画像クレジット:NASA / JPL
カリフォルニア大学バークレー校の物理学者によるジュピターのビジョンが正しければ、巨大な惑星の大規模な渦のほとんどが消滅するため、巨大惑星は次の10年間で大きな地球の気温変化を迎えることになります。
しかし、大赤斑のファンは安心できます。 UCバークレーの機械工学部教授であるフィリップマーカス氏は、主に惑星の赤道近くにあるため、地球のハリケーンと比較されることが多い、最も有名な木星の渦はそのまま残ります。
比較のために渦と渦を使用して、マーカスは、ジュニアレベルの流体力学で学んだプリンシパルと、木星の渦の多くが文字通り薄い空気に消えているという観察に基づいて彼の予測に基づいています。
「これらの大気の渦の喪失により、木星の平均気温は摂氏10度も変化し、赤道の近くで暖かくなり、極で冷えると予測しています」とマーカスは言います。 「この世界的な気温の変化により、ジェットストリームが不安定になり、それによって新しい渦が発生します。裏庭の天文学者でさえも目撃できるイベントです。」
マーカスによると、差し迫った変化は木星の現在の70年の気候サイクルの終わりを示します。彼の意外な予測は、ネイチャー誌の4月22日号に掲載されています。
木星の荒れ模様の大気には、東と西の交互の方向に移動する数十のジェットストリームがあり、時速330マイルを超える速度を記録できます。地球と同様に、北半球で時計回りに回転する木星の渦は高気圧と見なされ、反時計回りに回転する渦は低気圧と見なされます。南半球では反対のことが当てはまり、時計回りの渦がサイクロンで反時計回りのスピナーが高気圧です。
南半球にある大赤斑は、木星最大の高気圧としての称号を保持しています。幅は12,500マイルに及び、地球を2〜3回飲み込むのに十分な大きさです。
木星のサイクロンストームとは異なり、地球のハリケーンとストームは低圧システムに関連しており、数日または数週間後に消滅します。比較すると、グレートレッドスポットは高圧システムであり、300年以上安定しており、減速の兆候はありません。
約20年前、マーカスは、大赤斑がどのようにして木星の大気の混沌とした乱気流から出てきてそれに耐えたかを示すコンピュータモデルを開発しました。それを支配するダイナミクスと木星の他の渦を説明する彼の努力は、地球の差し迫った気候変動の彼の現在の予測につながりました。
現在の70年のサイクルは、1939年に大赤斑の南で発達した3つの明確な高気圧–ホワイトオーバルの形成から始まったと述べています。「ホワイトオーバルの誕生は地球の望遠鏡を通して見られました」と彼は言います。 「私は、今後10年以内に同様の待遇を受けていると思います。」
マーカスは、気候サイクルの最初の段階は、西向きのジェット気流にまたがる渦の通りの形成を含むと言います。通りの片側に高気圧が形成され、反対側に低気圧が形成されます。2つの渦が互いに直接隣接して同じ方向に回転することはありません。
ほとんどの渦は乱流でゆっくりと減衰します。サイクルのステージ2までに、一部の渦は弱くなり、ジェットストリーム内に形成される不規則な谷またはロスビー波に閉じ込められます。複数の渦が同じトラフに巻き込まれる可能性があります。彼らがそうするとき、彼らは一緒に群がって旅行します、そして乱気流は彼らを簡単に合併させることができます。渦が弱い場合、各渦の通りに1つのペアのみが残るまで、トラップとマージが続きます。
マーカスは、1997年または1998年に1つ、2000年に1つ、2つのホワイトオーバルが消えたことは、第2ステージでの渦の合流を示し、木星の現在の気候サイクルの「終わりの始まり」を示していると述べています。
渦の融合が地球の気温に影響を与えるのはなぜですか?マーカスは、木星の比較的均一な温度(極の温度が赤道の温度とほぼ同じである)は、熱と渦からの気流の無秩序な混合によるものであると言います。
「渦の列全体をノックアウトすると、その緯度ですべての熱の混合が止まります」とマーカスは言います。 「これは大きな壁を作り、赤道から極への熱の移動を防ぎます。」
十分な渦がなくなると、惑星の大気は赤道で暖まり、極で各地域の摂氏10度も冷たくなります。これは気候サイクルのステージ3です。
この温度変化により、ジェット流が不安定になり、波状になって反応します。波はビーチでのように急になって砕けますが、サイクルの4番目のステージで新しい大きな渦に巻き上がります。気候サイクルの5番目と最後の段階では、新しい渦のサイズが小さくなり、渦の通りに落ち着いて新しいサイクルが始まります。
渦の弱体化は乱流によるものであり、時間の経過とともに徐々に起こります。マーカス氏によると、新たに形成された渦がジェット気流の谷に巻き込まれるのに十分なほど徐々に収縮するまでには、約半世紀かかります。
幸いなことに、大赤斑は赤道に近接しているため、赤道は破壊されません。マーカス氏によると、木星の他の渦とは異なり、大赤斑は隣接する高気圧を「食べる」ことで生き残ります。
マーカスは、彼のジュピターの気候サイクルの理論は、惑星上のほぼ同じ数のサイクロンと高気圧の存在に依存していると述べています。
マーカス氏によると、渦の兆候は渦が生み出す雲であるため、長寿命のサイクロンの存在を見逃しがちだったという。彼は、高気圧の明確なスポットとは異なり、サイクロンはあまり明確に定義されていないフィラメント状の雲のパターンを作成すると説明しています。
「一見すると、木星が高気圧に支配されていると考えるのは簡単です。なぜなら、それらの回転する雲がはっきりと雄牛の目として現れるからです」とマーカスは言います。
自然の論文で、マーカスはサイクロンの暖かい中心と涼しい周辺がフィラメント状の雲の外観を作成することを示すコンピュータシミュレーションを提示します。対照的に、高気圧には冷たい中心と暖かい境界があります。高気圧の中心に形成された氷の結晶が膨らんで、溶ける側に移動し、明るい色の中心を囲む暗い渦を作ります。
マーカスは、流体力学の非伝統的な視点から惑星大気の研究に取り組みます。 「私は、膨大な量のデータや複雑な大気モデルを使用する代わりに、渦力学の比較的単純な法則に基づいて予測を行っています」とマーカスは言います。
マーカスは、木星の気候の教訓は、小さな外乱が地球規模の変化を引き起こす可能性があるということかもしれないと言います。ただし、同じモデルを地球の気候に適用することは避けてください。地球の気候は、自然と人工の両方のさまざまな要因の影響を受けます。
「それでも、気候のために異なる「実験室」を持つことが重要です」とマーカスは言います。 「他の世界を研究することは、たとえ直接類似していないとしても、私たち自身の世界をよりよく理解するのに役立ちます。」
マーカスの研究は、NASAオリジンプログラム、全米科学財団の天文学およびプラズマ物理学プログラム、ロスアラモス国立研究所からの助成金によって支えられています。
元のソース:UCバークレーニュースリリース