حقوق الصورة: NASA / JPL
إذا كانت رؤية جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، فإن رأي الفيزيائي للمشتري صحيح ، فإن الكوكب العملاق سيكون في تحول كبير في درجة الحرارة العالمية خلال العقد المقبل حيث تختفي معظم دواماته الكبيرة.
لكن محبي البقعة الحمراء الكبرى يمكن أن يريحوا أنفسهم. يقول فيليب ماركوس ، الأستاذ في قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، إن أشهر دوامات المشتري - التي غالبًا ما تتم مقارنتها بأعاصير الأرض - ستبقى في مكانها ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى موقعها بالقرب من خط الاستواء على كوكب الأرض.
باستخدام الدوامات والدوامات للمقارنة ، يبني ماركوس توقعاته على المبادئ التي تعلمها في ديناميكيات السوائل على مستوى المبتدئين وعلى ملاحظة أن العديد من دوامات المشتري تتلاشى حرفياً في الهواء الرقيق.
يقول ماركوس: "أتوقع أنه بسبب فقدان هذه الدوامات الجوية ، سيتغير متوسط درجة حرارة كوكب المشتري بمقدار 10 درجات مئوية ، حيث يصبح أكثر دفئًا بالقرب من خط الاستواء ويبرد في القطبين". "هذا التحول العالمي في درجة الحرارة سيتسبب في عدم استقرار التيارات النفاثة وبالتالي إنتاج دوامات جديدة. إنه حدث يمكن حتى لعلماء الفناء الخلفي أن يشهدوه ".
وفقًا لماركوس ، تشير التغييرات الوشيكة إلى نهاية دورة المناخ الحالية للمشتري لمدة 70 عامًا. تنشر توقعاته المفاجئة في عدد 22 أبريل من مجلة الطبيعة.
الغلاف الجوي العاصف للمشتري يحتوي على عشرات التيارات النفاثة التي تسافر في اتجاهات متناوبة للشرق والغرب ، والتي يمكنها أن تزيد سرعتها عن 330 ميلاً في الساعة. كما هو الحال على الأرض ، تعتبر الدوامات على المشتري التي تدور في اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي مضادة للأعاصير ، في حين أن تلك التي تدور عكس عقارب الساعة هي الأعاصير. والعكس صحيح في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية ، حيث تكون الدوامات في اتجاه عقارب الساعة هي الأعاصير والغزلان عكس اتجاه عقارب الساعة تكون مضادة للأعاصير.
البقعة الحمراء الكبرى ، الواقعة في نصف الكرة الجنوبي ، تحمل لقب أكبر مضاد للأعاصير للمشتري ؛ يمتد عرضه على 12500 ميل ، وهو كبير بما يكفي لابتلاع الأرض مرتين إلى ثلاث مرات.
على عكس العواصف الإعصارية على المشتري ، ترتبط أعاصير وعواصف الأرض بأنظمة الضغط المنخفض وتتلاشى بعد أيام أو أسابيع. وبالمقارنة ، فإن البقعة الحمراء الكبرى هي نظام ضغط عالٍ ظل مستقرًا لأكثر من 300 عام ، ولا يظهر أي علامات على التباطؤ.
منذ حوالي 20 عامًا ، طور ماركوس نموذجًا للكمبيوتر يظهر كيف ظهرت البقعة الحمراء العظيمة خارجة عن الاضطراب الفوضوي في الغلاف الجوي لكوكب المشتري. أدت جهوده لشرح الديناميات التي تحكمه والدوامات الأخرى على المشتري إلى إسقاطه الحالي لتغير المناخ الوشيك على كوكب الأرض.
يقول إن دورة السبعين سنة الحالية بدأت بتشكيل ثلاثة مضادات أعاصير مميزة - البيضاوي البيضاء - التي تطورت جنوب البقعة الحمراء الكبرى في عام 1939. ويقول: "شوهد ولادة البيضاوي الأبيض من خلال التلسكوبات على الأرض". "أعتقد أننا في علاج مماثل خلال السنوات العشر المقبلة."
يقول ماركوس إن المرحلة الأولى من دورة المناخ تتضمن تشكيل شوارع دوامة تمتد عبر التيارات النفاثة غربًا. تتشكل مضادات الأعاصير على جانب واحد من الشارع ، بينما تتشكل الأعاصير على الجانب الآخر ، مع عدم وجود دوارين يدوران في نفس الاتجاه بجوارهما مباشرة.
تتحلل معظم الدوامات ببطء مع الاضطراب. في المرحلة الثانية من الدورة ، تصبح بعض الدوامات ضعيفة بما يكفي للحبس في أحواض عرضية ، أو موجات روسبي ، التي تتشكل في التيار النفاث. يمكن أن يتم القبض على الدوامات المتعددة في نفس الحوض. عندما يفعلون ذلك ، فإنهم يسافرون معًا ، ويمكن للاضطراب أن يجعلهم يندمجون بسهولة. عندما تكون الدوامات ضعيفة ، يستمر المحاصرة والدمج حتى يتم ترك زوج واحد فقط في كل شارع دوامة.
يقول اختفاء دورة البيضاوي الحالية للمشتري ، إن الاختفاء الملحوظ لاثنين من البيضاوي الأبيض ، أحدهما في 1997 أو 1998 والثاني في عام 2000 ، يجسد دمج الدوامات في المرحلة الثانية ، وعلى هذا النحو ، يشير إلى "بداية نهاية" دورة المناخ الحالية للمشتري.
لماذا يؤثر اندماج الدوامات على درجة الحرارة العالمية؟ يقول ماركوس أن درجة الحرارة الموحدة نسبيًا للمشتري - حيث تكون درجات الحرارة في القطبين هي نفسها تقريبًا كما هي عند خط الاستواء - بسبب الخلط الفوضوي للحرارة وتدفق الهواء من الدوامات.
يقول ماركوس: "إذا ضربت صفًا كاملاً من الدوامات ، فإنك توقف كل اختلاط الحرارة عند هذا العرض". "هذا يخلق جدارًا كبيرًا ويمنع انتقال الحرارة من خط الاستواء إلى القطبين."
حالما تختفي الدوامات الكافية ، سوف يسخن الغلاف الجوي للكوكب عند خط الاستواء ويبرد عند القطبين بما يصل إلى 10 درجات مئوية في كل منطقة ، وهي المرحلة الثالثة من دورة المناخ.
هذا التغيير في درجة الحرارة يزعزع استقرار التيارات النفاثة ، والتي سوف تتفاعل لتصبح متموجة. الأمواج تنقسم وتتكسر ، كما تفعل على الشاطئ ، ثم تتحول إلى دوامات كبيرة جديدة في المرحلة الرابعة من الدورة. في المرحلة الخامسة والأخيرة من دورة المناخ ، تقل حجم الدوامات الجديدة ، وتستقر في شوارع الدوامة لبدء دورة جديدة.
يرجع ضعف الدوامات إلى الاضطراب ويحدث تدريجيًا بمرور الوقت. يقول ماركوس إن الأمر يستغرق نصف قرن حتى تتقلص الدوامات التي تم تشكيلها حديثًا تدريجيًا بما يكفي للوقوع في حوض تيار نفاث.
لحسن الحظ ، فإن قرب النقطة الحمراء الكبرى من خط الاستواء يحفظها من الدمار. على عكس دوامات المشتري الأخرى ، يبقى البقعة الحمراء الكبرى على قيد الحياة من خلال "أكل" مضادات الأعاصير المجاورة لها ، كما يقول ماركوس.
يشير ماركوس إلى أن نظريته عن دورة المناخ لكوكب المشتري تعتمد على وجود عدد متساوٍ تقريبًا من الأعاصير والأعاصير على الكوكب.
نظرًا لأن العلامات المنبهة للدوامات هي الغيوم التي تخلقها ، كان من السهل تفويت وجود الأعاصير طويلة العمر ، كما يقول ماركوس. ويوضح أنه على عكس البقعة المميزة لمضاد الإعصار ، فإن الأعاصير تخلق أنماطًا من السحب الخيطية الأقل تحديدًا بشكل واضح.
يقول ماركوس: "في ظاهر الأمر ، من السهل التفكير في أن كوكب المشتري تهيمن عليه مضادات الأعاصير لأن غيومها الدوارة تظهر بوضوح على شكل عيون الثور".
في ورقة الطبيعة ، قدم ماركوس محاكاة كمبيوتر تظهر أن المركز الدافئ والمحيط البارد للإعصار يخلق مظهر السحب الخيوطية. في المقابل ، تحتوي مضادات الأعاصير على مراكز باردة ومحيط دافئ. تتضخم بلورات الثلج التي تتشكل في مركز مضاد للأعاصير وتتحرك إلى الجوانب حيث تذوب ، مما يؤدي إلى إنشاء دوامة داكنة تحيط بمركز لون أفتح.
يقترب ماركوس من دراسة الأجواء الكوكبية من وجهة نظر غير تقليدية لديناميكي مائع. يقول ماركوس: "إنني أستند توقعاتي على القوانين البسيطة نسبيًا لديناميكيات الدوامة بدلاً من استخدام كميات ضخمة من البيانات أو نماذج الغلاف الجوي المعقدة".
يقول ماركوس أن درس مناخ المشتري قد يكون أن الاضطرابات الصغيرة يمكن أن تسبب تغيرات عالمية. ومع ذلك ، يحذر من تطبيق نفس النموذج على مناخ الأرض ، والذي يتأثر بالعديد من العوامل المختلفة ، سواء كانت طبيعية أو من صنع الإنسان.
يقول ماركوس: "مع ذلك ، من المهم أن يكون لدينا" مختبرات "مختلفة للمناخ. "دراسة عوالم أخرى تساعدنا على فهم عالمنا بشكل أفضل ، حتى لو لم تكن متشابهة بشكل مباشر."
يتم دعم أبحاث ماركوس من خلال المنح المقدمة من برنامج أصول ناسا ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الفلك وبرامج فيزياء البلازما ومختبر لوس ألاموس الوطني.
المصدر الأصلي: UC Berkeley News Release
