Desde la primer observación de la Gran Mancha Roja (GMR), por Robert Hooke en 1665, tal vez la primera pregunta que se hizo fue ¿qué es eso? Seguramente pensó en un poderoso huracán o una gran cavidad en la superficie de Júpiter. Lo cierto es que hasta nuestros días ya pasaron 346 años y la GMR permanece. Ahora sabemos que es un enorme remolino ubicado sobre la atmósfera del gigante planeta. De lo observado surge la pregunta: ¿Por qué no existe uno análogo terrestre?
Comenzaré por explicar las características dinámicas sobre la atmósfera de Júpiter, es decir, me enfocaré a la dinámica de los fluidos sometidos a una rotación constante o dinámica de fluidos geofísicos.
Júpiter está compuesto de gases y se encuentra establemente estratificado. En su capa superior se presenta la dinámica que conocemos o la que podemos observar. En esta capa es en donde nosotros detectamos los remolinos por medio del movimiento de las nubes como si fueran tintas de colores. También se sabe que el día joviano es casi tres veces menor y su radio ecuatorial es 11 veces mayor al nuestro, por lo que la rapidez de las partículas en esa capa es mayor a los 300 kilómetros por hora. Por ello los movimientos horizontales son dominantes, es decir, los movimientos verticales son demasiado débiles.
Otra particularidad de Júpiter es la aparición de una intensa fuerza llamada coriolis, que depende directamente de la rapidez angular y cambios de latitud, lo que ocasiona una curvatura de las partículas en ambos hemisferios. Entonces, movimientos horizontales dominantes, rápida rotación, enorme fuerza de coriolis, no-movimientos verticales y estratificación vertical, generan rápidos desplazamientos circulares predominantemente dos-dimensionales.
¿Por qué dos-dimensional? Las dimensiones horizontales de la GMR, comparadas con las verticales, son del orden de 1300 a 1. Es como la mermelada entre dos capas de pan de un enorme pastel. Basándonos en esa comparación y a la casi nula fricción que existe entre las capas donde vive la GMR, la persistencia de ésta dependerá directamente de las particularidades físicas de Júpiter anteriormente mencionadas.
Nuestro planeta cuenta con dos diferentes sistemas de flujos: la atmósfera y el océano. Particularmente en el océano existen corrientes marinas que generan remolinos similares a la GMR; la Corriente de lazo, la Corriente del golfo, la Corriente norte de Brasil, por ejemplo. El tamaño de estos remolinos es del orden de centenas de kilómetros contra escasos cuatro kilómetros de profundidad del océano. Estos remolinos en magnitud horizontal contra vertical son 100 a 1 y su tiempo de vida varía desde meses hasta años.
Por lo anterior es posible considerar su dinámica como dos-dimensional similar a la de Júpiter. La diferencia con nuestro planeta es que la fuerza de coriolis no es tan intensa por la poca rapidez de rotación del planeta. Por eso, tanto en la atmósfera como en el océano los movimientos verticales aquí sí son considerados, por lo que el tiempo de vida de nuestros remolinos es mucho menor a los jovianos. Una ventaja de los remolinos terrestres contra los del gigante gaseoso es que éstos desplazan distancias mayores a su propio diámetro, transportando calor, salinidad y propiedades bioquímicas del agua marina.
La enorme GMR y sus parientes terrestres no dejan de ser muy atractivos, pero esto no significa que sean fáciles de entender. Es más, representan hasta nuestros tiempos algunos de los problemas más profundos de la física, aparte de ser inspiración para la elaboración de modelos destinados a explicar todas sus características. El Laboratorio de dinámica de fluidos geofísicos, de la Universidad de Guadalajara, realiza ese tipo de investigaciones.
* Doctor en ciencias en oceanografía, técnico académico del Departamento de Física del CUCEI.
