Сатурнов северни поларни вртлог и околни шестерокут млазног тока, што је видео и НАСА-ин свемирски брод Цассини 25. априла 2017.
(Слика: © НАСА / ЈПЛ-Цалтецх / Свемирски институт)
Научници су користили велики ротирајући лонац како би симулирали атмосферу Сатурна и можда су схватили како се обликују масивне поларне олује плинског гиганта.
Будући да ветрови достижу запањујуће брзине до 1800 км / х - у нашем Сунчевом систему само Нептун може бити витланији - и олуја величине Земље, Сатурнова атмосфера је фасцинирала истраживаче откад су је први добро погледали преко запажања НАСА-иног свемирског брода Воиагер раних 1980-их.
У раду објављеном у понедељак (26. фебруара) у часопису Натуре Геосциенце, тим истраживача користио је ротирајући лонац како би боље разумео Сатурнову атмосферу и превазишао нека ограничења конвенционалнијих метода, попут рачунарског моделирања. [Запањујуће фотографије: Сатурнове чудне шестерокутне вртложне олује]
"Врло се мало зна о конвекцији и вртлозима у дубоким атмосферама гасних дивова Сатурн и Јупитер", рекао је вођа студије Иаков Афанасиев, професор експерименталне динамике океанских и атмосферских течности и нумеричког моделирања геофизичких протока на Мемориал Университи оф Невфоундланд, у Канади . "Наше тренутно разумевање заснива се на теоријама и прилично идеализованим рачунарским симулацијама, које се још не приближавају параметрима стварних планетарних атмосфера."
Лонац величине 110 центиметара (110 центиметара), који држи неколико стотина литара воде, загреван је одоздо како би симулирао конвективне процесе који се одвијају у Сатурновом ваздуху.
Вода загрејана грејачем је порасла, док је површинска вода, охлађена испаравањем, потонула према дну.
"Покушавали смо да воду учинимо турбулентнијом загревањем и да видимо како се понаша у ротирајућем резервоару који симулира ротацију планете", рекао је Афанасијев. "Ниједан експеримент или рачунарски модел по том питању не може да моделира океан или атмосферу планете у целој њиховој сложености. Оно што можемо да урадимо је да моделирамо суштинску динамику."
Афанасијев је рекао да чланови тима нису сасвим сигурни шта ће видети када започну експеримент.
"Фокус наше студије се променио када смо приметили више малих вртлога који наликују торнади", рекао је. "Вортекси подсећају на оне које су запазили свемирски бродови у атмосфери Сатурна."
Афанасијева и његовог тима посебно је занимало шта покреће стварање снажних поларних вртлога који се налазе у средишту упорних шестерокутних олуја познатих по сликама НАСА-иног свемирског брода Цассини. Претходна истраживања показала су да су ове шестерокутне олује проузроковане Сатурновим млазним током, рекао је Афанасијев.
Централни вртлози налик урагану, међутим, били су збуњујући; истраживачи нису сигурни зашто се појављују на половима. Али експеримент са лонцима сугерирао је да би џиновски поларни урагани могли бити резултат вишеструких мањих вртлога који се спајају у поларној регији.
„Снажан вртлог настаје на полу као резултат спајања малих циклона“, написали су истраживачи у раду. "Поларни вртлог продире све до дна и тамо мења антициклонску циркулацију."
Претходна истраживања сугерисала су да мањи циклони могу настати у другим областима планете и да буду потом вођени према половима комбинацијом његове ротације и гравитације.
"Наши експерименти дали су нам ту идеју, али нисмо успели да видимо поларне циклоне у нашем тенку", рекао је Афанасијев. "То је зато што у нашем експерименту можемо само да моделирамо атмосферу наопачке. Вортекс би био на дну резервоара, а не на површини."
Истраживачи су стога морали да "атмосферу у лонцу" дигитално окрену наопачке.
Комбинација два приступа - експерименталног моделирања резервоара и рачунарског моделирања - је оно што нуди најбоље резултате, јер сваки приступ сам по себи има озбиљна ограничења за симулирање понашања планетарних атмосфера, рекао је Афанасиев.
