2017 년 4 월 25 일 NASA의 Cassini 우주선에서 볼 수 있듯이 토성의 북극 소용돌이와 주변 제트류 육각형.
(이미지 : © NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)
과학자들은 큰 회전 냄비를 사용하여 토성의 분위기를 시뮬레이션했으며 거대한 가스 폭풍이 어떻게 형성되는지 알아 냈습니다.
우리 태양계에서는 1,100km / h (1,100km / h)의 바람에 닿는 바람에 해왕성 만이 더 강해질 수 있으며 지구의 크기를 강타한 토성의 대기는 처음으로 눈에 잘 띄게 된 이후 연구원들을 매료 시켰습니다. 1980 년대 초 NASA의 쌍둥이 보이저 우주선에 의한 관측을 통해.
월요일 (2 월 26 일) Nature Geoscience 저널에 발표 된 한 논문에서 연구팀은 회전 냄비를 사용하여 토성의 대기를 더 잘 이해하고 컴퓨터 모델링과 같은 기존의 방법의 한계를 극복했습니다. [멋진 사진 : 토성의 이상한 육각형 소용돌이 폭풍]
"가스 거인 토성 및 목성의 깊은 대기에서 대류와 소용돌이에 대해서는 거의 알려진 바가 없다"고 연구 리더 인 야코프 아파 나시 예프 (Yakov Afanasyev) 교수는 실험적인 해양 및 대기 유체 역학 교수와 캐나다 뉴 펀들 랜드 메모리얼 대학교의 지구 물리학 적 흐름 수치 모델링 . "우리의 현재 이해는 아직 실제 행성 대기의 매개 변수에 접근하지 않는 이론과 매우 이상적인 컴퓨터 시뮬레이션을 기반으로합니다."
수백 리터의 물을 담을 수있는 43 인치 너비의 110cm 냄비가 아래에서 가열되어 토성의 대기에서 일어나는 대류 과정을 시뮬레이션했습니다.
히터로 데워진 물은 상승한 반면 증발에 의해 냉각 된 지표수는 바닥으로 가라 앉았습니다.
Afanasyev는 "우리는 물을 가열하여 물을 더 난류로 만들려고 노력했으며 지구의 회전을 시뮬레이션하는 회전 탱크에서 물이 어떻게 작동하는지 확인했다"고 말했다. "그 문제에 대한 실험이나 컴퓨터 모델은 복잡하지 않은 행성의 대양이나 대기를 모델링 할 수 없습니다. 우리가 할 수있는 것은 필수적인 역학을 모델링하는 것입니다."
Afanasyev는 팀원들이 실험을 시작할 때 무엇을 보게 될지 완전히 확신하지 못했다고 말했다.
"우리 연구의 초점은 우리 탱크에서 작은 토네이도 같은 소용돌이를 여러 개 관찰했을 때 바뀌었다"고 그는 말했다. "와류는 토성의 대기에서 우주선에 의해 관찰 된 것과 유사하다."
Afanasyev와 그의 팀은 특히 NASA의 Cassini 우주선이 촬영 한 이미지에서 알려진 6 각형 폭풍의 중심에 위치한 강력한 극 소용돌이를 만드는 데 관심이있었습니다. 이전 연구에 따르면이 육각형 폭풍은 토성의 제트 기류에 의해 발생한다고 Afanasyev는 말했다.
그러나 중앙 허리케인과 같은 소용돌이는 수수께끼를 불러 일으켰습니다. 연구원들은 왜 그들이 극에서 발생하는지 확실하지 않습니다. 그러나 냄비 실험은 거대한 극지 허리케인이 극지방에서 합쳐진 여러 개의 작은 소용돌이의 결과 일 수 있다고 제안했다.
연구진은“소규모 사이클론의 합병으로 극에 강한 소용돌이가 생겼다. "극성 소용돌이는 바닥까지 뚫고 순환 사이클을 변화시킨다."
이전 연구는 더 작은 사이클론이 지구의 다른 지역에서 발생할 수 있으며 회전과 중력의 결합으로 극쪽으로 구동 될 수 있다고 제안했다.
Afanasyev는“우리의 실험은 우리에게이 아이디어를 주었지만 우리 탱크의 극성 사이클론은 볼 수 없었다”고 말했다. "우리는 실험에서 거꾸로 된 분위기 만 모델링 할 수 있기 때문입니다. 와류는 표면이 아니라 탱크의 바닥에있을 것입니다."
따라서 연구원들은 "냄비의 분위기"를 디지털 방식으로 거꾸로 뒤집어 야했다.
Afanasyev 박사는 실험적 탱크와 컴퓨터 모델링이라는 두 가지 접근 방식의 조합이 가장 좋은 결과를 제공하는 것이라고 설명했다.
