Saturno šiaurinis poliarinis sūkurys ir aplink jį esantis šešiabriaunis reaktyvinis srautas, kaip tai matė NASA erdvėlaivis „Cassini“ 2017 m. Balandžio 25 d.
(Paveikslėlis: © NASA / JPL-Caltech / Kosmoso mokslo institutas)
Mokslininkai panaudojo didelį besisukantį puodą, kad imituotų Saturno atmosferą, ir jie galbūt suprato, kaip susidaro masinės dujų milžinės poliarinės audros.
Kai vėjai pasiekė stulbinantį greitį iki 1 100 mylių per valandą (1800 km / h) - mūsų saulės sistemoje tik Neptūnas gali būti vėjuotas - ir šturmuoja Žemės dydį, Saturno atmosfera žavėjo tyrinėtojus nuo tada, kai jie pirmą kartą gerai į tai žiūrėjo. per NASA dvynių „Voyager“ erdvėlaivių stebėjimus devintojo dešimtmečio pradžioje.
Pirmadienį (vasario 26 d.) Publikuotame žurnale „Nature Geoscience“ tyrėjų komanda panaudojo besisukantį puodą, kad geriau suprastų Saturno atmosferą ir įveiktų kai kuriuos labiau įprastų metodų, tokių kaip kompiuterinis modeliavimas, trūkumus. [Stulbinančios nuotraukos: Saturno keistos šešiakampės sūkurinės audros]
„Labai mažai žinoma apie konvekciją ir sūkurius giluminėje dujų milžinų Saturno ir Jupiterio atmosferoje“, - teigė tyrimo vadovas Jakovas Afanasjevas, eksperimentinės vandenynų ir atmosferos skysčių dinamikos ir geofizinių srautų skaitmeninio modeliavimo profesorius Niufaundlendo memorialiniame universitete Kanadoje. . "Dabartinis mūsų supratimas yra pagrįstas teorijomis ir gana idealizuotomis kompiuterinėmis simuliacijomis, kurios dar nesiartina prie realiųjų planetų atmosferų parametrų."
Komandos 43 colių pločio (110 centimetrų) puodas, kuriame telpa keli šimtai litrų vandens, buvo šildomas iš apačios, kad būtų imituojami Saturno ore vykstantys konvektyvūs procesai.
Šildytuvo pašildytas vanduo pakilo, tuo tarpu paviršinis vanduo, kuris buvo aušinamas garinant, smuko link dugno.
„Mes stengėmės, kad vanduo būtų turbulesnis jį kaitinant ir pamatydavome, kaip jis elgiasi besisukančiame rezervuare, kuris imituoja planetos sukimąsi“, - sakė Afanasjevas. "Joks eksperimentas ar kompiuterinis modelis šiuo klausimu negali modeliuoti vandenyno ar planetos atmosferos, atsižvelgiant į jų sudėtingumą. Tai, ką galime padaryti, yra modeliuoti esminę dinamiką."
Afanasjevas teigė, kad komandos nariai nebuvo visiškai tikri, ką pamatys pradėję eksperimentą.
„Mūsų tyrimo tikslas pasikeitė, kai mūsų rezervuare pastebėjome kelis mažus, į tornadą panašius sūkurius“, - sakė jis. "Sūkuriai primena tuos, kuriuos Saturno atmosferoje stebėjo erdvėlaiviai".
Afanasjevą ir jo komandą ypač domino tai, kas skatina kurti galingus poliarinius sūkurius, esančius nuolatinių šešiakampių audrų centre, žinomus iš NASA erdvėlaivio „Cassini“ padarytų vaizdų. Ankstesni tyrimai parodė, kad šias šešiakampės audras sukelia Saturno reaktyvinis srautas, sakė Afanasjevas.
Tačiau centriniai į uraganą panašūs sūkuriai kelia mįslę; tyrinėtojai nėra tikri, kodėl jie atsiranda ant polių. Bet puodo eksperimentas leido manyti, kad milžiniški poliariniai uraganai gali būti kelių mažesnių sūkurių, susiliejančių poliniame regione, rezultatas.
„Susijungus nedidelio masto ciklonams, prie stulpo susidaro stiprus sūkurys“, - rašė tyrėjai. "Poliarinis sūkurys prasiskverbia į dugną ir keičia anticikloninę cirkuliaciją ten."
Ankstesni tyrimai rodo, kad mažesni ciklonai gali atsirasti kitose planetos vietose ir vėliau pasukti polių link, sukant jo sukimąsi ir sunkumą.
„Mūsų eksperimentai mums pateikė šią idėją, tačiau mes negalėjome pamatyti poliarinių ciklonų mūsų rezervuare“, - teigė Afanasjevas. "Taip yra todėl, kad savo eksperimente galime modeliuoti tik apverstą atmosferą. Sūkurys būtų bako apačioje, o ne paviršiuje."
Todėl tyrėjams reikėjo „atmosferą puode“ apversti aukštyn kojomis.
Dviejų metodų - eksperimentinio rezervuaro ir kompiuterinio modeliavimo - derinys yra tas, kuris duoda geriausius rezultatus, nes kiekvienas požiūris atskirai turi rimtų apribojimų planuojamos atmosferos elgsenos modeliavimui, sakė Afanasjevas.
