Атмосфера на Юпітері
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Часто можна почути закиди на адресу різних прогнозів погоди: їхні прогнози виявляються нерідко помилковими. Чому це відбувається? Частково тому, що ми ще не знаємо всіх законів, керуючих повітряним океаном. Навіть застосування найдосконалішої ракетної техніки для дослідження верхніх шарів атмосфери не забезпечує ще точності наших передбачень. Дуже важко виділити найбільш важливі, загальні для планетної атмосфери властивості і на цій основі встановити безперечно те, що характерно тільки для земної атмосфери. Вирішення такої складної проблеми буде досягнуто, очевидно, лише після того, як людина, вийшовши за межі земного тяжіння, зможе безпосередньо вивчити атмосфери інших планет і порівняти їх з атмосферою Землі. Про це і мріють в наш час метеорологи.
Однак можна порівняти повітряний океан Землі з атмосферами інших планет, і не побувавши на них. Саме таку спробу зробили ще наприкінці 19-го століття видатні вчені астроном Федір Александрович Бредіхін і аеродинамік Микола Єгорович Жуковський. Спираючись на свої багаторічні спостереження рухів хмар на Юпітері, Бредіхін дійшов висновку, що, так само як і на Землі, вони обумовлені циркуляцією повітряних мас в атмосфері.
При спостереженні Юпітера в телескоп весь диск його здається розділеним на ряд смуг, паралельних екватору. Всередині смуг з’являються, рухаються і зникають світлі і темні плями – хмари. До речі, кожна хмара переміщається тільки всередині своєї смуги, або зони. Але ж земна атмосфера теж розділена на зони, паралельні екватору. Для кожної з них характерний певний атмосферний тиск. Такий розподіл тиску в атмосфері і було покладено в основу теорії циркуляції. Якщо точно знати тиск в даній точці атмосфери, то на основі теорії циркуляції можна вивчити в цьому місці рух повітряних потоків, а отже, і хмар, що захоплюються ними. Але непрямим чином тиск можна визначити, лише знаючи хімічний склад і температуру газу.
Як же вирішити цю важку задачу? Після багатьох років наукових пошуків відповідь на неї знайшов Жуковський. Він показав, що її рішення може бути дано в двох приватних випадках. Так як тиск на даній широті завжди постійний (через зональний розподілу тиску), то, розглядаючи рух хмари вздовж однієї і тієї ж паралелі, можна значно спростити умову задачі, знайшовши шукану величину, коли хмара знаходиться в самих верхніх або самих нижніх шарах атмосфери . Вирішення цього питання Жуковський виклав у кількох листах до Бредіхіна.
Підводячи підсумки багаторічним дослідженням Юпітера, Бредіхін опублікував у 1897 році велику статтю «Про обертання Юпітера з його плямами». У числі інших досліджень він виклав тут і короткий зміст роботи Жуковського про атмосферу на Юпітері. Однак, відновлюючи рішення Жуковського з його листів, а частково і по пам’яті, Бредіхін допустив ряд неточностей і пропусків. Може бути, тому робота Жуковського не притягнула до себе уваги сучасників, а згодом була забута і навіть не включена в повне зібрання творів вченого. А між тим виправлення допущених помилок і відновлення цієї роботи показують всю оригінальність першої спроби Жуковського і Бредіхіна побудувати загальну теорію планетної атмосфери на основі вивчення законів циркуляції хмар на Землі та Юпітері.
Автор: Н. І. Невська.