Επίλυση των παράξενων καταιγίδων στο Δία
Με μαθηματικά του 19ου αιώνα!
Eπιμέλεια: Νίκος Μόσχοβος
01:15:08,09/25/2020
Οι επιστήμονες δεν ανέμεναν να βρουν τις εξηγήσεις για τις καταιγίδες του Δία σε εργασίες που πραγματοποιήθηκαν το 1878 από τον Αμερικανό φυσικό Alfred Mayer και το Λόρδο Kelvin. Φωτογραφία από WikiImages από το Pixabay
Στο νότιο πόλο του Δία κρύβεται ένα εντυπωσιακό θέαμα – ακόμη και για ένα γιγαντιαίο πλανήτη αερίου καλυμμένο με πολύχρωμες ζώνες που φέρουν ένα κόκκινο σημείο μεγαλύτερο από τη γη. Κάτω από το νότιο πόλο του πλανήτη, κυρίως κρυμμένο από τα αδιάκριτα μάτια των ανθρώπων, βρίσκεται μια συλλογή από περιστρεφόμενες καταιγίδες , οι οποίες είναι τοποθετημένες σε ένα ασυνήθιστα γεωμετρικό σχέδιο, τα πολύγωνα.
Από τότε που εντοπίστηκαν για πρώτη φορά το 2019 από το διαστημικό ανιχνευτή Juno της NASA έχουν παρουσιάσει κάτι μυστήριο οι καταιγίδες αυτές του Δία στους επιστήμονες.
Οι καταιγίδες του Δία είναι ανάλογες με τους τυφώνες στη Γη. Ωστόσο, στη Γη δε συγκεντρώνονται οι τυφώνες στους πόλους και ούτε περιστρέφονται ο ένας με τον άλλον σε σχήμα πενταγώνου ή εξαγώνου, όπως συμβαίνει στις περίεργες καταιγίδες του Δία.
Τώρα, μια ερευνητική ομάδα που εργάζεται στο εργαστήριο του καθηγητή της πλανητικής επιστήμης του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της California Caltech Andy Ingersoll, ανακάλυψε γιατί οι καταιγίδες του Δία συμπεριφέρονται τόσο παράξενα. Η ανακάλυψη έγινε με τη χρησιμοποίηση μαθηματικών που προέρχονταν από μια απόδειξη που γράφτηκε σχεδόν προ 150 ετών από το Βρετανό μαθηματικό φυσικό και μηχανικό Λόρδο Kelvin.
Ο καθηγητής κ. Ingersoll αποτέλεσε μέλος της επιστημονικής ομάδας του διαστημικού ανιχνευτή Juno, λέει ότι οι καταιγίδες του Δία είναι εξαιρετικά παρόμοιες με αυτές που χτυπούν κάθε καλοκαίρι και φθινόπωρο την Ανατολική Ακτή των Η.Π.Α, αλλά σημειώνονται σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα.
«Εάν πήγατε κάτω από τις κορυφές του σύννεφου, πιθανότατα θα βρείτε σταγόνες βροχής υγρού νερού, χαλάζι και χιόνι. Οι άνεμοι θα ήταν αέριοι με δύναμη τυφώνα. Οι τυφώνες στη Γη είναι ένα καλό ανάλογο των μεμονωμένων στροβίλων μέσα σε αυτές τις ρυθμίσεις, που βλέπουμε στον Δία, αλλά δεν υπάρχει τίποτα τόσο εκπληκτικά όμορφο εδώ», προσθέτει ο καθηγητής.
Οι καταιγίδες του Δία τείνουν να σχηματίζονται πιο κοντά στον ισημερινό και στη συνέχεια μετακινούνται προς τους πόλους. Ωστόσο, οι τυφώνες και οι τυφώνες της Γης εξαφανίζονται, προτού απομακρυνθούν από τον ισημερινό, αλλά στον Δία συνεχίζουν μέχρι και να φτάσουν στους πόλους.
«Η διαφορά είναι ότι στη γη εξαντλούνται οι τυφώνες από ζεστό νερό και τρέχουν επάνω από ηπείρους Ο Δίας δεν έχει γη κι οπότε υπάρχει πολύ λιγότερη τριβή, γιατί δεν υπάρχει τίποτα να τρίβεται. Υπάρχει μόνο περισσότερο αέριο κάτω από τα σύννεφα. Ο Δίας έχει, επίσης, θερμότητα που έχει απομείνει από τον σχηματισμό του. Αυτός είναι συγκρίσιμος με τη θερμότητα που παίρνει από τον ήλιο, έτσι η διαφορά της θερμοκρασίας μεταξύ του ισημερινού και των πόλων του Δία, δεν είναι τόσο μεγάλη όσο είναι στη Γη», εξηγεί ο κ. Ingersoll.
Ο ίδιος διευκρινίζει πως αυτή η εξήγηση δε λαμβάνει υπόψη τη συμπεριφορά των καταιγίδων μόλις φτάσουν στο νότιο πόλο του Δία, κάτι που είναι ασυνήθιστο ακόμη και σε σύγκριση με άλλους γίγαντες φυσικού αερίου. Ο Κρόνος, ο οποίος είναι επίσης ένας γίγαντας φυσικού αερίου, έχει μια τεράστια καταιγίδα σε κάθε έναν από τους πόλους του,παρά μια γεωμετρικά διευθετημένη συλλογή καταιγίδων.
Από τότε που εντοπίστηκαν για πρώτη φορά το 2019 από το διαστημικό ανιχνευτή Juno της NASA έχουν παρουσιάσει κάτι μυστήριο οι καταιγίδες αυτές του Δία στους επιστήμονες. Φωτογραφία από Julius H από το Pixabay
Η απάντηση στο μυστήριο το πως ο Δίας έχει αυτούς τους γεωμετρικούς σχηματισμούς και άλλοι πλανήτες, όπως ανακάλυψαν ο κ. Ingersoll και οι συνάδελφοί του, δεν αναμένονταν πως μπορούσαν να βρεθούν στο παρελθόν.
Ειδικά, δεν αναμένονταν να βρεθούν οι εξηγήσεις για τις παράξενες καταιγίδες του Δία σε εργασίες που πραγματοποιήθηκαν το 1878 από τον Αμερικανό φυσικό Alfred Mayer και το Λόρδο Kelvin.
Ο Mayer είχε τοποθετήσει πλωτούς κυκλικούς μαγνήτες σε μια δεξαμενή νερού και παρατήρησε ότι αυτομάτως θα τακτοποιούνταν σε γεωμετρικές διαμορφώσεις, παρόμοιες με αυτές που φαίνονται στο Δία και με σχήματα, τα οποία εξαρτώνται από τον αριθμό των μαγνητών. Από την πλευρά του, ο Kelvin χρησιμοποίησε τις παρατηρήσεις του Mayer,ώστε να αναπτύξει ένα μαθηματικό μοντέλο για να εξηγήσει τη συμπεριφορά των μαγνητών.
«Τον 19ο αιώνα σκέφτονταν οι άνθρωποι πώς τα περιστρεφόμενα κομμάτια υγρού θα τακτοποιούνταν σε πολύγωνα, Αν και υπήρχαν πολλές εργαστηριακές μελέτες αυτών των ρευστών πολυγώνων, κανείς δεν είχε σκεφτεί να το εφαρμόσει σε μια πλανητική επιφάνεια», αναφέρει ο κ. Ingersoll.
Έτσι, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ένα σύνολο εξισώσεων γνωστών ως εξισώσεις ρηχών νερών για να δημιουργήσει ένα μοντέλο ηλεκτρονικού υπολογιστή για το τι μπορεί να συμβαίνει στο Δία κι άρχισε να εκτελεί προσομοιώσεις.
«Θέλαμε να διερευνήσουμε τον συνδυασμό παραμέτρων που καθιστά αυτούς τους κυκλώνες σταθερούς, Υπάρχουν καθιερωμένες θεωρίες που προβλέπουν ότι οι κυκλώνες τείνουν να συγχωνεύονται στον πόλο λόγω της περιστροφής του πλανήτη και έτσι βρήκαμε στις αρχικές δοκιμές», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας του άρθρου της μελέτης και μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Πανεπιστημίου του Berkeley, Cheng Li (Phd ’17),.
Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι μια σταθερή γεωμετρική διάταξη καταιγίδων που μοιάζει με το Δία θα σχηματιζόταν αν η καταιγίδα περιβαλλόταν από ένα δαχτυλίδι ανέμων που στράφηκε προς την αντίθετη κατεύθυνση από τις περιστρεφόμενες καταιγίδες ή τον αποκαλούμενο αντικυκλωνικό δακτύλιο. Η παρουσία των αντικυκλωνικών δακτυλίων προκαλεί τις καταιγίδες να απωθούν ο ένας τον άλλον, αντί να συγχωνεύονται.
Ο καθηγητής κ. Ingersoll πιστεύει ότι η συγκεκριμένη έρευνα θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς συμπεριφέρεται ο καιρός στη Γη. «Άλλοι πλανήτες παρέχουν ένα πολύ ευρύτερο φάσμα συμπεριφορών από αυτό που βλέπετε στη Γη ,κι οπότε μελετάτε τον καιρό σε άλλους πλανήτες για να δοκιμάσετε τις θεωρίες σας, με άγχος», επισημαίνει με νόημα.
Το έγγραφο, με τίτλο, «Μοντελοποίηση της σταθερότητας των πολυγωνικών μοτίβων των δορών στους πόλους του Δία, όπως αποκαλύφθηκε από το διαστημικό σκάφος Juno», δημοσιεύτηκε στις 8 Σεπτεμβρίου 2020 στο τεύχος των Πρακτικών της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Η.Π.Α.
©Typologos.com 2020
