이미지 크레디트 : NASA / JPL
캘리포니아 대학교 버클리 물리학 자의 목성에 대한 비전이 맞다면 거대 행성은 대부분의 큰 소용돌이가 사라지면서 향후 10 년 동안 지구 온도가 크게 변할 것입니다.
그러나 그레이트 레드 스팟의 팬들은 쉬게 될 수 있습니다. UC 버클리 기계 공학과의 교수 인 필립 마커스 (Philip Marcus)는 지구의 허리케인과 비교할 때 가장 유명한 목성의 소용돌이 (주로 지구의 허리케인과 비교할 때)는 계속 유지 될 것이라고 말했다.
월풀과 에디를 비교하기 위해 마커스는 중급 유체 역학에서 배운 교장과 많은 목성의 소용돌이가 말 그대로 허공으로 사라지는 관측에 근거합니다.
Marcus는“대기 대기 소용돌이의 손실로 인해 목성의 평균 온도가 섭씨 10도까지 변할 것이며 적도 부근에서 점점 더 따뜻해지고 극에서 더 시원해질 것입니다. “이러한 온도 변화로 인해 제트 기류가 불안 정해져 새로운 소용돌이가 생길 것입니다. 뒤뜰 천문학 자조차도 목격 할 수있는 사건입니다.”
Marcus에 따르면, 임박한 변화는 목성의 현재 70 년 기후주기의 끝을 시사합니다. 그의 놀라운 예측은 네이처 (Nature) 지 4 월 22 일호에 실렸다.
목성의 폭풍우 분위기에는 동서로 번갈아 가며 이동하는 12 개의 제트 기류가 있으며 시간당 330 마일 이상의 속도를 낼 수 있습니다. 지구에서와 같이, 북반구에서 시계 방향으로 회전하는 목성의 소용돌이는 안티 사이클론으로 간주되며 반 시계 방향으로 회전하는 소용돌이는 사이클론입니다. 시계 방향의 소용돌이는 사이클론이고 시계 반대 방향의 스피너는 사이클론 방지 인 반구의 경우 반대입니다.
남반구에 위치한 그레이트 레드 스팟 (Great Red Spot)은 목성의 최대 안티 사이클론으로 칭호를 받고 있습니다. 12,500 마일의 넓이에 걸쳐 지구를 2 ~ 3 번 이상 삼킬 수있을만큼 큽니다.
목성의주기적인 폭풍과 달리 지구의 허리케인과 폭풍은 저압 시스템과 관련이 있으며 며칠 또는 몇 주 후에 사라집니다. 그레이트 레드 스팟 (Great Red Spot)은 그에 비해 300 년 이상 안정적인 고압 시스템으로 속도 저하의 징후가 없습니다.
약 20 년 전, Marcus는 그레이트 레드 스팟이 어떻게 목성 대기의 혼란스러운 난기류에서 나타 났고 견뎌냈는지 보여주는 컴퓨터 모델을 개발했습니다. 목성과 그 밖의 소용돌이를 지배하는 역학을 설명하려는 그의 노력은 현재 지구의 기후 변화에 대한 현재의 투영으로 이어졌습니다.
그는 현재 70 년주기는 1939 년 그레이트 레드 스팟의 남쪽에서 개발 된 세 개의 다른 안티 사이클론 (화이트 타원)의 형성과 함께 시작되었다고 말합니다. "우리는 향후 10 년 안에 비슷한 대우를 받고 있다고 생각합니다."
마커스는 기후 사이클의 첫 번째 단계는 서쪽으로 흐르는 제트 기류를 가로 지르는 소용돌이 거리의 형성과 관련이 있다고 말한다. 안티 사이클론은 거리의 한쪽면에 형성되며, 사이클론은 다른 쪽면에 형성되며 두 소용돌이가 서로 같은 방향으로 직접 인접하지 않습니다.
와류의 대부분은 난기류로 서서히 쇠퇴합니다. 사이클의 2 단계에 의해, 일부 와류는 제트 기류에서 형성되는 가끔 트로프 또는 Rossby 파에 갇히기에 충분히 약해집니다. 여러 개의 와류가 같은 통에 잡힐 수 있습니다. 그들이 할 때, 그들은 함께 모여 여행하며, 난기류는 쉽게 합쳐질 수 있습니다. 와류가 약한 경우, 각 와류 거리에 한 쌍만 남을 때까지 트래핑 및 병합이 계속됩니다.
마커스 부사장은 1997 년이나 1998 년, 2000 년에 두 번의 백색 타원형이 사라 졌다는 사실이 2 단계에서 와류의 합병을 잘 보여 주었고, 따라서 목성의 현재 기후주기의“종료의 시작”을 지적했다고 마커는 말했다.
소용돌이의 합병이 지구 온도에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까? 마커스는 극점의 온도가 적도의 온도와 거의 동일한 목성의 상대적으로 균일 한 온도는 와류의 열과 기류의 혼란스러운 혼합 때문이라고 말합니다.
Marcus는“와류의 전체 열을 녹이면 위도에서 열의 모든 혼합을 중단합니다. "이것은 큰 벽을 만들고 적도에서 극으로 열이 전달되는 것을 방지합니다."
충분한 소용돌이가 사라지면 지구의 대기는 적도에서 따뜻해지고 각 지역에서 섭씨 10도까지 극지방에서 차가워 져 기후주기의 3 단계입니다.
이 온도 변화는 제트 흐름을 불안정하게하며 물결 모양이되어 반응합니다. 파도는 해변에서와 같이 가파르고 끊어 지지만 사이클의 네 번째 단계에서 새로운 큰 소용돌이로 굴러갑니다. 기후주기의 다섯 번째이자 마지막 단계에서 새로운 소용돌이의 크기가 줄어들고 소용돌이 주기로 정착하여 새로운주기를 시작합니다.
와류의 약화는 난기류로 인해 시간이 지남에 따라 점차적으로 발생합니다. 새로 형성된 와류가 제트기 흐름 트로프에 걸리기에 충분히 줄어들려면 약 반세기가 걸린다고 Marcus는 말합니다.
다행스럽게도 그레이트 레드 스팟은 적도에 가깝기 때문에 파괴로부터 벗어날 수 있습니다. 목성의 다른 소용돌이와는 달리, 그레이트 레드 스팟은 인접한 안티 사이클론을 "먹는"방식으로 생존합니다.
마커스는 그의 목성 기후주기 이론은 지구상에서 거의 같은 수의 사이클론과 사이클로 사이클론의 존재에 의존한다고 지적했다.
소용돌이의 징조 징후는 이들이 생성하는 구름이기 때문에 오래 지속되는 사이클론의 존재를 놓치기 쉽다고 Marcus는 말합니다. 그는 사이클론은 안티 사이클론의 뚜렷한 지점과 달리 명확하지 않은 필라멘트 구름 패턴을 만든다고 설명했다.
마커스는“얼굴을 보면 목성이 회전하는 구름이 황소의 눈처럼 선명하게 보이기 때문에 목성에 안티 사이클론이 지배적이라고 생각하기 쉽습니다.
Nature의 논문에서 Marcus는 사이클론의 따뜻한 중심과 차가운 둘레가 필라멘트 구름의 모양을 만드는 것을 보여주는 컴퓨터 시뮬레이션을 제시합니다. 반대로 안티 사이클론에는 차가운 중심과 따뜻한 둘레가 있습니다. 사이클론의 중심에 형성된 얼음 결정이 부풀어 올라 녹는쪽으로 이동하여 밝은 색의 중심을 둘러싼 어두운 소용돌이를 만듭니다.
마커스는 유체 역학의 전례없는 관점에서 행성 대기 연구에 접근합니다. 마커스는“나는 방대한 양의 데이터 나 복잡한 대기 모델을 사용하는 대신 상대적으로 단순한 소용돌이 역학 법칙에 근거한 예측을하고 있습니다.
마커스는 목성 기후의 교훈은 작은 교란이 세계적인 변화를 일으킬 수 있다는 것이라고 설명했다. 그러나 그는 같은 모델을 지구의 기후에 적용하지 않도록 조심합니다. 자연과 인공의 여러 요인에 의해 영향을받습니다.
마커스는“아직도 기후에 따라 다른 '실험실'을 갖추는 것이 중요합니다. "다른 세계를 연구하는 것은 우리가 직접적으로 유사하지 않더라도 우리 자신을 더 잘 이해하는 데 도움이됩니다."
Marcus의 연구는 NASA Origins Program, National Science Foundation 천문학 및 플라즈마 물리학 프로그램 및 Los Alamos National Laboratory의 보조금으로 지원됩니다.
원본 출처 : UC 버클리 뉴스 릴리스
