Resim kredisi: NASA / JPL
Bir Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley, fizikçinin Jüpiter vizyonu doğruysa, dev gezegen, büyük girdaplarının çoğu kaybolduğu için önümüzdeki on yıl boyunca büyük bir küresel sıcaklık değişimi için olacak.
Ancak Büyük Kırmızı Spot'un hayranları rahatlayabilir. UC Berkeley’in Makine Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan Philip Marcus, Jüpiter’in sık sık Dünya’nın kasırgalarıyla karşılaştırıldığında vortekslerinin en meşhur olduğunu söyleyecek.
Karşılaştırma için girdap havuzları ve girdaplar kullanan Marcus, tahminlerini genç seviyedeki akışkan dinamiğinde öğrenilen prensiplere ve Jüpiter'in girdaplarının çoğunun kelimenin tam anlamıyla ince havaya kaybolduğu gözlemine dayandırıyor.
Marcus, “Bu atmosferik girdapların kaybı nedeniyle, Jüpiter'deki ortalama sıcaklığın 10 santigrat dereceye kadar değişeceğini tahmin ediyorum, ekvatorun yanında daha sıcak ve kutuplarda daha serin olacak” diyor Marcus. “Sıcaklıktaki bu küresel değişim, jet akışlarının kararsız hale gelmesine ve böylece yeni girdapların ortaya çıkmasına neden olacak. Arka bahçeli gökbilimcilerin bile tanıklık edebilecekleri bir olay. ”
Marcus'a göre, yakında yapılacak değişiklikler Jüpiter'in mevcut 70 yıllık iklim döngüsünün sona erdiğini gösteriyor. Şaşırtıcı tahminleri Nature dergisinin 22 Nisan sayısında yayınlandı.
Jüpiter'in fırtınalı atmosferi, doğu ve batının alternatif yönlerinde seyahat eden ve saatte 330 milden daha yüksek hızlara ulaşabilen bir düzine jet akışına sahiptir. Dünyada olduğu gibi, Jüpiter'deki kuzey yarımkürede saat yönünde dönen girdaplar antisiklonlar olarak kabul edilirken, saat yönünün tersine dönenler siklonlardır. Bunun tersi, güney yarımkürede, saat yönünde girdapların siklon ve saat yönünün tersine dönen ipliklerin antisiklon olduğu doğrudur.
Güney yarımkürede bulunan Büyük Kırmızı Nokta, Jüpiter'in en büyük antisiklonu unvanına sahiptir; 12.500 mil genişliğinde, Dünya'yı iki ila üç kez yutmak için yeterince büyük.
Jüpiter'deki siklonik fırtınaların aksine, Dünya'nın kasırgaları ve fırtınaları düşük basınçlı sistemlerle ilişkilidir ve günler veya haftalar sonra dağılır. Büyük Kırmızı Nokta, buna karşılık, 300 yıldan uzun bir süredir stabil olan ve yavaşlama belirtisi göstermeyen yüksek basınçlı bir sistemdir.
Yaklaşık 20 yıl önce Marcus, Büyük Kırmızı Noktanın Jüpiter atmosferinin kaotik türbülansından nasıl ortaya çıktığını ve bunlara nasıl dayantığını gösteren bir bilgisayar modeli geliştirdi. Jüpiter üzerindeki dinamikleri ve diğer girdapları açıklamaya yönelik çabaları, gezegenin yaklaşmakta olan iklim değişikliğine ilişkin mevcut projeksiyonuna yol açtı.
Şu anki 70 yıllık döngünün, 1939'da Büyük Kırmızı Nokta'nın güneyinde gelişen üç farklı antiksiklonun (Beyaz Ovaller) oluşmasıyla başladığını söylüyor. “Beyaz Ovallerin doğumu Dünya'daki teleskoplarla görüldü” diyor. "Önümüzdeki 10 yıl içinde benzer bir muamele yapacağımıza inanıyorum."
Marcus, iklim döngüsünün ilk aşamasının batıya doğru jet akışlarına çarpan girdap sokaklarının oluşumunu içerdiğini söylüyor. Antisiklonlar sokağın bir tarafında oluşurken, diğer tarafta siklonlar oluşurken, iki vorteks birbirine doğrudan bitişik olarak aynı yönde dönmez.
Girdapların çoğu yavaş yavaş türbülansla bozunur. Döngünün ikinci aşamasıyla, bazı girdaplar, jet akışında oluşan ara sıra oluklarda veya Rossby dalgalarında sıkışacak kadar zayıf hale gelir. Birden fazla girdap aynı çukura yakalanabilir. Yaptıklarında, birlikte demet halinde seyahat ederler ve türbülans onları kolayca birleştirebilir. Girdaplar zayıf olduğunda, yakalama ve birleştirme her girdap sokağında yalnızca bir çift kalana kadar devam eder.
1997'de veya 1998'de bir diğeri 2000'de bir diğeri olmak üzere iki Beyaz Ovalin kaybolması, ikinci aşamadaki girdapların birleşmesini örneklendirdi ve bu nedenle Jüpiter'in mevcut iklim döngüsünün "sonunun başlangıcını" işaret etti.
Girdapların birleşmesi neden küresel sıcaklığı etkiler? Marcus, kutuplardaki sıcaklıkların ekvatordaki sıcaklıklarla neredeyse aynı olduğu nispeten Jüpiter'in sıcaklığının, girdaplardan gelen ısı ve hava akışının kaotik bir şekilde karışmasından kaynaklandığını söylüyor.
Marcus, “Bir dizi girdabı vurursanız, bu enlemdeki tüm ısı karışımını durdurursunuz” diyor Marcus. “Bu büyük bir duvar oluşturur ve ısının ekvatordan direklere taşınmasını önler.”
Yeterli girdap gittiğinde, gezegenin atmosferi ekvatorda ısınacak ve kutuplarda her bir bölgede, iklim döngüsünün üçüncü aşaması olan 10 santigrat derece kadar soğuyacaktır.
Bu sıcaklık değişimi dalgalı hale gelerek tepki gösterecek olan jet akışlarını dengesizleştirir. Dalgalar, plajda olduğu gibi dikleşir ve parçalanır, ancak daha sonra döngünün dördüncü aşamasında yeni büyük girdaplara dönüşürler. İklim döngüsünün beşinci ve son aşamasında, yeni girdapların büyüklüğü azalır ve yeni bir döngüye başlamak için girdap sokaklarına yerleşirler.
Vortekslerin zayıflaması türbülanstan kaynaklanır ve zamanla kademeli olarak gerçekleşir. Marcus, yeni oluşan girdapların bir jet akarsu kanalında yakalanacak kadar yavaşça küçülmeleri yaklaşık yarım yüzyıl sürüyor, diyor Marcus.
Neyse ki, Büyük Kırmızı Nokta'nın ekvatora yakınlığı onu yıkımdan kurtarıyor. Marcus, Jüpiter'in diğer girdaplarının aksine, Büyük Kırmızı Nokta'nın komşu antisiklonlarını “yiyerek” hayatta kaldığını söylüyor.
Marcus, Jüpiter'in iklim döngüsü teorisinin, gezegende kabaca eşit sayıda siklon ve antisiklonun varlığına dayandığını belirtiyor.
Marcus, girdapların belirgin belirtileri yarattıkları bulutlar olduğu için, uzun ömürlü siklonların varlığını kaçırmak kolaydı. Bir antisiklonun farklı noktasından farklı olarak siklonların, daha az net bir şekilde tanımlanmış filaman bulutları desenleri oluşturduğunu açıklar.
Marcus, “Yüzünde, Jüpiter'in antiiklonların egemen olduğunu düşünmek kolaydır, çünkü dönen bulutları boğa gözü olarak açıkça ortaya çıkıyor” diyor.
Doğadaki makalede Marcus, bir siklonun sıcak merkezinin ve daha serin çevresinin filaman bulutlarının görünümünü yarattığını gösteren bir bilgisayar simülasyonu sunuyor. Aksine, antikslonların soğuk merkezleri ve daha sıcak çevreleri vardır. Antisiklonun merkezinde oluşan buz kristalleri şişer ve eriyildikleri kenarlara hareket ederek daha açık renkli bir merkezi çevreleyen daha koyu bir girdap oluşturur.
Marcus, gezegensel atmosferlerin çalışmasına, akışkan bir dinamikistin alışılmadık bakış açısıyla yaklaşır. Marcus, “Tahminlerimi, çok miktarda veri veya karmaşık atmosferik modeller kullanmak yerine nispeten basit girdap dinamiği yasalarına dayandım” diyor.
Marcus, Jüpiter'in iklim dersinin, küçük rahatsızlıkların küresel değişikliklere neden olabileceğini söyledi. Bununla birlikte, aynı modeli hem doğal hem de insan yapımı birçok farklı faktörden etkilenen Dünya iklimine uygulama konusunda uyarıyor.
Marcus, “Yine de iklim için farklı 'laboratuvarlara' sahip olmak önemlidir” diyor. “Diğer dünyaları incelemek, doğrudan benzer olmasalar bile, kendi dünyamızı daha iyi anlamamıza yardımcı olur.”
Marcus’ın araştırması NASA Origins Programı, Ulusal Bilim Vakfı Astronomi ve Plazma Fiziği Programları ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı hibeleri ile desteklenmektedir.
Orijinal Kaynak: UC Berkeley Haber Bülteni
