|
Sadržaj | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |> 2. JUPITER 2.3. Atmosfera Jupitera Postoje dve vizuelne karakteristike kojim Jupiter dominira: jednu predstavlja niz promenljivih atmosferskih pojaseva paralelno grupisanih oko ekvatora, a druga je ovalna tvorevina koja se naziva „Velika Crvena Pega” (slika 2.3). Pojasevi oblaka pokazuju nam mnoštvo boja: bledo žuta, svetlo plava, sivosmeđa, braon i jaka crvena boja. Naučnici veruju da ove boje potiču od raznih hemijskih jedinjenja u Jupiterovoj atmosferi, ali pojedine oblasti hemije nisu još detaljno istražene. Velika Crvena Pega je jedna od mnogih karakteristika koja je u vezi sa vremenom na Jupiteru. Izgleda da je to uragan koji traje već stotinama godina.
Sastav atmosfere Jupitera. – Analiziranjem spektroskopskih sunčevih zraka reflektovanih sa Jupitera pružaju naučnicima prvi pogled na sastav atmosfere ove planete. Osmatranjem radio, infracrvenog i ultravioletnog zračenja prikupljeno je mnogo više detalja i informacija. Najzastupljeniji gas je molekularni vodonik (oko 86,1 %), dok je iza njega helijum (13,8%). Zajedno oni čine oko 99 procenata Jupiterove atmosfere. Naučnici obično prihvataju da su ova dva gasa takođe najvećim delom zastupnjeni u unutrašljosti planete. Ova verovanja nisu zasnovana na direktnim dokazima, većim delom se zasnivaju na teorijskim činjenicama o unutrašnjoj strukturi planete, kao što smo ranije pominjali o obliku Jupitera. U atmosferi su takođe nađene male količine metana, amonijaka i vodene pare. Za razliku gravitacione privlačne snage terestričkih planeta, gravitacija mnogo većih jovijanskih planeta je toliko snažna da čvrsto drži molekule vodonika na okupu. Zbog ogromnog bogatstva vodonika, mnogi prostiji elementi osim helijuma (na primer ugljenik, azot, i kiseonik) se hemijski kombinuju sa njim. Struktura i boja atmosfere. – Obojavanje Jupiterove atmosfere ne možemo pripisati ni jednom od prethodno pomenutih gasova. Na primer, zamrznuti amonijak i vodena para bi jednostavno stvorile oblake bele boje, što je suprotno od onoga kada posmatramo Jupiter. Pouzdano se zna da su oblaci grupisani u više slojeva i postavlja se pitanje da li je produkt kompleksnih i trajnih hemijiskih reakcija posledica vrtložne i burne atmosfere planete. Složeni vidljivi oblaci leže na različitim nivoima. Specifični su beli amonijačni oblaci koji leže iznad svetlijih obojenih slojeva. Iznad samih oblaka nalazi se tanak, malaksao sloj magle, koja je nastala hemijskim reakcijama slično onim na Zemlji gde dobijamo smog. Kada posmatramo mnoštvo boja Jupitera, mi ustvari gledamo kroz više različitih slojeva i dubina atmosfere. Planeti nedostaje čvrsta podloga da bi smo koristili referentni nivo za merenje nadmorskih visina. Za sada po dogovoru naučnika uzeto je da gornja granica toposfere leži na 0 km nadmorske visine, jer poznato je da kod ostalih planeta 0 km nadmorske visine pretstavlja donju granicu atmosfere, što znači da oblaci Jupitera, koji su u vezi sa planetarnim vremenskim sistemom, leže na negativnim vrednostima nadmorske visine. Sloj magle leži u gornjim granicama toposfere, na nultoj nadmorskoj visini. Temperatura na ovom nivou iznosi oko 110 K. Iznad troposfere, kao što je i slučaj na Zemlji, temperatura raste zbog apsorbovanja sunčevog ultravioletnog zračenja. Ispod sloja magle, u dubini od oko 40 km (što bi bilo -40 km kod standardnih planeta), leži snop belih oblaka sačinjeni od leda amonijaka. Na ovoj visini, temperatura je približno između 125-150 K. Poprilično brzo raste temperatura kretajući se ka većim dubinama. Nekoliko desetina kilometara ispod oblaka amonijaka, temperatura je nešto toplija, preko 200 K, i oblaci su verovatno sačinjeni uglavnom od kapljica ili kristala amonijum-bisulfida, koji je nastao reakcijom između amonijaka i hidrogen sulfida u atmosferi planete. Međutim, umesto belih (boja amonijum-bisulfida na Zemlji je bele boje) imamo oblake žutosmeđe ili zlatne boje. Ovo je nivo na kome „atmosferska hemija” počinje da igra svoju ulogu u određivanju Jupiterove spoljašnjosti. Mnogi naučnici veruju da molekuli sadrže element sumpor, koji odigrava značajnu ulogu umešanosti što se tiče boje oblaka, naročito crvena, braon i žuta, jer sve boje ukazuju na sumpor ili sumporna jedinjenja. Takođe je moguće da određena jedinjenja sadrže i fosfor koji doprinosi obojavanju. U dubljim slojevima atmosfere, oblaci amonijum-hidrosulfida postepeno prelaze u oblake sačinjenih od kristalića leda vode. Ovaj najniži sloj oblaka, koji je nemoguće videti na običnim standardnim fotografijama Jupitera, leži 80 km ispod gornje granice toposfere.
Tumačenje detaljnih uzroka Jupiterovih osobitih boja je težak zadatak. Hemija oblaka je veoma složena, i veoma je osetljiva na manje promene u atmosferskim okolnostima, kao što su pritisak i temperatura. Atmosfera je u trajnom, tresućem kretanju, što uzrokuje ove okolnosti da vrše promene iz mesta u mesto i iz časa u čas. Energija koja potpomaže hemijske reakcije javlja se iz više izvora: planetarna unutrašnja toplota, ultravioletno zračenje, aurora (polarna svetlost) u magnetosferi planete, kao i munja i bljeskova koji se javljaju u samim oblacima. Svi ovi faktori su sjedinjeni kako bismo sačuvali kompletna objašnjenja Jupiterove pojave iza naših sadašnjih shvatanja. Pojasevi i zone atmosfere. – Astronomi obično opisuju pojavu Jupiterovih pojaseva, kao i izgled ostalih jovijanskih planeta, zbog niza svetlih zona i tamnih pojaseva koji prožimaju planetu. Zone i pojasevi menjaju se u oba pravca geografske širine, kao i njihov intezitet u toku godine, dok osnovna slika (šara) atmosfere ostaje. Ove promene nisu sezonske, jer Jupiter ne poseduje godišnja doba, i osim slikovitog prizora to je rezultat dinamičkog kretanja atmosfere. Svetlije obojene zone leže iznad najviših, kretajućih struja u Jupiterovoj atmosferi. Tamni pojasevi nastaju kao posledica drugog dela strujnih kruženja, predstavljajući nam regione gde se materijal obično sleže (ponire) ka većim dubinama. Zbog dobrog materijala ispod njih, zone su regioni sa velikim pritiskom; dok pojasevi, suprotno, čine regione sa nižim pritiskom. Prema tome, pojasevi i zone čine ekvivalente atmosfere; slično, imamo sisteme visokog i niskog pritiska koje su uzrok vremena na Zemlji. Osnovna razlika je u tome da brza rotacija Jupitera od ovih sistema stvara omote i zavoje duž cele planete, umesto da formira lokalne kružne struje, kao što je to slučaj kod nas. Zbog razlike u pritisku, zone leže neznatno više u atmosferi nego pojasevi. Temperaturna razlika u odnosu na nadmorsku visinu, i promene u hemijskim reakcijama, su glavni razlozi za njihovu raznobojnost. Pojasevi i zone su naizgled veoma stabilne šare za vreme istočnih i zapadnih vetrova; često ovo pripisujemo Jupiterovom zonalnom protoku (zonalna bujica). Ovaj zonalni protok pomaže nam da odredimo brzine vetrova na različitim položajima geografske širine. Kao što je već pomenuto, ekvatorijalni region atmosfere rotira brže od same planete, sa srednjom brzinom od oko 85 m/s, ili oko 300 km/h, u pravcu istoka. Na višim geografskim širinama, nalaze se naizmenični regioni istočnih i zapadnih bujica, neravna simetrija oko ekvatora, gde se brzina strujanja prema polovima smanjuje. Pojasevi i zone su blisko povezane u šari zonalnog protoka. Međutim, detaljniji pregled nam pokazuje da pojednostavljena slika, sa naizmeničnim pravcima kretanja vetrova između traka (pojaseva i zona), i budući da Jupiter odvraća (prelama) vetrove ka istočnim i zapadnim bujicama, veoma je sirovo objašnjenje aktuelnih bujica. Naučnici danas veruju da interakcija između strujnih kretanja u atmosferi Jupitera i brze rotacije planete najveći kovitlaci u posmatranim šarenim zonama, izuzev manjih kovitlaca, izazivaju nepravilnosti u protocima i bujicama. Blizu polova, gde zonalni protok nestaje, strukture pojaseva i zona iščezavaju takođe.
Vreme na Jupiteru. – U šari zonalne bujice, Jupiter poseduje mnoko, kako malih tako i velikih, „vremenskih” šara. Najznačajnija i najpoznatija je Velika Crvena Pega (slika 2.3) koju je prvi ugledao britanski naučnik Robert Hooke sredinom sedamnaestog veka, tako da možemo sa sigurnošću reći da ona postoji više od 300 godina. Inače Crvenu Pegu je detaljno proučio i opisao Kasini 1665. godine. Kosmički brod Vojadžer snimio je zanimljive fotografije Crvene Pege. Njihovim posmatranjem primećujemo da je to vrtložni region, strujanje vetra, ili je pak bolje reći vir ili terestrički uragan, široka atmosferska oluja. Velika Crvena Pega je toliko velika da se u nju mogu smestiti dve Zemlje. Njene dimenzije su 25 000 km sa 15 000 km. Ona rotira oko Jupitera istim intezitetom kao unutrašnjost planete; možda je to nagoveštaj da njen koren leži daleko ispod atmosfere. Danas se čak zna kako miriše Crvena Pega. Zahvaljujući prisustvu fosfina, koji je glavni sastojak arome belog luka i Crvena pega ima takav miris.
Izvor crvene boje Pege je nepoznat, kao i njen izvor energije, ali se pretpostavlja da Pegu potpomažu jača atmosferska kretanja. Stalnim posmatranjem primećujemo da se gas kreće oko Crvene Pege suprotno od kazaljke na satu, sa periodom od oko 6 dana. Formiraju se vrtložni kovitlaci i struje podalje od njene ivice. Center Pege, međutim, ostaje veoma miran. Severno od Pege javljaju se zonalna kretanja u pravcu zapada, dok na jugu imamo istočna zonalna kretanja, što je dokaz da Crvenu Pegu potpomaže zonalna bujica (zonalni protok). Međutim, detalji o ovom zbivanju su čiste pretpostavke. Danas, kompjuterske simulacije o dinamici sastava fluida Jupiterove atmosfere nam pružaju samo nagoveštaj na mnoga postavljena pitanja.
U stvari, oluje, koje su po pravilu mnogo manje od Crvene Pege, mogu biti sasvim uobičajne na Jupiteru. Fotografije tamnije strane planete, poslate sa kosmičkog broda Vojadžer, pokazuju nam aktivnost obe Aurore (polarne svetlosti) i svetle bljeskove koje podsećaju na munje. Misijom Vojadžera otkriveno je mnogo manjih svetlih i tamnih tačaka koje takođe izgleda pretstavljaju sisteme kružnih oluja. Takođe primećujemo nekoliko belih ovalnih (slika 2.6)tvorevina južno od Crvene Pege. Kao i Crvena Pega, oni rotiraju suprotno od kazaljke na satu. Njihovi visoki oblačni vrhovi daju im takvu boju. Poznato je da su ovi jedinstveni oblaci stari već 40 godina. Na slici 2.7 primećujemo još jednu tvorevinu (braon boje) ovalnog oblika, tačnije to je „rupa” u oblacima koja nam omogućava da zavirimo u dublje slojeve atmosfere. Zbog nepoznatih razloga, oval se pojavljuje samo na 20 stepeni severne geografske širine. Takođe ovakvi sistemi mogu postojati godinama ili čak decenijama. Ne možemo objasniti njihovo formiranje, ali možemo ponuditi bar delimična objašnjenja za dugovečnost ovih olujnih sistema na Jupiteru. Najače oluje na Zemlji, kao što su orkani, formiraju se iznad okeana i mogu trajati po nekoliko dana, ali brzo odumire kad naiđe na kopno. Kopnena masa razbija protok oluje. Kako Jupiter nema kopno, čim se formira oluja i dostigne veličinu na kojoj ostali olujni sistemi ne mogu da je unište, očevidno je da će duže opstati. Što je veći sistem, duži je vek trajanja. Sadržaj | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |> (april 2003.)
|
