Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL
Nếu một trường đại học California, Berkeley, nhà vật lý học tầm nhìn của Sao Mộc là chính xác, hành tinh khổng lồ sẽ ở trong một sự thay đổi nhiệt độ toàn cầu lớn trong thập kỷ tới khi hầu hết các xoáy lớn của nó biến mất.
Nhưng người hâm mộ của Great Red Spot có thể nghỉ ngơi dễ dàng. Philip Marcus, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí của Đại học UC Berkeley, cho biết, cơn lốc nổi tiếng nhất của các cơn bão Trái đất - thường được so sánh với các cơn bão Trái đất - sẽ ở lại, phần lớn là do vị trí của nó gần xích đạo hành tinh.
Sử dụng xoáy nước và phù hiệu để so sánh, Marcus dựa trên dự đoán của mình về các hiệu trưởng đã học về động lực học chất lỏng cấp cơ sở và trên quan sát rằng nhiều xoáy của Sao Mộc đang biến mất trong không khí.
Tôi dự đoán rằng do mất các xoáy nước trong khí quyển này, nhiệt độ trung bình trên Sao Mộc sẽ thay đổi tới 10 độ C, trở nên ấm hơn gần xích đạo và mát hơn ở hai cực, Marcus nói. Sự thay đổi nhiệt độ toàn cầu này sẽ khiến các luồng phản lực trở nên không ổn định và do đó sinh ra các xoáy mới. Đây là một sự kiện mà ngay cả các nhà thiên văn học ở sân sau cũng có thể chứng kiến.
Theo Marcus, những thay đổi sắp xảy ra báo hiệu sự kết thúc của chu kỳ khí hậu 70 năm hiện tại của sao Mộc. Dự đoán đáng ngạc nhiên của ông được công bố trên tạp chí Nature ngày 22 tháng 4.
bầu không khí bão của sao Mộc có một chục hoặc lâu hơn máy bay phản lực suối mà đi ở hướng đông và tây xen kẽ, và có thể đồng hồ tốc độ lớn hơn 330 dặm một giờ. Giống như trên Trái đất, các xoáy trên Sao Mộc quay theo chiều kim đồng hồ ở bán cầu bắc được coi là các cơn bão, trong khi các xoáy quay ngược chiều kim đồng hồ là lốc xoáy. Điều ngược lại là đúng ở bán cầu nam, nơi các xoáy theo chiều kim đồng hồ là lốc xoáy và các spinners ngược chiều kim đồng hồ là các cơn bão.
Vết đỏ lớn, nằm ở bán cầu nam, giữ danh hiệu là siêu bão lớn nhất Sao Mộc; kéo dài 12.500 dặm rộng, nó là đủ lớn để nuốt trái đất 02:58 lần.
Không giống như các cơn bão lốc xoáy trên Sao Mộc, bão và bão Trái đất có liên quan đến các hệ thống áp suất thấp và tan dần sau nhiều ngày hoặc nhiều tuần. Great Red Spot, so sánh, là một hệ thống áp suất cao, đã ổn định trong hơn 300 năm và không có dấu hiệu chậm lại.
Khoảng 20 năm trước, Marcus đã phát triển một mô hình máy tính cho thấy Great Red Spot xuất hiện và chịu đựng như thế nào trong sự hỗn loạn của bầu khí quyển Sao Mộc. Những nỗ lực của anh ấy để giải thích các động lực chi phối nó và các xoáy khác trên Sao Mộc đã dẫn đến dự đoán hiện tại của anh ấy về hành tinh Thay đổi khí hậu sắp xảy ra.
Ông nói rằng chu kỳ 70 năm hiện tại bắt đầu với sự hình thành của ba loại thuốc chống bão riêng biệt - White ovals - phát triển ở phía nam của Great Red Spot vào năm 1939. Tôi tin rằng chúng tôi có thể đối xử tương tự trong vòng 10 năm tới.
Marcus cho biết giai đoạn đầu tiên của chu kỳ khí hậu liên quan đến việc hình thành các đường xoáy xoáy dọc theo các luồng phản lực về phía tây. Lốc xoáy hình thành ở một bên đường, trong khi lốc xoáy hình thành ở phía bên kia, không có hai cơn lốc quay cùng hướng trực tiếp với nhau.
Hầu hết các xoáy từ từ phân rã với nhiễu loạn. Đến giai đoạn hai của chu kỳ, một số xoáy trở nên đủ yếu để bị mắc kẹt trong các máng thỉnh thoảng, hoặc sóng Rossby, hình thành trong dòng phản lực. Nhiều xoáy có thể bị bắt trong cùng một máng. Khi họ làm, họ đi lại với nhau, và nhiễu loạn có thể dễ dàng làm cho họ hợp nhất. Khi các xoáy yếu, bẫy và sáp nhập sẽ tiếp tục cho đến khi chỉ còn lại một cặp trên mỗi đường xoáy.
Sự biến mất đáng chú ý của hai hình bầu dục trắng, một vào năm 1997 hoặc 1998 và lần thứ hai vào năm 2000, đã minh họa cho sự hợp nhất của các xoáy trong giai đoạn hai, và như vậy, đã báo hiệu sự khởi đầu của vòng xoáy cuối của Jupiter.
Tại sao sự hợp nhất của các xoáy ảnh hưởng đến nhiệt độ toàn cầu? Marcus cho biết nhiệt độ tương đối đồng đều của Sao Mộc - nơi nhiệt độ ở hai cực gần giống như ở xích đạo - là do sự pha trộn hỗn loạn giữa nhiệt và luồng không khí từ các xoáy.
Nếu bạn hạ gục cả một hàng xoáy, bạn sẽ ngừng tất cả sự pha trộn nhiệt ở vĩ độ đó, Marcus nói. Điều này tạo ra một bức tường lớn và ngăn sự truyền nhiệt từ xích đạo đến các cực.
Một khi đủ các cơn lốc biến mất, bầu khí quyển hành tinh sẽ ấm lên ở xích đạo và mát mẻ ở hai cực tới 10 độ C ở mỗi vùng, là giai đoạn ba của chu kỳ khí hậu.
Sự thay đổi nhiệt độ này làm mất ổn định các luồng phản lực, sẽ phản ứng bằng cách trở nên lượn sóng. Những con sóng dốc lên và vỡ ra, giống như chúng làm ở bãi biển, nhưng sau đó chúng cuộn lại thành những cơn lốc lớn mới trong giai đoạn thứ tư của chu kỳ. Trong giai đoạn thứ năm và cuối cùng của chu kỳ khí hậu, các xoáy mới giảm kích thước và chúng định cư vào các đường xoáy để bắt đầu một chu kỳ mới.
Sự suy yếu của các xoáy là do nhiễu loạn và xảy ra dần dần theo thời gian. Marcus mất khoảng nửa thế kỷ để các xoáy mới hình thành dần dần co lại đủ để bị cuốn vào một máng dòng máy bay phản lực, Marcus nói.
May mắn thay, sự gần gũi của Great Red Spot với xích đạo đã cứu nó khỏi sự hủy diệt. Không giống như các cơn lốc khác của sao Mộc, Great Red Spot sống sót bằng cách ăn thịt siêu tốc lân cận của nó, Marcus nói.
Marcus lưu ý rằng lý thuyết về chu kỳ khí hậu Sao Mộc của ông dựa vào sự tồn tại của số lượng lốc xoáy và lốc xoáy gần bằng nhau trên hành tinh.
Vì các dấu hiệu xoáy của xoáy là những đám mây do chúng tạo ra, nên rất dễ bỏ lỡ sự hiện diện của lốc xoáy tồn tại lâu, Marcus nói. Ông giải thích rằng không giống như một điểm khác biệt của cơn bão xoáy, lốc xoáy tạo ra các mô hình đám mây dạng sợi ít được xác định rõ ràng.
Nhìn bề ngoài của nó, thật dễ dàng để nghĩ rằng Sao Mộc bị chi phối bởi các cơn bão vì những đám mây quay tròn của chúng hiện lên rõ ràng như đôi mắt bò, ông Marcus nói.
Trong bài báo trên tạp chí Nature, Marcus trình bày một mô phỏng trên máy tính cho thấy trung tâm ấm áp và chu vi mát hơn của lốc xoáy tạo ra sự xuất hiện của các đám mây dạng sợi. Ngược lại, thuốc chống bão có tâm lạnh và chu vi ấm hơn. Các tinh thể băng hình thành trong trung tâm chống bão xoáy phồng lên và di chuyển sang các bên nơi chúng tan chảy, tạo ra một vòng xoáy tối hơn bao quanh một trung tâm màu sáng hơn.
Marcus tiếp cận nghiên cứu về khí quyển hành tinh theo quan điểm không điều kiện của một nhà năng động học chất lỏng. Theo tôi, Marcus, tôi dựa trên những dự đoán của tôi về các định luật tương đối đơn giản của động lực xoáy thay vì sử dụng lượng dữ liệu khổng lồ hoặc các mô hình khí quyển phức tạp.
Marcus nói rằng bài học về khí hậu Sao Mộc có thể là những xáo trộn nhỏ có thể gây ra những thay đổi toàn cầu. Tuy nhiên, ông cảnh báo không nên áp dụng mô hình tương tự cho khí hậu Trái đất, bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, cả tự nhiên và nhân tạo.
Tuy nhiên, điều quan trọng là phải có nhiều ‘phòng thí nghiệm khác nhau cho khí hậu, Marcus nói. Nghiên cứu thế giới khác giúp chúng ta hiểu rõ hơn về chính mình, ngay cả khi chúng không tương tự trực tiếp.
Nghiên cứu Marcus Marcus được hỗ trợ bởi các khoản tài trợ từ Chương trình Nguồn gốc của NASA, Chương trình Vật lý Thiên văn và Plasma của Quỹ Khoa học Quốc gia và Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos.
Nguồn gốc: UC Berkeley Tin tức phát hành
