Wir polarny

Wir polarny nad Arktyką i jego wpływ na pogodę na półkuli północnej

Wir polarny – układ niskiego ciśnienia (niż baryczny) o charakterze cyklonu, związany z obszarem biegunowym planety, w szczególności Ziemi. Wir polarny na Ziemi jest zjawiskiem sezonowym, które najsilniejsze jest w trakcie nocy polarnej[1][2], dlatego jest nazywany także wirem nocy polarnej[3]. Rozciąga się od tropopauzy, przez obszar stratosfery, do mezosfery (ponad 50 km nad powierzchnią)[1].

Na Ziemi

Wir polarny jest ograniczony przez prąd strumieniowy, który zamyka zimne powietrze polarne w obszarze okołobiegunowym, nie pozwalając na wymianę ciepła z atmosferą w niższych szerokościach geograficznych[1][2]. Wir znajdujący się nad Antarktyką jest silniejszy i stabilniejszy niż jego odpowiednik nad Arktyką. Prędkość wiatru w północnym wirze (uśredniona względem długości geograficznej) osiąga typowo 10 m/s na wysokości 15 km i 80 m/s na wysokości 60 km, choć wykazuje dużą zmienność krótko- i długoterminową[2]. Powietrze wewnątrz wiru ma temperaturę od -65 do -85 °C nad Arktyką i osiąga niższe wartości nad Antarktyką[2]; temperatura -85 °C i niższa sprzyja powstawaniu polarnych chmur stratosferycznych[4]. Zawartość ozonu w obszarze wiru jest niższa niż poza nim, ponieważ reakcje chemiczne zachodzące na powierzchni tych chmur tworzą rodniki niszczące ozon, niższe temperatury na półkuli południowej sprzyjają istnieniu dużej dziury ozonowej[1]. Wir polarny podlega ciągłym zmianom, wywoływanym przez powietrze wznoszące się z troposfery i fale atmosferyczne, tworzące się w pobliżu dużych łańcuchów górskich i na granicy między lądem a morzem[1]. Fale Rossby’ego erodują brzeg wiru polarnego, odłączając od niego mniejsze obszary zimnego powietrza[2]; silne fale potrafią rozbić go na mniejsze układy wirów i doprowadzić do jego wcześniejszego zaniku[1]. Niekiedy części arktycznego wiru polarnego, zepchnięte na południe, osiągają nawet 30° szerokości geograficznej północnej[2].

Poza Ziemią

Ciepły wir polarny na Saturnie, zdjęcie w zakresie podczerwieni
Południowy wir polarny na Tytanie

Wiry atmosferyczne związane z biegunami odkryto również na innych ciałach Układu Słonecznego. Podwójne wiry polarne zostały zaobserwowane w pobliżu obu biegunów Wenus[5][6]. Wiry polarne istnieją również w okolicy biegunów Marsa, Jowisza i Saturna[6][7]. W odróżnieniu od polarnych wirów na innych ciałach, południowy wir na Saturnie jest cieplejszy niż otoczenie[7]. Wir polarny i związaną z nim „czapę” chmur zaobserwowano także w atmosferze największego księżyca Saturna, Tytana[8].

Przypisy

  1. ↑ a b c d e f Arctic Ozone Watch (ang.). NASA/Goddard Space Flight Center, 2012-03-20. [dostęp 2013-03-09].
  2. ↑ a b c d e f Mark Nuttall: Encyclopedia of the Arctic. Routledge, 2005. ISBN 1-57958-436-5.
  3. ↑ „Gazeta obserwatora”. 26, s. 62, 1973. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. 
  4. ↑ polar vortex (ang.). W: Environmental Terminology and Discovery Service (ETDS) [on-line]. Europejska Agencja Środowiska. [dostęp 2013-03-09]. [zarchiwizowane z tego adresu (2006-07-19)].
  5. ↑ 2006-06-27: Double vortex at Venus South Pole unveiled. ESA. [dostęp 2013-03-09].
  6. ↑ a b Saturn joins Venus in the vortex club. W: Cassini-Huygens [on-line]. ESA, 2006-11-24. [dostęp 2013-03-09].
  7. ↑ a b Saturn's Bull's-Eye Marks Its Hot Spot (ang.). NASA, 2005-02-03. [dostęp 2013-03-09].
  8. ↑ Titan's Colorful South Polar Vortex (ang.). W: Cassini Solstice Mission [on-line]. NASA, 2012-07-10. [dostęp 2013-03-09]. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-11-17)].

Media użyte na tej stronie

Saturn polar vortex.jpg
This is the sharpest image of Saturn's temperature emissions taken from the ground; it is a mosaic of 35 individual exposures made at the W.M. Keck I Observatory, Mauna Kea, Hawaii on Feb. 4, 2004. The images to create this mosaic were taken with infrared radiation. The black square at 4 o'clock represents missing data.
Polarvortexwinter.jpg
Shows how variations in the polar vortex affects weather in the mid-latitudes
Titan’s Colorful South Polar Vortex.jpg
This true color image captured by NASA'S Cassini spacecraft before a distant flyby of Saturn's moon Titan on June 27, 2012, shows a south polar vortex, or a mass of swirling gas around the pole in the atmosphere of the moon.

The south pole of Titan (3,200 miles, or 5,150 kilometers, across) is near the center of the view.

Since Cassini arrived in the Saturn system in 2004, Titan has had a visible "hood" high above the north pole (see PIA08137). It was northern winter at Cassini's arrival, and much of the high northern latitudes were in darkness. But the hood, an area of denser, high altitude haze compared to the rest of the moon's atmosphere, was high enough to be still illuminated by sunlight. The seasons have been changing since Saturn's August 2009 equinox signaled the beginning of spring in the northern hemisphere and fall in the southern hemisphere for the planet and its many moons. Now the high southern latitudes are moving into darkness. The formation of the vortex at Titan's south pole may be related to the coming southern winter and the start of what will be a south polar hood.

See PIA14920 for a movie captured with a similar view and showing the polar vortex in motion.

These new, more detailed images are only possible because of Cassini's newly inclined orbits, which are the next phase of Cassini Solstice Mission. Previously, Cassini was orbiting in the equatorial plane of the planet, and the imaging team's images of the polar vortex between late March and mid-May were taken from over Titan's equator. At that time, images showed a brightening or yellowing of the detached haze layer on the limb, or edge of the visible disk of the moon, over the south polar region.

Scientists think these new images show open cell convection. In open cells, air sinks in the center of the cell and rises at the edge, forming clouds at cell edges. However, because the scientists can't see the layer underneath the layer visible in these new images, they don't know what mechanisms may be at work.

Cosmic ray hits on the camera detectors appear as bright dots in the black and white version of the image.

Images taken using red, green and blue spectral filters were combined to create this natural color view. The images were obtained with the Cassini spacecraft narrow-angle camera late on June 26, 2012 at a distance of approximately 301,000 miles (484,000 kilometers) from Titan. Image scale is 2 miles (3 kilometers) per pixel.

The Cassini-Huygens mission is a cooperative project of NASA, the European Space Agency and the Italian Space Agency. The Jet Propulsion Laboratory, a division of the California Institute of Technology in Pasadena, manages the mission for NASA's Science Mission Directorate, Washington, D.C. The Cassini orbiter and its two onboard cameras were designed, developed and assembled at JPL. The imaging operations center is based at the Space Science Institute in Boulder, Colo.