La macchia rossa ci prende in giro? *
Potremmo cavarcela con un discorso di fisica elementare. Pensate a un portone metallico pesantissimo. Cercate di aprirlo, ma è veramente troppo pesante per voi. Alla fine, con l’aiuto di qualche amico, ce la fate e quell’ammasso di ferraglia comincia a girare attorno ai cardini. Perfetto. Adesso, però, dovete fermarlo perché sta andando a sbattere contro il muro. La situazione si è invertita. La fatica per fermarlo sembra perfino più grande di quella che avete fatto per aprirlo. Eh sì cari ragazzi, il momento angolare non è cosa che si può distruggere con la bacchetta magica. Al suo interno ci sta il momento d’inerzia che tende a conservare il moto (come l’inerzia di un corpo che viaggia a velocità rettilinea uniforme). Insomma, possiamo dire che non sappiamo com’è nata la macchia rossa, ma, essendo un vortice immenso in rotazione, è sicuramente problematico riuscire a bloccarne la rotazione. Ci vuole il suo tempo, sempre che le forze esterne riescano a cambiargli il momento angolare che fa di tutto per conservarsi.
Sarebbe facile cavarsela con un discorso così schematico, anche se più che logico. Tuttavia, la fluidodinamica si esprime attraverso formule ormai abbastanza ben chiare e ci permette di valutare tutte le “braccia” che cercano di fermare il portone che sta ruotando. La soluzione sembrerebbe una sola: sì, sono sufficienti a fermarlo. Eppure, continuano a non riuscirci. Non possiamo limitarci all’esempio del portone, ma bisogna andare un po’ più “a fondo” (nel vero senso della parola).
Tutti ormai sanno che la grande macchia rossa si conosce, con risultati osservativi positivi e negativi, da più di tre secoli. E probabilmente c’era anche prima. Essa non è altro che un vortice anticiclonico atmosferico di dimensioni veramente spaventose. Fino a non moltissimo tempo fa era in grado di contenere tranquillamente tre volte la Terra. Una specie di mulinello o -meglio- di enorme imbuto che risucchia tutto quello che gli capita attorno. Prima di vedere se e come riuscirà a sparire, cerchiamo di capire perché non è ancora sparito.
Una risposta abbastanza esauriente è arrivata solo nel 2013. Il punto fondamentale, che crea il mistero attorno alla persistenza di questa caratteristica così affascinante, è il fatto che il vortice è costretto a ruotare all’interno di un’atmosfera che in tutti i modi cerca di dissiparne l’energia. La macchia stessa irradia energia e dovrebbe spegnersi abbastanza velocemente. Poi basta guardare i suoi bordi per capire che sta “strisciando” contro strati nuvolosi che tendono a frenarla. Inoltre vi sono getti che si muovono velocemente in senso opposto e che ce la mettono tutta a rallentare l’anticiclone. Si vede bene la situazione nel filmato che avevo inserito nell’articolo su Van Gogh e sull’instabilità di Kelvin-Helmholtz.
Eppure, niente da fare, la rotazione sembrava non perdere un colpo (o quasi). Saranno stati gli astrofili che la mantenevano sana e salva per non perdere una dei loro più ripetitivi e costanti motivi d’interesse del gigante tra i pianeti? No, non credo abbiano l’energia per riuscirci. Ci doveva essere qualche altra cosa che lavorava a favore della macchia.
Si è pensato che l’anticiclone avesse resistito così a lungo grazie alla cattura di piccoli vortici. Una specie di cibo energetico che lo manterrebbe sempre in piena forma. Tuttavia, queste “pillole” ricostituenti sono prese troppo raramente per riuscire a dargli la forza sufficiente. No, il processo non può essere solo quello. Altro che pillole… ci vogliono bistecche!
Bisognava creare un modello della macchia rossa ben più realistico di quanto si fosse sempre fatto. Non solo chi la guarda con il suo telescopietto, ma anche i più grandi telescopi la “vedono” piatta, a due sole dimensioni. E anche i modelli tendevano a semplificare la situazione in tal modo (era già abbastanza complicata la fluido dinamica a due dimensioni…). In realtà, però, un vortice è decisamente tridimensionale. Provate a girare sempre più velocemente un liquido e vi accorgerete che scende sempre più a fondo. Insomma, i vortici sono proprio degli imbuti che sprofondano nel fluido in cui avvengono.
Di solito si diceva che l’energia maggiore era legata alla parte superficiale, ossia ai moti nelle due dimensioni. I movimenti in senso radiale potevano essere trascurati. E invece il nuovo modello dimostrava che non era vero. Vi era uno scambio continuo di energia tra le parti più profonde e le parti superficiali, con trasporto di energia termica. Un sistema che permette di recuperare la gran parte dell’energia persa nella dissipazione. Non entriamo nei dettagli perché la fluidodinamica a tre dimensioni fa rizzare i capelli a chiunque. Possiamo, però crederci, dato che il modello aveva dati di partenza ben caratterizzati e misurati. Lo stesso processo avviene, in piccolo, anche negli oceani terrestri dove enormi vortici si mantengono stabili a causa di questi trasferimenti energetici dal basso verso l’alto e viceversa.
Il nuovo modello non spiegava del tutto la sopravvivenza, ma se si aggiungevano le pillole dei piccoli vortici “forse” il mistero era risolto.
Tanta fatica, ma intanto la macchia rossa sta diminuendo sempre di più le sue dimensioni. Insomma, proprio quando sembrava di aver spiegato la sua lunga sopravvivenza, il vortice ha cominciato a perdere colpi sempre più rapidamente. Le sue dimensioni sono, in realtà, sempre diminuite lentamente, ma adesso sembra che il ritmo abbia cambiato marcia. Oggi, dentro all’anticiclone, ci sta a malapena una sola Terra. A questo punto diventa misterioso ciò che prima avrebbe dovuto essere la norma. Insomma, parliamoci chiaro, la grande macchia rossa ci sta prendendo in giro!
Le ultime osservazioni ci dicono che le sue dimensioni sono, lungo l’asse maggiore, di circa 17 000 km. Oltretutto, essa tende a diventare sempre più circolare. Pensate che nel 1800 essa aveva un asse maggiore di ben 41 000 km. I Voyager 1 e 2 avevano misurato ancora 24 000 km. Ma è dal 2012 che le cose stanno veramente degenerando. La macchia si riduce di quasi 1000 km all’anno. Si sta forse fermando il portone? Insomma, un nuovo mistero dopo che si era sperato di avere risolto quello fondamentale. Sembra che il restringimento sia dovuto a mulinelli che si inseriscono nella rotazione ma in senso negativo. Insomma, cari ragazzi, un bel pasticcio che ci ricorda molto bene la difficoltà di spiegare e di prevedere una circolazione atmosferica anche quando essa ha dimensioni così enormi e ben caratterizzate.
Meglio di tante parole serve una bella immagine riassuntiva. La foto grande e completa di Giove si riferisce al 2014, oggi, quando l’asse maggiore è di soli 17 000.km. Nella parte destra si riportano le immagini della macchia rossa nel 1995 e nel 2009, in cui il semiasse era, rispettivamente, di 21000 e 18 000 km.
Dovremo dire addio alla grande macchia rossa? Basta estrapolare i 1000 km all’anno? Speriamo di no, dato che ce ne rimangono ben pochi (17 e porta anche sfortuna…). E i poveri astrofili, senza macchia rossa, come faranno a discutere per ore e ore di ciò che hanno ottenuto ?
Beh… abbiamo scherzato un po’, ma resta indubbia l’estrema importanza di un fenomeno atmosferico così rilevante, interessantissimo non solo per Giove, ma per i fenomeni atmosferici di tutti i pianeti (con una densa atmosfera, ovviamente) e soprattutto del nostro.
11 commenti
Giove senza macchia rossa è un po' come Saturno senza anelli.
Beh, se l'ipotesi più pessimistica si dovesse realizzare abbiamo comunque ancora 17 anni di spettacolo!
Piuttosto, mi piacerebbe conoscere le ipotesi "serie" che cerchino di spiegare la genesi di questa enorme perturbazione.
A seguito dall'impatto della cometa Shoemaker Levi 9 del 1994, che ha lasciato delle tracce abbastanza durature sulla "Superficie" di Giove, mi ha sempre stuzzicato l'idea che anche la grande macchia potesse essere stata innescata da un impatto con un oggetto ben più grande.
Potrebbe stare in piedi l'ipotesi che una collisione del genere abbia causato un foro negli strati di quella che impropriamente definiamo superficie di Giove, e che in seguito la massa dei gas compressi per riportarsi nel "buco" sia stata messa in rotazione da qualche forza?
Penso all'acqua che scende nel lavandino e all'effetto Coriolis.
Il fatto che la GMR si estenda anche in profondità, comportando calcoli di fluidodinamica tridimesionale, mi rafforza questa mia idea, magari strampalata.
No Luciano,
un impatto può creare un po' si sconquasso, ma non innescare un vortice di questo genere. Ci sono varie teorie a riguardo sia legate ad anomalie del campo magnetico sia a collegamenti con la parte solida di Giove. Purtroppo, sulla Terra possiamo osservare localmente i luoghi di origine delle tempeste, ma su Giove ci è precluso e bisogna andare a tentativi... In ogni modo la fluidodinamica non prevedere assolutamente che un corpo che penetra nell'atmosfera possa dar luogo a un moto rotazionale...
Grazie per la risposta, butto l'ipotesi nel cassone delle scorie / refusi
Sai Luciano... è difficile che un moto di caduta possa dar luogo a un momento angolare di tale portata. La forza di Coriolis potrebbe anche dare un contributo, ma attraverso il movimento dei gas a seguito di fenomeni molto più profondi. Comunque, diciamo che rimane ancora un bel mistero e poi, magari, avrai ragione tu
!!!
Chissà, ma non credo che saremo ancora qui...
Certo che la mia idea, legata anche al fatto che Giove nella sua veste di aspirapolvere cosmico avesse fagogitato un boccone più grosso della media, che gli avrebbe causato un buco profondo 40.000-50.000 km è affascinante.
Ma, veramente, pensavo al momento angolare generato dall'effetto Coriolis sul gas compresso che avesse formato i bordi del "foro", che convergeva precipitanto verso il centro del cratere, considerando anche che gli strati più profondi essendo più densi si sarebbero messi in rotazione più lentamente rispetto agli strati superficiali. La differenza di pressione sarebbe enorme e sicuramente in grado di generare un vortice ciclonico.
Poi, visto che l'effetto Coriolis è un ingrediente fondamentale per la formazione degli uragani sulla Terra, ove le differenze di pressione si misurano in millibar (oops h/Pas) immagina un fenomeno su giove...
Enzo, una domanda che c'entra "parzialmente": le dimensioni dei Pianeti gassosi vengono calcolate considerando anche l'atmosfera, contrariamente dai Pianeti terrestri che vengono misurati solamente sino al suolo?
Caro Enzo,
: )
. Mi chiedo se oggi, a distanza di quasi 40 anni dalla visita delle sonda Voyager, conosciamo abbastanza della meteorologia gioviana per poter fare considerazioni simili.
Mi associo al dispiacere di tutti (spero) alla notizia della prossima probabile scomparsa di questo strabiliante fenomeno. Come dice Michael, Giove senza Macchia Rossa sarà come Saturno senza anelli: in pratica, diventerà un pianeta, o pianetone, come tutti gli altri.
Io avrei anche qualche domanda (ben tre, mica un paio !
1) banale curiosità: cosa le dà il suo colore rosso?
2) Sulla Terra, gli uragani vengono spenti dalle terre emerse, che li privano del carburante del vapore acqueo marino; da quanto capisco, la Grande Macchia Rossa potrebbe essere durata così a lungo (secoli, almeno!) poiché Giove è enorme e in più su Giove manca una vera superficie solida, rendendo quindi la tempesta è teoricamente inarrestabile, a meno che non arrivino gli anti-uragani che si oppongono al suo movimento. Mi chiedo: i mulinelli opposti, di cui si parla nell'articolo, sono comparsi soltanto ora o hanno lavorato anche loro per secoli per fermare la Macchia?
3) Sono state fatte delle ipotesi sulle ragioni che hanno favorito la formazione della Grande Macchia Rossa a quella particolare latitudine e non in altre? Perché questa tempesta è unica? Sempre pensando agli uragani terrestri, si sa che si formano perché le acque degli oceani tropicali sono calde e abbondanti, si muovono in una certa direzione a causa della rotazione terrestre, ecc...ecc... e che quindi Katrina non si verificherà mai nel Mediterraneo, checché ne dica Al Gore e gli altri catastrofisti climatici del GW
Mi scuso se mi sono dilungato, approfittando della tua disponibilità e pazienza.
Nooooooooooo, non ci credo
...
Possibile che la Grande macchia Rossa si possa dissolvere in così poco tempo?
Una veloce delucidazione Enzo: ma quando è stata vista per la prima volta la grande macchia Rossa, era già come la vediamo ora, oppure è stata descritta con dimensioni diverse dalle attuali???
Tento una risposta globale… per quanto possibile…
La macchia rossa un anticiclone e quindi è legato a un fenomeno di alta pressione. Le nuvole che lo compongono sono circa8 kmpiù in alto delle nuvole vicine. Il suo periodo di rotazione è di circa 6 ore. Facendo i conti la forza di Coriolis, che è quella che governa i cicloni e anticicloni terrestri, su Giove è nettamente maggiore, ma non può essere responsabile della lunga persistenza della macchia. Ci vuole qualche altro meccanismo “interno”.
Si dice giustamente che senza una terra solida la tempesta si potrebbe mantenere. Essa deve essere sicuramente mantenuta dalla temperatura più calda che esiste nella sua profondità.
Riguardo ai mulinelli, in realtà ne ha sempre incontrati sia favorevoli che sfavorevoli e quindi o c’è stato un aumento di quelli contrari o la ragione sta nella sorgente più interne.
Anche il colore è un ancora un mistero. Si pensa alla presenza di fosforo, ma…
In poche parole, la macchia è ancora avvolta nei misteri! Forse sparirà prima di risolverli tutti.
Il fatto che sia l'unica a perdurare (molte altre vanno e vengono) e che si trovi lì, è uno dei tanti...
La macchia è sempre stata vista così com'è (probabilmente un po' più grande) anche nel '600
Le dimensioni di Giove sono ovviamente considerate con l’atmosfera fino a che risulta visibile. Insomma, fino allo strato di nuvole superiore.
tra poco sarò dal nostro caro amico SupemagoAlex... passo e chiudo
Grazie, Enzo.
Buona giornata!