¿Existe un vínculo entre la cantidad de remolinos y vorticidad en la atmósfera de un gigante gaseoso y su distancia a su Sol?

La distancia al Sol no es un factor importante para la vorticidad de los gigantes gaseosos en nuestro Sistema Solar

Según Yadav et al. , Júpiter de hecho tiene una vorticidad más alta que Saturno:

Hay un marcado contraste en el número de vórtices entre los dos planetas: alrededor de 200 con 1000 km o más de diámetro en Júpiter, mientras que solo entre 10 y 50 en Saturno. Tenga en cuenta que si bien ambos planetas también tienen vórtices más pequeños, la disparidad en los números aún persiste. Los vórtices también están presentes en los polos de rotación o muy cerca de ellos: Saturno tiene un vórtice polar ciclónico en cada polo, mientras que Júpiter tiene un grupo de ciclones en cada polo.

Los autores afirman que la diferencia en la vorticidad se debe principalmente a las diferencias en la composición atmosférica de los dos planetas (y sus campos magnéticos) y no mencionan la distancia al Sol como factor. La siguiente imagen es de su artículo:

La diferencia de vorticidad entre Saturno y Neptuno es menos clara. Los vórtices pueden ser menos visibles en Neptuno ya que hay menos contraste de color en la atmósfera. Neptuno ciertamente tiene muchos vórtices, incluidos sus propios Grandes Puntos Oscuros. También tiene los vientos más altos observados en el Sistema Solar.

Los vórtices de Neptuno también se modelan en función de lo que sabemos sobre la atmósfera. Hadland et al. modelan la formación de nubes de metano en su artículo: EPIC Simulations of Neptune's Dark Spots Using an Active Cloud Microphysical Model . Aquí hay una imagen de la Gran Mancha Oscura (centro) tomada por la Voyager 2 en 1989.

Puede contrastar esa imagen con esta imagen más reciente de Saturno de Cassini:

Ciertamente no me queda claro qué planeta es más turbulento.

Leyendo los documentos antes mencionados, la vorticidad de Júpiter, Saturno y Neptuno se debe a:

1. El maquillaje atmosférico
2. La cantidad de transferencia de calor en corrientes convectivas.
3. Los efectos de Coriolis en la atmósfera debido a la velocidad de giro de los planetas

Tenga en cuenta que la relación entre la energía emitida y la energía absorbida por el Sol es 2,5 para Júpiter, 2,4 para Saturno y 2,7 ​​para Neptuno, lo que significa que las corrientes de convección son impulsadas principalmente por la pérdida de energía geotérmica, en lugar del calentamiento solar (a diferencia de la atmósfera de la Tierra). ).

De hecho, se espera que los exoplanetas jovianos calientes tengan "patrones climáticos complejos y extremadamente arremolinados".

Aunque el Sol no juega el papel principal para nuestros gigantes gaseosos distantes, ¡probablemente juega un papel enorme en los patrones climáticos de los Júpiter Calientes! La mayoría de los Júpiter calientes estarán bloqueados por mareas con sus estrellas, ya que el tiempo de bloqueo por mareas es proporcional a$a^6$, dónde$a$es el semieje mayor de la órbita del planeta. Planetas con un pequeño$a$bloqueo de marea muy rápidamente.

Los Júpiteres calientes en bloqueo de marea con su estrella tienen una tasa de rotación mucho más lenta (del orden de días) que la tasa de rotación de nuestro Júpiter (~10 horas). Eso significa que la contribución a la vorticidad debida a las Fuerzas de Coriolis será proporcionalmente menor. Sin embargo, la transferencia de calor en la atmósfera superior será mucho más dramática ya que gran parte del calor absorbido en el "lado diurno" del planeta será emitido desde el "lado nocturno" del planeta. Skinner y Cho (2021) realizan simulaciones numéricas en su artículo Numerical Convergence of Hot-Jupiter Atmospheric Flow Solutions y destacan que su solución:

presenta un chorro asimétrico dinámico zonalmente (este-oeste) con una gran cantidad de vórtices de pequeña escala y ondas de gravedad.

Aquí está una de las bellas imágenes de simulación de su artículo: