na pólech i na rovníku planety Jupiter pomocí ALMA si vyžádala méně než 30 minut pozorovacího času. „Úroveň detailů, jaké jsme dosáhli za takto krátký čas, názorně demonstruje možnosti pozorování prováděných pomocí ALMA,“ říká spoluautor studie Thomas Greathouse (Southwest Research Institute, US). „Je to ohromné spatřit první přímé měření tohoto proudění.“.

„Tyto výsledky, získané pomocí ALMA, otevírají zcela nové okno ke studiu polárních oblastí planety Jupiter, což se ještě před několika měsíci nedalo očekávat,“ dodává Thibault Cavalié. „Také jsme připravili půdu pro další podobná, a ještě rozsáhlejší měření, která bude provádět zařízení Submillimetre Wave Instrument v rámci kosmické mise JUICE,“ dodává Thomas Greathouse s odkazem na připravovaný start evropské sondy JUICE (JUpiter ICy moons Explorer, ESA), který je očekáván v průběhu příštího roku.

Planetu Jupiter bude zkoumat také připravovaný velký pozemní dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope), který by měl zahájit vědeckou činnost ve druhé polovině tohoto desetiletí. Bude schopen získávat pozorování polárních září Jupiteru s vysokým rozlišením a přinést ještě detailnější pohled na atmosféru této planety.

FOTO: Evropská jižní observatoř

Související články
Není to tak dávno, co rozsáhlé sluneční bouře významně narušily pozemskou magnetosféru, čehož důsledkem byla polární záře viditelná i v našich zeměpisných šířkách. Několik dní po světelné show na Zemi Slunce o sobě dalo vědět sérií dalších erupcí. Tentokrát byl zasažen Mars. 20. května zasáhla Mars obrovská sluneční bouře. Nejdříve k Marsu dorazila silná vlna […]
V minulém týdnu se Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) postaral o sociální „senzaci“. Omylem totiž odvysílal simulaci záznamu, podle kterého astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) nacvičovali péči o člena posádky trpícího dekompresní nemocí. K vysílání došlo zhruba 28 minut po půlnoci středoevropského času. Ze záznamu bylo patrné, že jeden ze členů posádky […]
Málokteré těleso ve Sluneční soustavě je pro astrobiology tak lákavé, jako Jupiterův měsíc Europa. Pod jeho ledovým příkrovem se totiž ukrývá oceán kapalné vody, které je zde více, než v pozemských oceánech. A proč by právě zde nemohl existovat život, byť na té nejjednodušší mikrobiální úrovni? Pravda, vodní oceány v útrobách těles Sluneční soustavy nejsou […]
Supermasivní černé díry a způsob jejich vzniku poutají pozornost vědců po celém světě mnoho let. Tato vesmírná monstra s hmotností milion až 10 miliard hmotnosti našeho Slunce se nacházejí v centrech většiny velkých galaxií. Jejich původ je však záhadou. Nové objevy naznačují, že tyto objekty vznikají jinak, než si astronomové dosud mysleli. Objevitelkou jednoho ze […]
Nejstarší galaxie byly pro lidstvo dlouho prakticky neviditelné, vyzařují totiž světlo v infračervených vlnových délkách. Webbův teleskop, vyslaný do vesmíru v roce 2021, je ale schopen toto záření zachytit. Díky tomu umožnil vědcům spatřit galaxie, které vznikly jen 300 milionů let po Velkém třesku. Teleskop Jamese Webba, pojmenovaný po Jamesi Edwinu Webbovi (1906–1992), který byl […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz