Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Юпитер атмосферасындағы тұрақты дауыл
Persistent storm in Jupiter's atmosphere
Ұлы қызыл дақ – Юпитер атмосферасындағы тұрақты жоғары қысым аймағы, Күн жүйесіндегі ең үлкен антициклондық дауылды тудырады. Оның қызыл-қоңыр түсінің шығу тегі әлі белгісіз болғандықтан, ол Юпитердегі ең танымал ерекшелік болып табылады. Юпитер экваторынан оңтүстікке қарай 22 градусқа орналасқан бұл дауылдың жел жылдамдығы сағатына 432 километрге (268 миль/сағ) дейін жетеді. 1665 жылдан 1713 жылға дейінгі бақылаулардың бір дауылды көрсеткеніне сеніледі; егер осы болжам дұрыс болса, онда ол кем дегенде 350 жылдан бері бар. Алғашқы рет 1831 жылдың қыркүйегінде қайта байқалды, содан кейін 1878 жылға дейін 60 рет тіркелді, одан кейін үздіксіз бақылаулар басталды.
The Great Red Spot is a persistent high pressure region in the atmosphere of Jupiter, producing an anticyclonic storm that is the largest in the Solar System. It is the most recognizable feature on Jupiter, owing to its red orange color whose origin is still unknown. Located 22 degrees south of Jupiter's equator, it produces wind speeds up to 432 km/h (268 mph). Observations from 1665 to 1713 are believed to be of the same storm; if this is correct, it has existed for at least years. It was next observed in September 1831, with 60 recorded observations between then and 1878, when continuous observations began.
Алғашқы ескертулер
Ұлы қызыл дақ 1665 жылға дейін болған болуы мүмкін, бірақ қазіргі дақ 1830 жылы ғана көрінген болуы мүмкін, және ол 1879 жылы айқын көріністен кейін ғана жақсы зерттелді. 17 ғасырда байқалған дауыл қазіргі дауылдан мүлдем басқаша болуы мүмкін. 1830 жылдан кейінгі қазіргі зерттеу кезеңі мен оның 17 ғасырдағы ашылуы арасында үлкен уақыт аралығы бар. Алғашқы дақ ыдырап, қайта құрылған ба, әлде жай ғана жойылған ба, немесе бақылау деректері нашар болған ба – белгісіз. Бірақ Джованни Кассинидің келесі жылы сипаттаған "тұрақты дақ" туралы мәліметтері көбірек сенімді. Көрінудегі өзгерістермен Кассинидің дағы 1665 жылдан 1713 жылға дейін байқалды, бірақ 48 жылдық бақылау үзілісі екі дақтың бір екенін анықтауға мүмкіндік бермейді. Ескі дақтың бақылау тарихы қысқа, ал қазіргі дақтан қозғалысы баяу болғандықтан, олардың бір екеніне көз жеткізу қиын. Сәл құпиясы бар нәрсе – 1711 жылы Донато Крети салған және Ватикан мұражайында сақталатын Юпитер дағының суреті. Әртүрлі (ұлғайтылған) аспан денелері итальяндық көріністердің фоны ретінде пайдаланылған, ал астроном Эвстахио Манфреди олардың дұрыстығын қадағалаған. Кретидің картинасы Ұлы қызыл дақтың қызыл түспен бейнеленген алғашқы суреті болып табылады (сол кездегі телескоптарға тән оптикалық инверсияға байланысты ол Жопитердің солтүстік жарты шарына көтерілген). 19 ғасырдың соңына дейін Юпитердегі ешқандай нысан жазбаша түрде қызыл деп сипатталмаған. 1879 жылы көзге түскеннен бері ол үздіксіз бақылауда.
The Great Red Spot may have existed before 1665, but it could be that the present spot was first seen only in 1830, and was well studied only after a prominent appearance in 1879. The storm that was seen in the 17th century may have been different from the storm that exists today. A long gap separates its period of current study after 1830 from its 17th century discovery. Whether the original spot dissipated and reformed, whether it faded, or if the observational record was simply poor is unknown. Far more convincing is Giovanni Cassini's description of a "permanent spot" the following year. With fluctuations in visibility, Cassini's spot was observed from 1665 to 1713, but the 48 year observational gap makes the identity of the two spots inconclusive. The older spot's shorter observational history and slower motion than the modern spot makes it difficult to conclude that they are the same. A minor mystery concerns a Jovian spot depicted in a 1711 canvas by Donato Creti, which is exhibited in the Vatican. Part of a series of panels in which different (magnified) heavenly bodies serve as backdrops for various Italian scenes, and all overseen by the astronomer Eustachio Manfredi for accuracy, Creti's painting is the first known depiction of the Great Red Spot as red (albeit raised to the Jovian northern hemisphere due to an optical inversion inherent to the era's telescopes). No Jovian feature was explicitly described in writing as red before the late 19th century. Since it came into prominence in 1879, it has been under continuous observation.
ХХ ғасырдың аяғы мен ХХІ ғасыр
1979 жылғы 25 ақпанда «Вояджер-1» ғарыш кемесі Юпитер маңынан өтіп бара жатқанда, Ұлы Қызыл Дақтың алғашқы егжей-тегжейлі суретін жіберді. Шамасы бір километрдей кішкентай бұлттардың да мәліметтері көрінді. Қызыл Дақтың солтүстік-батыс жағында (сол жақта) көрінетін түрлі-түсті, толқынды бұлт үлгісі – бұл өте күрделі және өзгермелі толқынды қозғалыс аймағы. XXI ғасырда Ұлы Қызыл Дақтың диаметрі кішірейіп бара жатқаны байқалды. 2004 жылдың басында оның ұзындығы бір ғасыр бұрынғыдан шамамен екі есе кіші болды, ол кезде оның диаметрі Жер диаметрінен үш есе артық болатын. Қазіргі қарқынмен есептегенде, 2040 жылға қарай ол дөңгелек пішінге келмек. Бұл дақтың неше жылға созылатыны немесе бұл өзгеріс қалыпты құбылыс па, әзірге белгісіз. 2019 жылы Ұлы Қызыл Дақтың шеттері «ұсақталып» бастады, дауылдың бөліктері үзіліп, тарап кетті. Бұл кішірейіп, «ұсақталу» кейбір астрономдардың Ұлы Қызыл Дақ 20 жылдың ішінде жойылуы мүмкін деген болжамын күшейтті. Дегенмен, басқа астрономдар Ұлы Қызыл Дақтың көрінетін мөлшері оның бұлт жабынына, ал емес, нақты, негізгі айналманың көлеміне байланысты деп санайды. Олар сондай-ақ, «ұсақталу» құбылысын басқа циклондармен немесе антициклондармен өзара әрекеттесу арқылы түсіндіруге болады, соның ішінде кішкентай жүйелердің толық сіңбеуі де осыған себеп болуы мүмкін; егер осылай болса, онда Ұлы Қызыл Дақ жойылу қаупінде емес. 2000 жылғы наурыз айында үш ақ овалдың бірігуінен пайда болған, Овал BA деп аталатын кішкентай дақ қызыл түске боялды. Астрономдар оны Кішкентай Қызыл Дақ немесе Қызыл ЖШ деп атады. 2006 жылғы 5 маусымда Ұлы Қызыл Дақ пен Овал BA бір-біріне жақындасып келе жатқандай көрінді. Бұл дауылдар әдетте екі жылда бір рет өтіп өтеді, бірақ 2002 және 2004 жылдары болған өтулер маңызды болған жоқ. Годдард ғарыш ұшу орталығының Эми Саймон Миллер дауылдардың 2006 жылғы 4 шілдеде ең жақын өтетінін болжады. Ол UC Берклидің Имке де Патер және Фил Маркуспен, сондай-ақ 2006 жылғы сәуірден бастап кәсіби астрономдар тобымен бірге Хаббл ғарыш телескопын пайдаланып дауылдарды зерттеу үшін жұмыс істеді. 2006 жылғы 20 шілдеде екі дауыл Джемини обсерваториясы арқылы бір-бірінен өтіп, бірікпегенін көрсететін суреттер түсірілді. 2008 жылғы мамыр айында үшінші дауыл қызыл түске боялды. 2016 жылы Юпитердің айналасындағы полярлық орбитаға енген «Юнона» ғарыш кемесі 2017 жылғы 11 шілдеде Юпитерге жақындағанда Ұлы Қызыл Дақтан ұшып өтті, бетке шамамен 5000 миль (8047 км) қашықтықта дауылдың бірнеше суретін түсірді. «Юнона» миссиясы барысында ғарыш кемесі Юпитер атмосферасының, әсіресе оның Ұлы Қызыл Дағының құрамын және эволюциясын зерттеуді жалғастырды. Нептун атмосферасында да Ұлы Қара Дақ деп аталатын ерекшелік бар. Бұл ерекшелік 1989 жылы «Вояджер-2» аппаратымен суретке түсірілді және ол дауыл емес, атмосфералық тесік болуы мүмкін. 1994 жылға қарай ол жойылды, бірақ солтүстікке қарай осыған ұқсас дақ пайда болды.
On 25 February 1979, when the Voyager 1 spacecraft was from Jupiter, it transmitted the first detailed image of the Great Red Spot. Cloud details as small as across were visible. The colorful, wavy cloud pattern seen to the left (west) of the Red Spot is a region of extraordinarily complex and variable wave motion. In the 21st century, the major diameter of the Great Red Spot has been observed to be shrinking in size. At the start of 2004, its length was about half that of a century earlier, when it reached a size of , about three times the diameter of Earth. At the present rate of reduction, it will become circular by 2040. It is not known how long the spot will last, or whether the change is a result of normal fluctuations. In 2019, the Great Red Spot began "flaking" at its edge, with fragments of the storm breaking off and dissipating. The shrinking and "flaking" fueled speculation from some astronomers that the Great Red Spot could dissipate within 20 years. However, other astronomers believe that the apparent size of the Great Red Spot reflects its cloud coverage and not the size of the actual, underlying vortex, and they also believe that the flaking events can be explained by interactions with other cyclones or anticyclones, including incomplete absorptions of smaller systems; if this is the case, this would mean that the Great Red Spot is not in danger of dissipating. A smaller spot, designated Oval BA, formed in March 2000 from the merging of three white ovals, has turned reddish in color. Astronomers have named it the Little Red Spot or Red Jr. As of 5 June 2006, the Great Red Spot and Oval BA appeared to be approaching convergence. The storms pass each other about every two years, but the passing of 2002 and 2004 were of little significance. Amy Simon Miller, of the Goddard Space Flight Center, predicted the storms would have their closest passing on 4 July 2006. She worked with Imke de Pater and Phil Marcus of UC Berkeley as well as a team of professional astronomers beginning in April 2006 to study the storms using the Hubble Space Telescope; on 20 July 2006, the two storms were photographed passing each other by the Gemini Observatory without converging. In May 2008, a third storm turned red. The Juno spacecraft, which entered into a polar orbit around Jupiter in 2016, flew over the Great Red Spot upon its close approach to Jupiter on 11 July 2017, taking several images of the storm from a distance of about 5000 mile (8047 km) above the surface. Over the duration of the Juno mission, the spacecraft continued to study the composition and evolution of Jupiter's atmosphere, especially its Great Red Spot. There is also a feature in the atmosphere of Neptune called the Great Dark Spot. The latter feature was imaged by Voyager 2 in 1989 and may have been an atmospheric hole rather than a storm. It was no longer present as of 1994, although a similar spot had appeared farther to the north.
Механикалық динамика
Юпитердің Ұлы қызыл дағы 2008 жылы шамамен 4,5 Жер күні немесе 11 Юпитер күні кезеңінде сағат тіліне қарсы айналады. 2017 жылдың 3 сәуіріндегі мәліметтер бойынша Ұлы қызыл дақтың ені Жер диаметрінен 1,3 есе үлкен. Бұл дауылдың бұлт қабаттары айналасындағы бұлт қабаттарынан шамамен жоғары орналасқан. Дауыл ғасырлар бойы сақталып келеді, себебі планеталық бет (тек сутегі қабығы) болмайды, ол үйкеліс тудырады; атмосферада айналмалы газ ағындары бұрыштық импульсіне қарсы ештеңе болмағандықтан ұзақ уақытқа дейін сақталады. Инфрақызыл деректер Ұлы қызыл дақтың планетадағы көптеген басқа бұлттарға қарағанда суық (және биіктігі жағынан жоғары) екенін көрсетті. Дегенмен, дауылдың үстіндегі атмосфераның жоғарғы бөлігінде температура планетаның қалған бөлігінен едәуір жоғары. Төмендегі дауылдың турбуленттілігінен туындаған дыбыстық толқындар осы аймақтың қызуына себеп болатын түсіндірме ретінде ұсынылған. Дыбыстық толқындар дауылдан тік жоғары көтеріліп, атмосфераның жоғарғы қабатында жарылады, толқын энергиясын жылуға айналдырады. Бұл осы биіктікте планетаның қалған бөлігінен бірнеше жүз Кельвинге жылырақ атмосфераның жоғарғы қабатын құрайды. Атмосфералық ерекшеліктерді мұқият бақылау 1966 жылға дейін Ұлы қызыл дақтың сағат тіліне қарсы айналуын көрсетті, бұл байқаулар "Вояджер" ғарыш кемелерінен алынған алғашқы уақыт өтетін фильмдермен расталды. Дақ оңтүстік жағынан қарапайым шығысқа қарайтын және солтүстік жағынан өте күшті батысқа қарайтын ағымдармен шектелген. Дақтың шетіндегі желдің жылдамдығы шамамен 15 м/с болса да, ішіндегі ағымдар тұрақтанған сияқты, ағын немесе шығын аз. Дақтың айналу периоды уақыт өте келе қысқарды, бұл оның көлемінің үнемі азаюының тікелей салдары болуы мүмкін. Ұлы қызыл дақтың ендігі жақсы бақылау деректерінің барлық кезеңінде тұрақты болды, әдетте шамамен бір градусқа өзгереді. Алайда, оның бойлық орны үнемі өзгереді, соның ішінде ~1° амплитудасы бар 90 күндік бойлық тербеліс де бар. Юпитердің барлық ендіктерде біркелкі айналмауына байланысты, астрономдар бойлықты анықтау үшін үш түрлі жүйені анықтады. II жүйе 10 градустан жоғары ендіктерде қолданылады және бастапқыда Ұлы қызыл дақтың 9 сағат 55 минут 42 секундтық орташа айналу периодына негізделген. Дегенмен, дақ 19 ғасырдың басынан бері II жүйеде планетаны кем дегенде 10 рет "айналып өтті". Оның жылдамдығы жылдар бойы күрт өзгерді және Оңтүстік экваторлық белдеудің жарықтығымен және Оңтүстік тропикалық бұзылыстың болуымен немесе болмауымен байланысты.
Jupiter's Great Red Spot rotates counterclockwise, with a period of about 4.5 Earth days, or 11 Jovian days, as of 2008. Measuring in width as of 3 April 2017, the Great Red Spot is 1.3 times the diameter of Earth. The cloud tops of this storm are about above the surrounding cloud tops. The storm has continued to exist for centuries because there is no planetary surface (only a mantle of hydrogen) to provide friction; circulating gas eddies persist for a very long time in the atmosphere because there is nothing to oppose their angular momentum. Infrared data has long indicated that the Great Red Spot is colder (and thus higher in altitude) than most of the other clouds on the planet. The upper atmosphere above the storm, however, has substantially higher temperatures than the rest of the planet. Acoustic (sound) waves rising from the turbulence of the storm below have been proposed as an explanation for the heating of this region. The acoustic waves travel vertically up to a height of above the storm where they break in the upper atmosphere, converting wave energy into heat. This creates a region of upper atmosphere that is —several hundred kelvins warmer than the rest of the planet at this altitude. Careful tracking of atmospheric features revealed the Great Red Spot's counterclockwise circulation as far back as 1966, observations dramatically confirmed by the first time lapse movies from the Voyager fly bys. The spot is confined by a modest eastward jet stream to its south and a very strong westward one to its north. Though winds around the edge of the spot peak at about , currents inside it seem stagnant, with little inflow or outflow. The rotation period of the spot has decreased with time, perhaps as a direct result of its steady reduction in size. The Great Red Spot's latitude has been stable for the duration of good observational records, typically varying by about a degree. Its longitude, however, is subject to constant variation, including a 90 day longitudinal oscillation with an amplitude of ~1°. Because Jupiter does not rotate uniformly at all latitudes, astronomers have defined three different systems for defining longitude. System II is used for latitudes of more than 10 degrees and was originally based on the average rotational period of the Great Red Spot of 9h 55m 42s. Despite this, however, the spot has "lapped" the planet in System II at least 10 times since the early 19th century. Its drift rate has changed dramatically over the years and has been linked to the brightness of the South Equatorial Belt and the presence or absence of a South Tropical Disturbance.
Ішкі тереңдігі мен құрылымы
Юпитердің Ұлы қызыл дағы (GRS) – экватордан 22 градус төмен, Юпитердің оңтүстік жарты шарында орналасқан эллипстік пішінді антициклон. Күн жүйесіндегі ең ірі антициклондық дауыл (~16 000 км), оның ішкі тереңдігі мен құрылымы туралы көп мәлімет жоқ. Көрінетін суреттер мен бұлттарды бақылау арқылы GRS-тің жылдамдығы мен айналу жылдамдығы анықталды, ол радиусының 70–85% радиусындағы жіңішке антициклондық сақинада орналасқан және Юпитердің батысқа қарай ең жылдам қозғалатын реактивті ағыны бойымен орналасқан. NASA-ның 2016 жылғы Juno миссиясы кезінде GRS-тің құрылымдық динамикасы мен тереңдігі туралы мәліметтер беретін гравитациялық сигнал және жылулық инфрақызыл деректер алынды. GRS құрылымының тік температурасы 100–600 мбар аралығында шектеледі, ал GRS өзегінің тік температурасы шамамен 400 мбар қысымды құрайды, бұл 1.0–1.5 K-қа, GRS-тің шығыс-батыс аймақтарынан әлдеқайда жоғары, ал құрылымның солтүстік-оңтүстік жиегіндегі аймақтардан 3.0–3.5 K жоғары. GRS-тің ішкі құрылымының моделін жасау үшін Cassini миссиясының Композиттік инфрақызыл спектрометрі (CIRS) және жердегі кеңістіктік суреттеу фосфин мен аммиак аэрозольдерінің (PH3, NH3) және парагидроксибензой қышқылының құрамын GRS-тің антициклондық айналымы ішінде картаға түсірді. CIRS және жердегі суреттеуден алынған суреттер PH3 және NH3 спектрлері арқылы Юпитер атмосферасындағы тік қозғалысты қадағалайды. Алайда, NH3 құрамы туралы деректер GRS-тің оңтүстік шеткі сақинасындағы көрінетін бұлт қабатынан төмен NH3-тің айтарлықтай азаюын көрсетеді; бұл төменгі мөлдірлік атмосфералық құлдыраудың тар жолағымен байланысты. GRS-тің тереңдігі мен ішкі құрылымы ондаған жылдар бойы үнемі өзгеріп келеді; сондай-ақ, қызғылт түс беретін органикалық қосылыс – ацетилен, күрделі органикалық қосылыстар – толиндер де бар. Бұл қосылыстардың биіктігі түсқабыққа да әсер етуі мүмкін. Ұлы қызыл дақтың түсі қызылдан аққа дейін әртүрлі болады. Кейде дақ жоғалып кетеді, ол тек Оңтүстік Экваторлық белдеудегі (SEB) орналасқан Қызыл дақ ойысы арқылы ғана көрінеді. Оның көрінуі SEB-мен байланысты; белдеу ақ болғанда дақ қараңғы болады, ал белдеу қараңғы болғанда дақ әдетте ақшыл болады. Дақтың қараңғы немесе ақшыл болу кезеңдері белгілі бір уақыт аралығында кездеседі; 1947 жылдан 1997 жылға дейін дақ 1961–1966, 1968–1975, 1989–1990 және 1992–1993 жылдары ең қараңғы болды.
Jupiter's Great Red Spot (GRS) is an elliptical shaped anticyclone, occurring at 22 degrees below the equator, in Jupiter's southern hemisphere. The largest anticyclonic storm (~16,000 km) in our solar system, little is known about its internal depth and structure. Visible imaging and cloud tracking from in situ observation determined the velocity and vorticity of the GRS, which is located in a thin anticyclonic ring at 70–85% of the radius and is located along Jupiter's fastest westward moving jet stream. During NASA's 2016 Juno mission, gravity signature and thermal infrared data were obtained that offered insight into the structural dynamics and depth of the GRS. The vertical temperature of the structure of the GRS is constrained between the 100–600 mbar range, with the vertical temperature of the GRS core is approximately 400 mbar of pressure, being 1.0–1.5 K, much warmer than regions of the GRS to the east–west, and 3.0–3.5 K warmer than regions to the north–south of the structures edge. To develop a model of the internal structure of the GRS the Cassini mission Composite Infrared Spectrometer (CIRS) and ground based spatial imaging mapped the composition of the phosphine and ammonia aerosols (PH3, NH3) and para hydroxybenzoic acid within the anticyclonic circulation of the GRS. The images that were collected from the CIRS and ground based imaging trace the vertical motion in the Jovian atmosphere by PH3 and NH3 spectra. However, the NH3 composition data shows that there is a major depletion of NH3 below the visible cloud layer at the southern peripheral ring of the GRS; this lower opacity is relative to a narrow band of atmospheric subsidence. The GRS depth and internal structure has been constantly changing over decades; and the organic compound acetylene, which produces a reddish material—likely complex organic compounds called tholins. The high altitude of the compounds may also contribute to the coloring. The Great Red Spot varies greatly in hue, from almost brick red to pale salmon or even white. The spot occasionally disappears, becoming evident only through the Red Spot Hollow, which is its location in the South Equatorial Belt (SEB). Its visibility is apparently coupled to the SEB; when the belt is bright white, the spot tends to be dark, and when it is dark, the spot is usually light. These periods when the spot is dark or light occur at irregular intervals; from 1947 to 1997, the spot was darkest in the periods 1961–1966, 1968–1975, 1989–1990, and 1992–1993.