Den hurtige rotation, og den deraf resulterende stærke Coriolis-effekt (se kapitel 8) i kæmpeplaneternes atmosfærer, skaber meget stærkere zonale vinde end dem, der findes i de terrestriske planeters atmosfærer, selv om der er mindre termisk energi til rådighed. Figur 9.14 viser de zonale vindmønstre på kæmpeplaneterne. På Jupiter, er de stærkeste vinde, ækvatoriale vestenvinde, der er blevet målt til 550 km i timen (se figur 9.14a) (Husk fra kapitel 8, at vestlige vinde er dem, der blæser fra, ikke mod, vest). Ved højere breddegrader, veksler vindene mellem øst og vest, i et mønster der kan være relateret til Jupiters atmosfære båndstruktur. I nærheden af 20º sydlig breddegrad, ser det ud til at den Store Røde Plet, er fanget mellem et par østlige og vestlige strømninger, med modsatrettede hastigheder på over 200 km/t. Denne kendsgerning, afslører noget om forholdet mellem zonalstrømninger og hvirvler, som vi vil se nærmere på i næste afsnit.
Vinde og storme
Ækvatorialvindene på Saturn er også vestlige, men stærkere end dem på Jupiter. I begyndelsen af 1980’erne, målte Voyager vindhastigheder så høje som 1.690 km/t. Senere registrerede Hubble Space Telescope topvindhastigheder på 990 km/t, og fornylig målte Cassini hastigheder der lå mellem det Voyager og Hubble Space Telescope målte. Som Matematiske værktøjer 9.1 forklarer, bliver vindhastighederne på andre planeter, målt ved bevægelserne af deres skyer. Saturns vindhastigheder synes at falde med højden, så den tilsyneladende tidsvariation af Saturns ækvatoriale vinde, kan være intet andet end ændringer i højden på de ækvatoriale skytoppe. Skiftende østlige og vestlige vinde, forekommer også ved højere breddegrader; men i modsætning til på Jupiter, synes denne afveksling ikke at have nogen klar forbindelse med Saturns atmosfæriske bånd (se figur 9.14b). Denne adfærd, er blot et af eksemplerne på de uforklarlige forskelle, blandt kæmpeplaneterne.
Som nævnt tidligere, er en af Saturns jetstrømme en smal bugtende flod af luft, med skiftende dale og toppe (se figur 9.8). Denne struktur, som ligger i nærheden af 45º nordlig breddegrad, ligner Jordens jetstrømme, hvor hurtige vinde generelt blæser fra vest mod øst, men med skiftende vandringer væk fra midten. Beliggende mellem dalene og toppene på Saturns jetstrøm, ligger anticykloniske og cykloniske hvirvler. De synes bemærkelsesværdigt ens i både form og størrelse, sammenlignet med Jordens høj- og lavtrykssystemer, der medfører skiftende perioder med pænt og stormfuldt vejr, eftersom de transporteres sammen med Jordens jetstrømme. Denne lighed i jetstrømme på Saturn og Jorden, er en god illustration af en af grundende til, hvorfor astronomer studerer andre planeter: at sammenligne dem med hinanden og med Jorden. Ved at observere og analysere lignende atmosfæriske systemer på andre planeter, lærer man ofte mere om, hvordan Jordens vejr fungerer.
Globale vinde på Uranus (se figur 9.14c), er blevet undersøgt mindre end de øvrige kæmpeplaneters. Da Voyager 2 fløj forbi Uranus i 1986, var den nordlige halvkugle i fuldstændig mørke, og kun nogle få skyer blev observeret på den sydlige halvkugle. De stærkeste vinde som Voyager 2 observerede, var vinde på omkring 650 km/t, beliggende i midten til de høje sydlige breddegrader, og der blev ikke observeret nogle østlige vinde. Senere, som Uranus nærmede sig jævndøgnsårstiden, rapporterede jordbaserede observatører vindhastigheder på op til 900 km/t.
På grund af dens særlige orientering, giver det Uranus et omvendt temperaturmønster, hvor polerne er varmere end ækvator, og derfor havde nogle astronomer forudsagt, at Uranus måske havde et vindsystem, der var meget forskelligt fra de øvrige kæmpeplaneter. Men selv om Solen skinnede næsten lige ned på Uranus’ sydpol da Voyager 2 observerede den, viste de dominerende vinde på Uranus sig at være zonale, ligesom de er på de andre kæmpeplaneter. Coriolis-effekten, som vi kiggede på i kapitel 8, er mere indflydelsesrig, end de individuelle atmosfæriske temperaturmønstre, til bestemmelsen af den globale struktur på de globale vinde, på alle kæmpeplaneterne.
Som Uranus har bevæget sig i sit kredsløb, er regioner der tidligere var usynlige fra moderne teleskoper, blevet synlige (se figur 9.15). I december 2007, nåede Uranus til sit forårsjævndøgn, og foråret ankom til den nordlige halvkugle. Observationer fra Hubble Space Telescope og jordbaserede teleskoper, viste klare skybånd på den nordlige del, som strækker sig i mere end 18.000 km i længden, og afslørede vindhastigheder på op til 900 km/t. Som Uranus nærmer sig sit nordlige sommersolhverv i år 2027, vil vi lære meget mere om dens nordlige halvkugle.
Som forventet, forekommer de stærkeste vinde på Neptun i troperne (se figur 9.14d). De er østlige snarere end vestlige, med hastigheder på over 2.000 km/t. Vestenvinde med hastigheder på 900 km/t og mere, er blevet observeret i de sydlige polarområder. Med vindhastigheder der er 5 gange højere end de kraftigste orkaner på Jorden, er Neptun og Saturn de mest vindblæste planeter der kendes. Neptun oplevede sommersolhverv på den sydlige halvkugle i 2005, så meget af den nordlige halvkugle, ligger stadig skjult i mørket. Observatører bliver nødt til at vente på solhvervet i 2045, for at kunne se hele den nordlige halvkugle på Neptun.
Vejr fra Solen og fra tyngdekraften
På kæmpeplaneterne, kommer den termiske energi der driver konvektionen, både fra Solen og fra det varme indre på planeterne selv (se Matematiske værktøjer 9.2). I kapitel 8, lærte vi at konvektionen skyldes vertikale temperaturforskelle. Som opvarmning driver luft opad og den kolde luft synker, omdanner Coriolis-effekten denne konvektion til atmosfæriske hvirvler, hvoraf eksempler vi kender fra Jorden indbefatter bland andet højtrykssystemer, orkaner og tordenvejr. På kæmpeplaneterne, er konvektive hvirvler synlige, som isolerede cirkulære eller ovale skystrukturer. Den Store Røde Plet på Jupiter og den Store Mørke Plet på Neptun, er klassiske eksempler. Observationer af små skyer, fordelt langs den Store Røde Plet viser, at det er et enormt atmosfærisk stormsystem, der hvirvler rundt i retning mod uret, med en omløbstid på cirka en uge. På hurtigt roterende planeter, kan vindene der genereres af Coriolis-effekten, være meget stærke. Skyer, der cirkulerer omkring kanten af den Store Røde Plet, er blevet målt til hastigheder på op til 1.000 km/t. Sådanne vejrsystemer, gør Jordens storme til rene dværge, både i forhold til størrelse og intensitet. Samme hvirvlende opførsel er observeret i mange af de mindre ovale skyer, der findes andre steder i Jupiters atmosfære, såvel ved lignende skyer som observeres i Saturns og Neptuns atmosfærer.
Som atmosfæren stiger nær centrum af hvirvlen, udvides og afkøles den. Nedkølingen kondenserer visse flygtige stoffer til flydende dråber, som derefter falder som regn. Når de falder, kolliderer regndråberne med omgivende luftmolekyler, fjerner elektroner fra molekylerne, og udvikler derved små elektriske ladninger i luften. Den kumulative effekt af utallige faldende regndråber, der kan have en elektrisk ladning og det resulterende elektriske felt kan være så stort, at de ioniserer molekylerne i atmosfæren, og derved danner en elektrisk sti, der skaber en elektrisk bølge og lynnedslag. En enkelt observation af Jupiters natteside foretaget af Voyager 1, afslørede flere dusin lynnedslag inden for et interval på tre minutter. Cassini har også afbildet lunnedslag i Saturns atmosfære, og radiomodtagere på Voyager 1 opfangede støj fra lynnedslag i både Uranis’ og Neptuns atmosfærer.
Forskere mener, at de massive hvirvler faktisk driver zonale vindstrømme. Tidligere så vi, at de smalle zonestriber på Saturn, bevæger sig med en bølgelignende bevægelse (se figur 9.8). Indlejret i hver af dens bølgedale og –toppe, er der strukturer der bevæger sig med uret (anticykloniske) og mod uret (cykloniske), der tyder stærkt på et dynamisk forhold mellem disse systemer og den zonale jetstrøm Jupiters Store Røde Plet, er beliggende mellem et par stærke zonevinde, der bevæger sig i modsatrettede retninger, og det var Neptuns Store Mørke Plet også. Lignende forhold observeret mellem andre isolerede hvirvler og zonale vindstrømme tyder på, at disse foreninger ikke er tilfældige. Den enorme vindstyrke, der udvikles inden for adskillige hvirvler, synes at drive de østlige og vestlige zonale vinde, der karakteriserer den globale cirkulation på kæmpeplaneterne (se figur 9.16).
Den uens opvarmning af en planet, sammen med planetens rotation, styrer den globale atmosfæriske cirkulation (se kapitel 8) og de temperaturrelaterede forskelle i tryk fra sted til sted, driver vindene. Næsten alt vejr på hver eneste planet, er drevet af termiske energisystemer i planetens atmosfære. På Jorden og de øvrige terrestriske planeter, driver sollyset klimaet. Solen er imidlertid ikke den primære varmekilde for tre af kæmpeplaneterne, der opvarmes af deres indre termiske energi (se Matematiske værktøjer 9.2).
Den indre energi, der ligger dybt inde i kæmpeplaneterne er urgammel. Med andre ord, er den helt tilbage fra deres dannelse. Selvom de har meget mindre masser end Solen, dannede kæmpeplaneterne sig meget på samme måde som sammenbrudte protostjerner. Husk, at som en masse af gas falder sammen under sin egen tyngdekraft, omdannes dens tyngdeenergi til termisk energi (se kapitel 3 og 6). Gasplaneterne, fortsætter med at sammentrækkes og frigiver deres tyngdepotentielle energi, efterhånden som de krymper. Dette er den primære energikilde til udskiftning af den indre energi, der lækker ud af Jupiters indre. Dette er nok også en vigtig kilde til energi for de andre kæmpeplaneter.
Den uens opvarmning af en planet, sammen med planetens rotation, styrer den globale atmosfæriske cirkulation (se kapitel 8) og de temperaturrelaterede forskelle i tryk fra sted til sted, driver vindene. Næsten alt vejr på hver eneste planet, er drevet af termiske energisystemer i planetens atmosfære. På Jorden og de øvrige terrestriske planeter, driver sollyset klimaet. Solen er imidlertid ikke den primære varmekilde for tre af kæmpeplaneterne, der opvarmes af deres indre termiske energi (se Matematiske værktøjer 9.2).
Den indre energi, der ligger dybt inde i kæmpeplaneterne er urgammel. Med andre ord, er den helt tilbage fra deres dannelse. Selvom de har meget mindre masser end Solen, dannede kæmpeplaneterne sig meget på samme måde som sammenbrudte protostjerner. Husk, at som en masse af gas falder sammen under sin egen tyngdekraft, omdannes dens tyngdeenergi til termisk energi (se kapitel 3 og 6). Gasplaneterne, fortsætter med at sammentrækkes og frigiver deres tyngdepotentielle energi, efterhånden som de krymper. Dette er den primære energikilde til udskiftning af den indre energi, der lækker ud af Jupiters indre. Dette er nok også en vigtig kilde til energi for de andre kæmpeplaneter.
Kæmpeplaneterne sammentrækkes stadig, og konverterer deres tyngdepotentielle energi til termisk energi, den dag i dag, som de gjorde da de først blev dannet, men de gør det langsommere. Den årlige sammentrækning, der er nødvendig for at opretholde deres indre temperatur, er kun en lille brøkdel af deres radium. For Jupiter, er dette kun 1 millimeter eller der omkring – hundrede milliardte dele af dens radius – per år. Hvis denne sammentrækning fortsatte med samme hastighed over den næste milliard år, ville Jupiter kun være krympet omkring 1.000 km, eller lidt mere end 1 procent af dens radius. Derudover, kan flydende helium adskilles, i Saturns tilfælde og måske også i Jupiters, fra en hydrogen-helium blanding under de rette omstændigheder, og regner nedad mod kernen. Som dråberne af flydende helium falder, frigiver de deres tyngdeenergi som termisk energi. Planetfysikere tror, at det meste af Saturns indre energi, og måske noget af Jupiters, kommer fra denne adskillelse af flydende helium.