Inget nytt om Jupiter

Bilderna från Jupiter är intressanta och vackra, men bekräftar bara vad man skulle kunna vänta, anser här Anders Persson.

NASAs foto av Jupiter ovanifrån.

De senaste dagarna har vi fått höra om nya fantastiska upptäckter på Jupiter: att planeten har en massa cykloner på högre latituder, i polarområdet. Jo, det är sant att vi först med en satellit som kan gå över polerna kan se dessa cykloner, men att de skulle finnas är inte alls överraskande.

Jag har vid tidigare tillfällen plågat läsekretsen med ett annat av mina intressen, nämligen dynamiken hos atmosfärer hos snurrande planeter. Där visade jag bl a att en planets rotation har ganska förunderliga konsekvenser för föremål, gaser och vätskor som rör sig över dess yta.

Eftersom jag på senare tid föreläst mycket om detta (och annat spännande i meteorologin) i Ryssland, hämtar nästa bild sin inspiration därifrån (och så slipper jag göra en speciell bild för Stockholm!). Den visar hur ett föremål som rör sig friktionsfritt skulle bete sig om den endast påverkades av jordens rotation. Det kan tilläggas att 80 km motsvarar det direkta avståndet Stockholm-Västerås.

Det innebär för atmosfären som helhet att luften skulle stanna ungefär där den är om det enbart berodde på jordens rotation.

Vad som förhindrar denna stagnation är de “ojämlikheter” som råder i atmosfären, varmare närmare ekvatorn, kallare närmare polerna. Detta resulterar i sin tur i högre lufttryck i en del områden och lägre i andra. Högt lufttryck betyder överskott på luft, lågt lufttryck underskott – båda bedömda i en luftpelare ovanför oss. Det gäller alltså tyngden av luften ovanför. Om det inte vore för jordens rotation skulle dessa skillnader, ojämlikheter, snabbt utjämnas: kall luft drogs mot varm, högt lufttryck spreds in över lågt lufttryck osv.

Men effekterna av jordens rotation vill förhindra denna utjämning av olikheter, den vill bevara eller till och med försöka återskapa dem. Man kan se det som stundligen sker i atmosfären som en evig kamp mellan en utjämnade kraft och en återställande kraft – där ingen avgår som segrare.

På denna lite röriga bild kan man högst upp se vad som skulle hända om jorden inte snurrade: högt och lågt lufttryck skulle snabbt utjämnas. Men på grund av den acceleration som härrör från jordens rotation (de små röda pilarna) skulle luften drivas tillbaka i små återvändande (blå)  cirklar. Men detta lyckas inte helt och i en kompromiss rör sig sedan luften mellan högt och lågt lufttryck med en kraft pekande mot lägre lufttryck, den andra (motverkande) bort från lågt lufttryck.

I dessa avseenden skiljer sig inte Jupiter alls från jorden. Att den snurrar dubbelt så fort som jorden, gör bara att dessa återställande krafter är dubbelt så starka som de hade varit, om Jupiter roterade lika långsamt som jorden. Att vindarna går upp till hundratals meter i sekunden i planetens jetström nära ekvatorn beror inte på att Jupiter roterar så snabbt — tvärtom. Hade Jupiter roterat långsammare hade vindarna varit ännu högre — ty rotationens effekt är ju att bromsa!

Vindarna i sig är dessutom mest en följd av att Jupiter är stor – 11 gånger större radie än jordens. Hade den varit lika stor som jorden hade dessa förfärliga vindar bara varit 10-15 m/s, d v s mycket svagare än de jordiska jetströmmarna. Detta är heller inte märkvärdigt. De värmekonstraster jag nämnde ovan, blir ju mycket mindre på den från solen avlägset belägna Jupiter!

Om vi på Jupiterytan leta om dess motsvarighet till “Leningrad oblast”  eller “Stor-Stockholm”, ser vi att just på grund av planetens storlek vindarna nu blir mycket kraftigare:

Så med tanke på att Jupiter roterar dubbelt så fort och tar emot mindre energi från solen, så kan man vänta sig att den utjämnande kraften är mindre och den återställande kraftigare. De kommer därför att nå sin kompromiss eller jämvikt i hög- och lågtryck som i relativa mått är mindre än de på jorden, men i absoluta mått mycket större.

Så inget nytt egentligen, mer än att vi nu fått fina bilder!

  6 kommentarer for “Inget nytt om Jupiter

  1. Bengt Svensson skriver:

    En massa ny kunskap för massorna, vill jag påstå! Vad skulle folk “veta” om Paris, om de aldrig sett ett foto därifrån, bara läst beskrivningar?

    Men jag förstår inte riktigt din fjärde bild (jordklotet fyllt med cirklar). Lite som att fylla ett nöjesfält med gammaldags karuseller mycket nära varandra och låta alla snurra medurs. När farten ökar och karusellkorgarna lyfter kommer de att slå i varandra, och ambulanserna kommer farande. Skulle inte alla de där cirklarna ta ut varandra och resultatet bli stiltje? Utom vid ekvatorn.

  2. Anders Persson skriver:

    Bengt S!
    Jordgloben med de massa öppna cirklarna är en fantasiprodukt, men fysikaliskt helt realistisk. Tänk dig att det inte har blåst på några dagar och havet ligger helt spegelblankt. Men så kommer en vind och sätter vattnet i rörelse under några timmar för att sedan bedarra. Ytvattnet fortsätter då, som man säger “i tangentens riktning” bara en kort stund men påverkas snabbt av jordens rotation och viker av åt höger på det sätt jag beskriver i artikeln. Det finns ganska liten friktion i vattnet och kommer det ingen ny storm kan ytvattnet i hela havet fortsätta att röra sig “av bara farten” i några dagar, runt, runt, runt med en period på 13-14 timmar. Har man lagt ut en boj i vattnet kan man se hur de rör sig runt, runt. Men ofta finns det en djupare permanent underström och då förändras cirkelrörelsen till öglor, s k cykloider. Detta kan man se bl a från en klassisk mätning från 1933 eller en som Barry Broman på SMHI gjorde 1969.

  3. Anders Persson skriver:

    Bengt!
    För att besvara din specifika fråga: “Skulle inte alla de där cirklarna ta ut varandra och resultatet bli stiltje?” kan man säga att alla dessa cirklar svänger unisont, både i exemplen ovan i haven och i bilden över jordklotet. Så det sker inga kollisioner.

    Motsvarande svängningar i atmosfären påträffar man i de s k “nattliga jetströmmarna” då vinden på 500-2000 m höjd kan, av orsaker som är lite mer komplicerade, medföra att vindarna hastigt ökar från cirka 5 m/s m/s till 15 m/ eller mer.

  4. Sven-Eric Holmström skriver:

    Jag har alltid undrat över hur de där jätteplaneterna ser ut på ytan. Det lär man väl aldrig få veta eftersom vad jag vet så skulle en rymdsond krossas av trycket långt innan den når ytan.

  5. Bengt Svensson skriver:

    S-E H!
    Jupiter består mest av väte och helium. Väldefinierad yta saknas. När man anger radie, tyngdkraftsacceleration, flykthastighet mm utgår man från en punkt där atmosfärstrycket är detsamma som på jorden. Möjligen är kärnan ett massivt stenklot, större än jorden.

  6. Sven-Eric Holmström skriver:

    Jo jag vet vad den består av. Men en rymdsond borde väl ändå rent teoretiskt kunna landa på planeten (om man bortser från trycket och kanske också strålning)?

Kommentera

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.