NASA'nın Cassini uzay aracı tarafından 25 Nisan 2017'de görüldüğü gibi Satürn'ün kuzey kutup girdabı ve çevresindeki jet akışı altıgen.
(Resim: © NASA / JPL-Caltech / Uzay Bilimleri Enstitüsü)
Bilim adamları, Satürn'ün atmosferini simüle etmek için büyük bir döner pot kullandılar ve gaz devinin devasa kutup fırtınalarının nasıl şekillendiğini bulmuş olabilirler.
Rüzgarlar 1.800 km / s'ye varan şaşırtıcı hızlara ulaştığında - güneş sistemimizde sadece Neptün daha rüzgarlı olabilir - ve Dünya'nın büyüklüğüne fırtınayla, Satürn'ün atmosferi araştırmacıları ilk iyi görünümlerinden beri büyüledi 1980'lerin başında NASA'nın ikiz Voyager uzay aracının gözlemleriyle.
26 Şubat Pazartesi günü Nature Geoscience dergisinde yayınlanan bir makalede, bir araştırmacı ekibi dönen potu Satürn'ün atmosferini daha iyi anlamak ve bilgisayar modelleme gibi daha geleneksel yöntemlerin bazı sınırlamalarının üstesinden gelmek için kullandı. [Çarpıcı Fotoğraflar: Satürn'ün Tuhaf Altıgen Girdap Fırtınaları]
Kanada'daki Newfoundland Memorial Üniversitesi'nde deneysel okyanus ve atmosferik akışkan dinamiği ve jeofizik akışların sayısal modellemesi profesörü olan çalışma lideri Yakov Afanasyev, "Gaz devleri Satürn ve Jüpiter'in derin atmosferlerindeki konveksiyon ve girdaplar hakkında çok az şey biliniyor," dedi. . "Mevcut anlayışımız, gerçek gezegen atmosferinin parametrelerine henüz yaklaşmayan teorilere ve oldukça idealize edilmiş bilgisayar simülasyonlarına dayanıyor."
Takımın birkaç yüz litre su tutan 43 inç genişliğindeki (110 santimetre) tencere, Satürn'ün havasında gerçekleşen konvektif süreçleri simüle etmek için aşağıdan ısıtıldı.
Isıtıcı tarafından ısıtılan su yükselirken, buharlaşma ile soğutulan yüzey suyu dibe doğru battı.
Afanasyev, "Suyu ısıtarak daha çalkantılı hale getirmeye ve gezegenin dönüşünü simüle eden döner tankta nasıl davrandığını görmeye çalışıyorduk" dedi. "Bu konuda hiçbir deney ya da bilgisayar modeli, bir gezegenin okyanusunu ya da atmosferini tüm karmaşıklıklarına göre modelleyemez. Yapabileceğimiz temel dinamikleri modellemek."
Afanasyev, ekip üyelerinin deneyi başlattıklarında ne göreceklerinden tam olarak emin olmadıklarını söyledi.
"Tankımızda çok sayıda küçük, kasırga benzeri girdap gözlemlediğimizde çalışmamızın odağı değişti" dedi. "Girdaplar Satürn atmosferinde uzay aracı tarafından gözlemlenenlere benziyor."
Afanasyev ve ekibi, NASA'nın Cassini uzay aracı tarafından çekilen görüntülerden bilinen kalıcı altıgen fırtınaların merkezinde bulunan güçlü kutup girdaplarının yaratılmasını sağlayan şeylerle özellikle ilgileniyorlardı. Afanasyev, önceki araştırmalarda bu altıgen fırtınaların Satürn'ün jet akımından kaynaklandığını gösterdi.
Bununla birlikte, merkezi kasırga benzeri girdaplar şaşırtıcıydı; araştırmacılar kutuplarda neden ortaya çıktıklarından emin değiller. Ancak pot deneyi, dev polar kasırgaların, kutup bölgesinde birleşen çok sayıda küçük girdapın sonucu olabileceğini öne sürdü.
Araştırmacılar makalede, "Küçük ölçekli siklonların birleşmesi sonucunda direğe güçlü bir girdap yaratıldı." "Polar girdap dibe kadar nüfuz eder ve orada anti-siklonik dolaşımı değiştirir."
Önceki araştırmalar, gezegenin diğer bölgelerinde daha küçük siklonların ortaya çıkabileceğini ve daha sonra dönme ve yerçekimi kombinasyonuyla kutuplara doğru sürülebileceğini öne sürdü.
Afanasyev, "Deneylerimiz bize bu fikri verdi, ancak tankımızdaki kutup siklonlarını göremedik." Dedi. "Bunun nedeni, deneyimizde yalnızca baş aşağı bir atmosfer modelleyebilmemizdir. Girdap, yüzeyden ziyade tankın altında olacaktır."
Bu nedenle araştırmacılar "bir tencerede atmosferi" dijital olarak tersine çevirmek zorunda kaldılar.
Afanasyev, iki yaklaşımın - deneysel tank ve bilgisayar modelleme - kombinasyonu en iyi sonuçları sunan şeydir, çünkü Afanasyev, her yaklaşımın yalnızca gezegensel atmosferlerin davranışını simüle etmek için ciddi sınırlamalara sahip olduğunu söyledi.
