הכתם האדום הגדול

הכתם האדום הגדול היא סופה אנטיציקלונית (במטאורולוגיה – אזור בעל לחץ ברומטרי גבוה ומזג אוויר יציב) מתמשכת על כוכב הלכת צדק, 22 מעלות דרומית לקו המשווה שלו, שקיימת לפחות 350 שנה. הסופה גדולה מספיק כך שאפשר לצפות בה דרך טלסקופים פשוטים מכדור הארץ. הסופה נצפתה לראשונה, ככל הנראה, על ידי ג'ובאני דומניקו קאסיני, שתיאר אותה בסביבות שנת 1665. 
הכתם האדום מסתובב נגד כיוון השעון, במחזור של כ-6 ימים. 
גודלו של הכתם האדום משתנה ועד כה קטן ביותר מפי שניים מאז החלו המדידות. בסוף המאה ה-19 תצפיות העריכו שאורכו כ-41,000 קילומטר וצורתו הייתה אז אליפטית. ב-1979 חלפו על פני צדק החלליות וויאג'ר 1 ו-2 ומתצלומיהן עלה כי אורך הכתם כ-23,300 קילומטר. ב-1995 נמדד הכתם על ידי טלסקופ החלל האבל ואורכו הוערך ב-21,000 קילומטר. ב-2009 נמדד קוטר של 17,900 קילומטר. תצפיות חובבים העלו ב-2012 כי קצב ההתכווצות עומד על כ-933 קילומטר בשנה וכי הכתם שינה צורתו מאליפטי לעגול. במאי 2014 דווח על ידי נאס"א כי על פי תצפיות עדכניות של טלסקופ החלל האבל קוטרו של הכתם כ-16,500 קילומטר.
פסגות העננים של הסופה נמצאות בערך 8 ק"מ מעל לפסגות העננים מסביבה. 
סופות כמו הכתם האדום אינן נדירות בתוך האטמוספירות התוססות של ענקי הגז. לצדק יש גם סופות לבנות וסופות חומות, שהן פעוטות וחסרות שם. סופות לבנות בדרך כלל מכילות עננים קרים יחסית לשכבה העליונה של האטמוספירה. סופות חומות הן חמות יותר וממקומות בתוך "שכבת הענן הנורמלית". סופות כאלו יכולות להתמשך שעות בודדות או מאות שנים.

צבע וראות

תאוריות שנתמכות על ידי ניסויי מעבדה מניחות שהצבע האדום של הכתם האדום הגדול מקורו ב"מולקולות אורגניות סבוכות, בזרחן אדום, או בכל תרכובת אחרת שיש בה גופרית". עם זאת, טרם הושג קונצנזוס בנושא. 
צבעו של הכתם האדום הגדול משתנה, והוא נע מצבע אדום עז לאדום חיוור או אפילו ללבן. למעשה, הכתם לפעמים "נעלם", וניתן להבחין בו רק על ידי מיקומו הקבוע ברצועת קו המשווה הדרומית. הראות של הכתם האדום קשורה לרצועת קו המשווה הדרומית; כשהיא בצבע לבן בהיר, הכתם נוטה להתכהות, וכאשר הרצועה מקבלת צבע כהה הכתם הוא בדרך כלל בהיר. צבעם של שני אלו משתנה במחזוריות לא קבועה; בחמישים השנים האחרונות הכתם היה כהה ביותר בין השנים 1961–1966, 1968-1975, 1989-1990 ובין השנים 1992–1993. 
כתם קטן יותר, הנקרא "Oval BA", נוצר לאחרונה ממיזוג של שלוש סופות לבנות, וצבעו הפך אדמדם.

היסטוריה ומשך חיים

מקורות רבים מאשרים כי הכתם האדום הגדול קיים במשך 300 שנים. עם זאת, הכתם הנוכחי נראה לראשונה רק לאחר שנת 1830, והוא נחקר ביסודיות רק בשנת 1879. פער גדול מפריד בין תקופת המחקר הנוכחית שלו, שהחלה בשנת 1830, לבין הגילוי שלו במאה ה-17, וייתכן כי עברו עליו שינויים דרסטיים בתקופה זו. 
כך לדוגמה, האבחנה הראשונה של הכתם בדרך כלל נזקפת לזכותו של רוברט הוק, שתיאר כתם על כוכב הלכת בחודש מאי 1664; עם זאת, ייתכן שהכתם של הוק היה ברצועת קו המשווה הצפונית. תיאור יותר משכנע ניתן על ידי ג'ובאני קאסיני על "כתם קבוע" בשנה שלאחר מכן. עם עליות וירידות בראות, הכתם של קאסיני נצפה בין השנים 1665 ל-1713; עם זאת, אורכו הקצר ותנועתו האיטית יותר לעומת הכתם האדום המודרני, יחד עם הפער של 118 השנים בהם הוא לא נצפה, הופכים את זיהויו ככתם הנוכחי לבעייתי. 
אין לבלבל בין הכתם האדום הגדול לבין הכתם האפל הגדול, שנראה היטב באטמוספירה של נפטון על ידי החללית וויאג'ר 2 בשנת 1989. ייתכן שהכתם הכהה הגדול היה חור אטמוספירי ולא סופה, והוא כבר לא קיים משנת 1994 (אם כי כתם דומה נראה במרחק מה צפונה).

מבנה ותנועה

מידע המתבסס על תצפיות באור תת-אדום מצביע על כך שהכתם האדום הגדול הוא קר יותר (ולכן נמצא גבוה יותר באטמוספירה) ממרבית העננים על גבי הפלנטה. בנוסף, מעקב דקדקני אחר האטמוספירה של צדק החל משנת 1966 הראה כי הכתם האדום הגדול מסתובב נגד כיוון השעון. תצפיות אלו אושרו על ידי התצלומים של החללית וויאג'ר 1. למרות שהרוחות בקצה הכתם האדום מגיעות למהירות שיא של 120 מטרים לשנייה, הזרמים בתוך הכתם לא משתנים, ויש זרימה חלשה פנימה והחוצה. 
מיקומו של הכתם האדום על קווי הרוחב של צדק נראה יציב במהלך כל תצפיות המעקב עליו. לעומת זאת, מיקומו על קווי האורך משתנה בקביעות. הוא הקיף את רצועת קווי האורך שבה הוא נמצא עשר פעמים לפחות מאז תחילת המאה ה-19. שיעור הסטיה של הכתם הגדול השתנה באופן דרמטי במהלך השנים; השיעור קשור לבהירות רצועת קו המשווה הדרומית, ולהיעדרה או נוכחותה של הפרעה טרופית מכיוון הדרום.

מכניקה

כאשר גזים חמים שנמצאים באטמוספירה של צדק עולים משכבה נמוכה לשכבה גבוהה יותר, הם מתערבלים ומתמזגים יחד. כוח קוריוליס נוצר וגורם לאוויר קר יותר לסגת בתנועת מערבולת שקוטרה עשוי להגיע לקילומטרים רבים. המערבולות הקטנות האלו יכולות להימשך זמן רב, מפני שאין שטח מוצק שיספק חיכוך ועננים קרים יותר שנמצאים מעל למערבולת מאפשרים למעט אנרגיה להשתחרר בצורת קרינה. לאחר שנוצרו, מערבולות כאלה חופשיות לנוע, וכך הן יכולות להתמזג או להשפיע על ההתנהגות של סופות אחרות באטמוספירה. התאוריה שמסבירה את היווצרותו של כתם זה מתבססת על מכניזם זה. לפי התאוריה, הרבה מערבולות נבלעו והתמזגו עם הכתם, וכך הוסיפו לכוחה של הסופה ותרמו לאריכות חייה.

תצפיות נאס"א

תצלום דרמטי של הכתם האדום הגדול של צדק וסביבתו הושג על ידי החללית וויאג'ר 1 ב-25 בפברואר 1979, כאשר החללית הייתה במרחק של 9.2 מיליון ק"מ מצדק. ניתן להבחין בתמונה בעננים שגודלם עד 160 ק"מ. התבנית הצבעונית של העננים הגליים משמאל לכתם האדום היא אזור של תנועה גלית משתנה ומסובכת בצורה יוצאת מהכלל. כדי להמחיש את גודלו של צדק, הסופה הלבנה העגולה שנמצאת ישירות מתחת לכתם האדום הגדול היא בערך בגודלו של כדור הארץ.
לפני מסעות וויאג'ר, האסטרונומים לא ידעו הרבה על הכתם האדום. רבים האמינו שזהו גוף נוזלי או מוצק הנמצא על פני השטח של צדק.
ב-5 ביוני 2006, אתר המדע של נאס"א דיווח שייתכן כי הכתם האדום הגדול והסופה Oval BA יתמזגו. הסופות עוברות זו על פני זו בערך כל שנתיים, אך בשנים 2002 ו-2004 דבר לא קרה. ד"ר אמי סימון-מילר, ממרכז טיסות החלל גודרד, חזה שהסופות יתקרבו הכי הרבה זו לזו ב-4 ביולי. סימון-מילר עבד יחד עם ד"ר אימק דה פיטר וד"ר פיל מרקוס מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, ויחד עם צוות של אסטרונומים מומחים החל מאפריל, על מעקב על הסופות בעזרת טלסקופ החלל האבל. ב-20 ביולי, שתי הסופות צולמו על ידי מצפה הכוכבים ג'מיני כאשר עברו זו על יד זו. לא הייתה כל התמזגות.