Большое Красное Пятно

    Первое наблюдение Большого Красного Пятна нередко приписывают Роберту Гуку, который описывал пятно, замеченное им на Юпитере в 1664 году; однако вероятно, что пятно Гука было в другом поясе (Северный экваториальный пояс против текущего месторасположения в Южном экваториальном). Более убедительное описание давал Джованни Кассини, который упоминал в следующем году замеченное им «устойчивое пятно» на Юпитере. Так что официально Большое Красное Пятно было открыто Джованни Кассини в 1665 году. Несмотря на колебания в видимости, Большое Красное Пятно было видно с 1665 по 1713 годы.

БОЛЬШОЕ КРАСНОЕ ПЯТНО

    Любопытно, что юпитерианское пятно было изображено на холсте итальянского художника Донато Крети в 1700 году, который демонстрируется в Ватикане. Это часть из серии картин, на которых развиваются сценки из итальянской жизни на фоне увеличенных изображений небесных тел. За созданием этих картин в целях уточнения наблюдал астроном Эустакьо Манфреди. Креци первый, кто изобразил БКП красным, до него никто не изображал какую-либо деталь атмосферы Юпитера красной вплоть до конца XIX столетия.

Юпитер на холсте итальянского художника Донато Крети

БОЛЬШОЕ КРАСНОЕ ПЯТНО

    Снова записи о Большом Красном Пятне встречаются лишь с 1830 года, а по-настоящему хорошо оно было изучено лишь в 1879 году, когда стало особо хорошо различимо. Длительный 118-летний промежуток между первыми наблюдениями и 1830 годом не даёт ясного представления о том, что случилось: либо рассеялось первоначальное пятно и сформировалось вновь, либо пропало из видимости, либо наблюдательные записи велись неверно. Об этом было трудно судить. У более старых пятен, отмеченных в наблюдениях, была короткая наблюдательная история и куда более медленное движение чем у современного, что делает идентификацию затруднительной.

Юпитер в период с 1879 по 1883 гг. Натаниэль Эверетт Грин

БОЛЬШОЕ КРАСНОЕ ПЯТНО

    До полёта «Вояджеров» многие астрономы вообще полагали, что пятно имеет твёрдую природу.
    25 февраля 1979 года, когда космический аппарат «Вояджер-1» пролетал в 9,2 миллиона километров от Юпитера, он передал на Землю первое подробное изображение Большого Красного Пятна. Удалось различить детали размерами от 160 километров.

Сближение космического аппарата «Вояджер-1» с Юпитером

БКП: ВОЯДЖЕР-1

    «Вояджер-1» начал фотографировать Юпитер в январе 1979 г. и максимально приблизился к планете 5 марта 1979 г. до расстояния 349 000 км от центра планеты. Близкий пролет позволил получить изображения лучшего качества, однако время облёта планеты (двое суток) было непродолжительным. Несмотря на это, исследователям удалось получить данные о кольцах Юпитера, его спутниках, изучить его магнитные поля и радиационное излучение. Аппарат продолжил фотографирование планеты вплоть до апреля. Вскоре за «Вояджером-1» последовал «Вояджер-2», который прошёл на расстоянии 721 670 км от центра планеты 9 июля 1979 года. Аппарат открыл кольца Юпитера, обнаружил сложные вихри на поверхности планеты.

«Вояджер-1», 25 февраля 1979 г. с расстояния в 9,2 млн км от Юпитера. Разрешение 160 км/пиксель.
1 марта 1979 г. с расстояния в 4,3 млн км. БКП и белый овал. Разрешение 80 км/пиксель.	Начало марта 1979 г. БКП с расстояния в 24 000 км. Разрешение 30 км на пиксель.
БКП: ВОЯДЖЕР-1

    Миссии «Вояджеров» позволили значительно расширить информацию о Юпитере. Это были первые космические аппараты, которые получили хорошие изображения атмосферы планеты, в частности, выяснив, что Большое Красное Пятно - сложный атмосферный вихрь, движущийся против часовой стрелки.

«Вояджер-2», снимок южного полушария с БКП.
Большое Красное Пятно и южный экваториальный пояс планеты-гиганта Юпитер.	Изменения за 3 месяца после «Вояджер-1». Снимок 6 июля 1979 г. с расстояния в 2,6 млн км.
БКП: ВОЯДЖЕР-2

    «Галилео» стал первым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг Юпитера. «Галилео» прибыл в систему Юпитера 7 декабря 1995 года. Он вращался вокруг планеты на протяжении более семи лет, сделав 35 оборотов, после чего был разрушен путём управляемого падения на Юпитер 21 сентября 2003 года. За это время он собрал большой объём информации о системе Юпитера, хотя поток информации оказался не так велик, как предполагалось, из-за поломки при развёртывании узконаправленной антенны.

Большое Красное Пятно в приблизительно естественных цветах. Снимок сделан 26 июня 1996 года космическим аппаратом «Галилео». Вместо красного фильтра при съемке использовался инфракрасный (756 нм), для получения синего цвета использовался фиолетовый фильтр (410 нм), для зеленого цвета использовалась комбинация 2/3 фиолетового и 1/3 инфракрасного.

БКП: ГАЛИЛЕО

Большое Красное Пятно     Каждое изображение демонстрирует Большое Красное Пятно в своем диапазоне: инфракрасный (757 нм, верхний левый угол), фиолетовый фильтр (415 нм, верхний правый угол), инфракрасный со слабой полосой поглощения метана (732 нм, левый нижний угол), с сильной (886 нм, правый нижний угол). Изображения получены с интервалом в несколько минут 26 июня 1996 года. Отраженный солнечный свет в каждой из этих длин волн проникает на разную глубину и рассеивается или поглощается различными атмосферными составляющими. Изображение с фиолетовым фильтром показывает химические вещества, который окрашивают атмосферу Юпитера. Метановый фильтр 886 нм позволяет нам наблюдать диффузную дымку расположившуюся над БКП, а также небольшие высотные облака на северо-востоке.

БКП: ГАЛИЛЕО

26 июня 1996 года БКП было исследовано ИК спектрометром NIMS. Изображения демонстрируют БКП на 4х разных длинах волн ИК диапазона.     a) Ближний ИК диапазон рядом с нашим красным, демонстрирует концентрацию аммиачного льда (красный - максимальная, синий - почти отсутствует).     b) Аналогично, но разница обусловлена количеством и размерами кристаллов аммиачного льда.     c) Демонстрируются высотные облака.     d) Места где облака наименее плотные и тепло испускаемое Юпитером прорывается сквозь атмосферу.

БКП: ГАЛИЛЕО

    В 90-е годы свою лепту в наблюдениях Юпитера и его Большого Красного Пятна внес и космический телескоп Хаббл.

БКП меняет свою форму, цвет и размер со временем.     Серия снимков с телескопа Хаббл демонстрирует эти изменения. Наблюдения проводились в период с 1992 по 1999 год. Сверху вниз: май 1992, июль 1994, август 1994, февраль 1995, октябрь 1995, октябрь 1996, апрель 1997, июнь 1999.

БКП: ХАББЛ

    В 2000 г. космический аппарат «Кассини» на пути к Сатурну пролетел мимо Юпитера и сделал несколько самых высококачественных изображений за всю историю наблюдений за Юпитером. Максимальное сближение с планетой было достигнуто 30 декабря 2000 г. На протяжении многомесячного облёта были выполнены множество измерений, в частности, было сделано около 26 000 изображений, на основании которых был реконструирован наиболее детальный цветной «портрет» Юпитера, на котором можно разглядеть объекты размером 60 км в поперечнике.

Ио на фоне Юпитера     Снимок узкоугольной камеры Кассини от 12 декабря 2000 года с расстояния в 19,5 млн км от Юпитера. Разрешение 117 км/пиксель.

БКП: КАССИНИ

    Зонд «Новые горизонты» прошёл рядом с Юпитером в 2007 году и выполнил новые наблюдения планеты и её спутников.

Ганимед и Ио на фоне Юпитера. КА «Новые Горизонты», камера LORRI. 9 января 2007 года.

БКП: НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    Космический аппарат «Юнона», запущенный 5 августа 2011 года, вышел на орбиту Юпитера в 2016 году. Межпланетная станция, достигнув Юпитера, перешла на полярную орбиту с целью изучения структуры планеты, её гравитационного поля и магнитосферы (в частности, вблизи полюсов). Аппарат призван дать ответы на вопросы о том, как формировался Юпитер, в том числе, имеет ли планета каменное ядро, какое количество воды присутствует в атмосфере и как распределяется масса внутри планеты. Также планируется изучить внутренние атмосферные потоки планеты, которые могут достигать скорости в 600 км/ч.

Вращение Большого Красного Пятна     Атмосферные потоки на анимации Большого Красного Пятна полностью соответствуют атмосферной модели, названной полем скоростей, которая была создана на основе данных, собранных космическим аппаратом Вояджер и наземными телескопами.

БОЛЬШОЕ КРАСНОЕ ПЯТНО

Снимок сделан во время 12-го облета Юпитера космическим аппаратом Юнона 1 апреля 2018 года.
1 апреля 2018 года.	10 июля 2017 года.
10 июля 2017 года.	10 июля 2017 года.
БКП: ЮНОНА

    Большое Красное Пятно - это устойчивый антициклон (постоянная зона высокого давления) расположенный на 22° южнее экватора Юпитера, существующий уже по крайней мере 187 лет (если учитывать наблюдения Джованни Кассини, то более 350 лет). Это самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе. Широта Большого Красного Пятна относительно устойчива на протяжении длительного срока наблюдений, варьируясь в пределах градуса, однако его долгота постоянно изменяется. Пятно меняется в размерах и изменяет свой цвет на протяжении нескольких веков наблюдений.
    Примерные размеры Большого Красного Пятна варьируются в диапазоне 24000-40000 км с запада на восток и 12000-14000 км с юга на север. Пятно достаточно крупное, чтобы в нём поместилось 3 планеты размером с Землю. Размеры пятна постоянно меняются, общая тенденция - к уменьшению. К началу 2004 года Большое Красное Пятно стало в два раза меньше, чем столетие назад, когда оно было 40000 км в диаметре. При существующем темпе сокращения пятно может уменьшится до 14000 км примерно к 2040 году. Сколько ещё просуществует БКП и являются ли произошедшие с ним изменения результатом нормальных для него колебаний, неизвестно.

Поскольку горячие газы, которые составляют атмосферу Юпитера, поднимаются с более низких уровней на более высокие уровни, вихри образуются и сходятся. Когда охладитель возвращается назад, сила Кориолиса вызывает закрученное движение по области, которая может быть много километров в диаметре. Эти вихри могут длиться долгое время, потому что нет твердой поверхности для обеспечения трения. Будучи сформированными, такие вихри могут свободно перемещаться, сливаясь или влияя на поведение других штормовых систем в атмосфере. Предполагается, что этот механизм сформировал Большое Красное Пятно. Согласно этой теории, многие соседние вихри поглощаются и сливаются с пятном, добавляя энергию бури и способствуя ее долговечности.

Небольшой анимационный ролик охватывает вращение атмосферы Юпитера в период с 31 октября по 9 ноября 2000 года. Юпитер демонстрирует различные модели движения и вращения на уровне видимой облачности. Большое Красное Пятно демонстрирует вращение против часовой стрелки, с неравномерным распределением высотного тумана. Восточнее (справа) от БКП овальные бури, как и подшипники, перекатываются друг за другом. Смежные горизонтальные полосы движутся с разными скоростями. На северном полушарии многочисленные шторма вращаются вокруг овалов. Большие серовато-синие горячие точки на севере белой экваториальной зоны меняются с течением времени, по мере их движения на восток. Овалы на севере вращаются в противоположную сторону по отношению к южным. Бессистемные области с атмосферной турбулентностью - это кандидаты на грозовые фронты.

БОЛЬШОЕ КРАСНОЕ ПЯТНО

    Согласно наблюдениям учёных из Калифорнийского университета в Беркли, между 1996 и 2006 годами пятно потеряло 15% своего диаметра по продольной оси. Ксилар Эсэй-Дэвис, состоявший в команде, которая проводила изучение, отмечал, что пятно не исчезает, основываясь на измерениях скорости, так как «скорость - это более подходящий критерий для наблюдения, поскольку на облака, участвующие в образовании Красного пятна, также значительно влияют некоторые другие явления окружающей атмосферы».

    Температура:

    Инфракрасные наблюдения и данные собранные в ходе них уже давно указывают на то, что Большое Красное Пятно холоднее, а значит выше, множества прочих облаков в атмосфере. Уровень облаков БКП примерно на 8 км выше окружающих облаков. Кроме того, тщательные наблюдения за деталями юпитерианской атмосферы ещё в 1966 году позволили установить, что пятно обращается против часовой стрелки с периодом в примерно 6 земных дней или 14 юпитерианских дней. Это было подтверждено первыми покадровыми съёмками, сделанными с борта Вояджеров при пролёте около Юпитера. Пятно ограничено умеренной восточно-направленной струёй с юга и очень мощной западно-направленной струёй с севера. Хотя ветры у окраин пятна дуют со скоростью 120 м/с (432 км/ч), потоки в этом районе кажутся застойными, с небольшим притоком или оттоком. Период вращения пятна уменьшился со временем; возможно, это как-то связано с его устойчивым сокращением в размерах.

Изображение в ИК диапазоне получено 18 мая 2017 года на телескопе Субару на Гавайях в сотрудничестве с командой миссии "Юнона". Длина волны 8,8 мкм, на которой велась съемка, чувствительна к тропосферным температурам вблизи уровня конденсации аммиачного газа. На изображении отчетливо проявляется Большое Красно Пятно в виде большой холодной области с толстым слоем облаков, в окружении теплой и относительно чистой периферией. На северо-западе расположилась область турбулентности, где полосы теплого и сухого газа чередуются с областями более холодного и влажного.

БОЛЬШОЕ КРАСНОЕ ПЯТНО

    Температура пятна несколько ниже прилегающих участков и составляет около -160 °C. При этом центральная часть пятна на несколько градусов теплее её периферийных частей.
    В 2010 году астрономы провели наблюдения БКП в дальнем инфракрасном спектре (от 8,5 до 24 мкм) с недостижимым прежде уровнем разрешающей способности, и обнаружили, что его центральная, самая красная часть является более тёплой, чем остальная среда его окружающая, на величину 3-4 градуса. Такие относительно тёплые воздушные массы располагаются на уровне давления в примерно 200-500 мбар - в верхней тропосфере. Это тёплое центральное пятно медленно противовращается, и, скорее всего, является следствием понижения воздушных масс БКП ближе к центру.

В 2010 году ученые из Европейской южной обсерватории получили тепловые изображения и составили карту распределения температуры Большого Красного Пятна на Юпитере. Результаты измерений, выполненных с помощью европейского телескопа VLT (Very Large Telescope - "очень большой телескоп") при содействии японских и американских астрономов, показали, что самые красные области Большого красного пятна, размер которого равен примерно трем диаметрам Земли, а средняя температура - 160 градусам Цельсия ниже нуля, соответствуют относительно теплому ядру урагана, которое окружают более холодные внешние вихри.     На изображении видны темные полосы на краю урагана, где газы опускаются в глубины Юпитера. Инфракрасный инструмент VISIR на телескопе VLT, позволил ученым составить карту распределения температур, концентрации аэрозолей и аммиака в самом пятне и на его границах. Знание этих параметров позволяет понять, как устроена циркуляция газов в той или иной точке, и как она меняется в пространстве и во времени. Наблюдения с помощью VISIR позволили ученым понять, как Большое Красное Пятно остается стабильным, несмотря на турбулентные потоки и приближение других антициклонов.

БОЛЬШОЕ КРАСНОЕ ПЯТНО

    Что именно придает красноватый оттенок Большому Красному Пятну, точно неизвестно. Теории, подтверждённые лабораторными опытами, предполагают, что этот цвет может быть вызван сложными органическими молекулами, красным фосфором или, возможно, каким-либо соединением серы. Оттенок БКП изменяется в большом диапазоне - от красновато-коричневого до желтовато-красного и даже белого. Самая красная центральная часть более тёплая, чем окружающая среда; это с достаточной долей уверенности позволяет утверждать, что на цвет пятна в значительной степени влияют факторы окружающей среды. Пятно иногда пропадает из видимого спектра, становясь различимым лишь в так называемой «Полости красного пятна», которая представляет собой его «нишу» в южном экваториальном поясе. Видимость БКП, очевидно, как-то связана с изменениями в южном экваториальном поясе: когда пояс ярко-белый, пятно темнеет, а когда пояс темнеет, оно обычно становится светлее. Периоды потемнения и посветления пятна носят нерегулярный характер: например, пятно было тёмным в 1961-1966, 1968-1975, 1989-1990 и 1992-1993 годах.

    Глубина вихря:

    Данные, собранные космическим аппаратом NASA «Юнона» во время первых близких пролетов над Большим Красным Пятном Юпитера, показали, что оно простирается значительно ниже облаков газового гиганта.
    Наблюдения «Юноны» свидетельствуют о том, что самый известный шторм Солнечной системы, проникает в атмосферу Юпитера на глубину до 300 километров», – рассказал Скотт Болтон, главный исследователь миссии «Юнона» из Юго-западного исследовательского института (США). Открытие сделано с помощью научного инструмента Microwave Radiometer (MWR), который обладает уникальной способностью заглядывать вглубь облаков Юпитера.
    В 2015 году его ширина составила 16 тысяч километров, увеличившись по сравнению с 2014 годом на 240 км. А максимальный показатель был зафиксирован в конце XIX века: 41 038 километров в ширину (для сравнения – средний диаметр Земли составляет 12 742 километра). При этом точных данных о том, насколько глубоко БКП уходит вниз, долгое время не было.

На изображении показаны данные с шести каналов микроволнового радиометра MWR на борту космического аппарата Юнона. Данные получены во время шестой научной орбиты миссии (или перийовий 7), в ходе которой космический аппарат пролетел над Большим Красным Пятном Юпитера.     Верхний слой схемы – это изображение в видимом свете, полученное камерой JunoCam. Инструмент MWR позволяет наблюдать более глубокие слои атмосферы Юпитера, чем это позволяют любые наблюдения с Земли. Каждый канал MWR позволяет заглянуть на все более глубокий уровень атмосферы ниже видимой облачной поверхности. Канал 1 чувствителен к микроволнам с большой длиной волны, а каждый последующий ко все более коротким.     Практически на каждом уровне видна крупномасштабная структура Большого Красного Пятна.

БОЛЬШОЕ КРАСНОЕ ПЯТНО

    Выяснилось, что «корни» самого знаменитого урагана Солнечной системы уходят в атмосферу на глубину около 300 км: это в 50-100 раз глубже земных океанов. И температура у основания выше, чем наверху, и именно эта разница объясняет мощные ветры, наблюдаемые в верхних частях атмосферы Юпитера.


    Большое Красное Пятно не следует путать с Большим тёмным пятном - атмосферным вихрем, наблюдавшимся в 2000 году космическим аппаратом Кассини-Гюйгенс вблизи северного полюса Юпитера. Похожую деталь атмосферы на Нептуне также назвали Большим тёмным пятном. Последнее было зафиксировано Вояджером-2 в 1989 году и, возможно, было своего рода «отверстием» в атмосфере, которое исчезло примерно к 1994 году (однако похожее образование до сих пор наблюдается в северных широтах Нептуна).
    Помимо БКП на Юпитере имеются и другие «пятна-ураганы», меньшие по размерам. Они могут иметь белый, коричневый и красный цвет и существовать десятки лет (возможно и дольше). Пятна в атмосфере Юпитера зафиксированы как в Южном, так и в Северном полушарии, но устойчивые, существующие длительное время имеются почему-то только в Южном.
    Ввиду разницы скоростей течений атмосферы Юпитера иногда происходят столкновения ураганов. Одно из них имело место в 1975 году, в результате чего красный цвет БКП «поблёк» на несколько лет. В июле 2006 года предполагалось столкновение БКП и крупного красного образования Oval BA, однако пятна прошли «по касательной». Oval BA сформировался между 1998 и 2000 годами после слияния трёх меньших белых овалов, которые наблюдались до этого в течение 60 лет. Новое атмосферное образование поначалу было белым в видимом диапазоне, но в феврале 2006 года приобрело красно-коричневый цвет и стало именоваться малым красным пятном. В июне - июле 2008 года с помощью телескопа «Хаббл» зафиксировано поглощение БКП небольшого пятна красного цвета.
    По одной из гипотез, пока ураган находится на одинаковой высоте с общей поверхностью верхнего края атмосферы, он имеет белый цвет. Но когда его мощность увеличивается, вихрь поднимается несколько выше общего слоя облаков, где ультрафиолетовое излучение Солнца химически изменяет цвет, придавая ему красноту.
    Гигантские «пятна-ураганы» присущи не только Юпитеру, но и другим газовым планетам. В частности, известно Большое тёмное пятно на Нептуне.