2.3. ОСОБЕННОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЮПИТЕРА
Необходимым условием вращения планеты является наличие в ее внешней оболочке вещества (рабочего тела), способного изменять свой объем при испарении и конденсации. На Земле таковым веществом является вода, а на Юпитере — водород. Источниками тепла служат Солнце и недра планет, холодильником — окружающее космическое пространство.
Вынос тепла из экваториальной зоны планет к полюсам обеспечивается системой, состоящей из трех макроэлементов, обменивающихся между собой определенным количеством движения: теплого течения, тела планеты и холодного течения.
Если теплые течения заметить под толстым слоем облаков сложно, то выход из глубины холодных течений вблизи экватора фиксируется по образующимся в атмосфере пятнам. Объясняется это тем, что над выходом потока переохлажденного жидкого водорода на поверхность океана газообразный водород, из которого состоит атмосфера, конденсирует. То обстоятельство, что наиболее крупное пятно (так называемое “Красное пятно”) находится в южном полушарии, а в северном — лишь несколько мелких пятен, объясняется полюсной асимметрией стока тепла.
Южный полюс Юпитера, так же, как и южный полюс Земли, отправляет в космос больше энергии, чем северный, что и обусловливает более мощную циркуляцию потоков в южном полушарии.
Оригинален принцип распределения потоков на Юпитере. Как лучистая энергия Солнца, так и глубинное тепло самой планеты сравнительно равномерно поступают в экваториальную зону. В то же время холодные потоки выходят к экватору в отдельных ограниченных районах. Для нагрева переохлажденного водорода необходимо, чтобы его потоки равномерно распределялись по поверхности планеты. Данная задача решается на Юпитере более успешно, чем на Земле, где холодные потоки воды, например, в северном полушарии, отделены друг от друга материками.
Холодные потоки жидкого водорода (жгуты), увлекаемые планетой, как бы перекатываются по более плотным нижележащим слоям. Такой режим течения приводит к вращению “жгутов” вокруг своей оси в сторону, противоположную вращению самой планеты. Одновременно “жгуты” запаздывают в своем движении вокруг оси планеты от вращения самой планеты. Именно это обстоятельство и приводит к рассеиванию переохлажденного полярного водорода среди слоев сравнительно теплого экваториального водорода.
Через некоторый период времени после того, как Юпитер слегка разворачивается к Солнцу своим южным полюсом, силуэт Красного пятна должен ослабевать, поскольку меняется баланс притока и стока тепла в этой части планеты. Получаемое холодным потоком в глубинах Юпитера тепло оказывается достаточным для выделения из переохлажденного жидкого водорода растворенных газов, имеющих красноватый оттенок. Значительные потоки тепла из глубин, низкая плотность водорода и более мощная гравитация обеспечивают Юпитеру более высокие (по сравнению с Землей) скорости вращения. Очевидность этого факта можно проследить по треугольному циклу, учитывая, что вскипание водорода происходит с глубины в несколько сотен метров.
Замечание
Не будет большой ошибкой, если вращение небесных тел, обладающих газоплазменной или газожидкостной оболочкой, объяснять теми же термодинамическими причинами.
В таком случае наблюдаемые на Солнце пятна являются результатом выхода вблизи экватора более холодных потоков плазмы, поступающих с полюсов.
ВЫВОДЫ
Подведем итог изложенному в данном разделе исследованию. Земля, воспринимая лучистую энергию Солнца, неустойчива по отношению к силам, вызывающим ее вращение вокруг своей оси. Эти силы возникают самопроизвольно как результат перераспределения тепла в атмосфере и океане. Обязательным условием проявления сил является наличие трех макроэлементов, обменивающихся между собой определенным количеством движения: теплого испаряющего потока воды, двигающегося с экватора к полюсу, собственного тела Земли и холодного потока, перемещающегося с полюса к экватору.
Для расчета потоки разбиваются на отдельные ступени. Коэффициент полезного действия одной из таких ступеней, рассчитанный на температурный градиент в тонких пограничных слоях атмосферы и океана, не превышает одного процента.
Очевидно также, что данный процесс имеет естественную природу. Но в отличие от предыдущего случая естественной циркуляции, где подвод основной массы холодной воды в зону нагрева обеспечивается гравитационным полем, здесь определяющим является центробежное поле Земли. Это позволяет назвать данный вид циркуляции ротационным эффектом.
Поскольку ротационная неустойчивость возникает при достижении системой определенного сочетания параметров и после предварительной закрутки Земли, то рассматриваемый эффект также можно отнести к категории спонтанных.
Сравнительные термодинамические расчеты показывают, что высокая скорость вращения Юпитера связана со значительным гравитационным полем, низкой плотностью газообразного и жидкого водорода и подводом основной части тепла из глубин планеты.
