Теперь, геофизик Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Джонатан Орноу и сотрудники в Марселе, Франция, моделировали самолеты Юпитера в лаборатории впервые. Их работа демонстрирует, что ветры, вероятно, простираются на тысячи миль ниже видимой атмосферы Юпитера.Это исследование издано онлайн по своей природе Физика.
«Мы можем сделать эти особенности в компьютере, но мы не могли заставить их произойти в лаборатории», сказал Орноу, преподаватель Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе земли, планетарной и космические исследования, кто потратил прошлые компьютерные модели изучения десятилетия циркулирующих ветров. «Если у нас есть теоретическое понимание системы, нам необходимо создать аналоговую модель».Вызов воссозданию циркулирующих ветров в лаборатории строил модель планеты с тремя ключевыми признаками, которые, как полагают, были необходимы для самолетов, чтобы сформироваться: быстрое вращение, турбулентность и «эффект искривления», который подражает сферической форме планеты. Предыдущие попытки создать самолеты в лаборатории часто терпели неудачу, потому что исследователи не могли прясть свои модели достаточно быстро или создать достаточно турбулентности, сказал Орноу.Прорыв для команды Орноу был новой частью лабораторного оборудования.
Исследователи использовали стол, основывался на воздушных подшипниках, которые могут вращаться на уровне 120 оборотов в минуту и поддержать груз до 1 000 килограммов (приблизительно 2 200 фунтов), означая, что это могло прясть большой бак жидкости на высокой скорости способом, которая подражает быстрому вращению Юпитера.Ученые заполнили мусор промышленного размера 400 литрами (приблизительно 105 галлонов) воды и положили ее на стол.
Когда контейнер вращался, вода была брошена против ее сторон, формируя параболу, которая приблизила кривую поверхность Юпитера.«Чем быстрее это пошло, тем лучше мы подражали в широком масштабе сильным эффектам вращения и искривления, которое существует на планетах», сказал Орноу. Но команда нашла, что 75 оборотов в минуту были практическим пределом: достаточно быстро вынудить жидкость в решительно кривую форму, но достаточно медленный помешать воде выливаться.В то время как банка вращалась, ученые использовали насос ниже его ложного пола, чтобы распространить воду через серию входного отверстия и отверстий выхода, которые создали турбулентность – одно из этих трех критических состояний для эксперимента.
Та бурная энергия была направлена в создание самолетов, и в течение минут поток воды изменился на шесть концентрических потоков, перемещающихся в переменных направлениях.«Это – первый раз, когда любой продемонстрировал, что сильные самолеты, которые похожи на тех на Юпитере, могут развиваться в реальной жидкости», сказал Орноу.Исследователи вывели, что самолеты были глубоки, потому что они видели их на поверхности воды, даже при том, что они ввели турбулентность в основании.Исследователи надеются проверить свои предсказания с реальными данными от Юпитера, и они не должны будут долго ждать: космический зонд Юноны НАСА вращается вокруг Юпитера прямо сейчас, собирая данные о его атмосфере, магнитном поле и интерьере.
Начальная буква следует из миссии Юноны, были представлены в американском Геофизическом Союзе, встречающемся в декабре в Сан-Франциско, и Aurnou был там.«Данные Юноны из самого первого демонстрационного полета Юпитера показали, что структуры газа аммиака простирались на более чем 60 миль в интерьер Юпитера, который был большим шоком для научной команды Юноны», сказал Орноу. «Исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе будут играть важную роль в объяснении данных».В этом году Aurnou и его команда будут использовать суперкомпьютеры в Национальной лаборатории Аргонна в Аргонне, Иллинойс, чтобы моделировать динамику интерьера и атмосферы Юпитера. Они также продолжат свою работу в лаборатории в Марселе, чтобы сделать вращающееся моделирование стола более сложным и более реалистичным.
Одна цель состоит в том, чтобы добавить тонкий, стабильный слой жидкости сверху вращающейся воды, которая функционировала бы как тонкий внешний слой атмосферы Юпитера, это ответственно за погоду планеты. Исследователи полагают, что это поможет им моделировать особенности как известное Большое Красное Пятно Юпитера.