«Начиная с новаторских наблюдений телескопа за Джованни Кассини в середине 17-го века астрономы задались вопросом о группах и пятнах Юпитера», говорит Мориц Хаймпель, преподаватель физики в Альбертском университете, исследование которого произвело моделирования заметных явлений. Группы, на которые он ссылается, указывают на реактивные струи, в то время как пятна показывают штормы; Хаймпель изучает динамику между двумя.
«Средний гражданин может теперь взять телескоп заднего двора и видеть структуры, о которых мы пишем сегодня. Однако даже в существующем возрасте с космическим кораблем Кассини, вращающимся вокруг Сатурна и ремесла Юноны, приближающегося к Юпитеру, есть значительные дебаты о динамике атмосфер гигантских планет». Хеймпель отмечает, что несмотря на 350 лет наблюдения, происхождение и динамика планетарных реактивных струй и вихрей или планетарных штормов остаются обсужденными.Мелкие погодные моделирования слоя изо всех сил пытались соответственно воспроизвести реактивные струи на Юпитере и Сатурне, в то время как предыдущие модели глубокого потока не воспроизвели вихри.
Хеймпель и его коллеги взяли этот вызов следующему уровню, используя уравнения гидрогазодинамики и суперкомпьютеры, чтобы произвести более реалистические моделирования, которые дают понимание происхождения обеих особенностей. «Один из больших вопросов, которые мы имеем, – то, как глубоко эти структуры идут?» говорит Хеймпель. «Эти штормы включены в эти реактивные струи, и нет никакой твердой поверхности, чтобы остановить их. Наши моделирования подразумевают, что реактивные струи погружаются глубоко в интерьер, в то время как штормы довольно мелки». В отличие от больших штормов на Земле, которые в конечном счете сбавляют обороты после столкновения с континентальным массивом, планетарные штормы могут продолжиться в течение многих веков.
«В его ядре наше исследование основано на любопытстве, и наши идеи стимулируют наблюдения. У нас есть богатство тех от космических миссий НАСА и наземных телескопов», говорит Хеймпель. «Теперь мы хотим, согласовывают наблюдения с теорией».Хеймпель отмечает, что он и его коллеги выдвинут их исследование еще больше в наступающем году с космическим кораблем Юноны, прибывающим в одну из полярных орбит Юпитера летом 2016 года и миссии Кассини – в ее заключительной фазе – перемещающийся в полярную орбиту Сатурна в 2017. «Эти две миссии будут ключевыми для подтверждения некоторых предсказаний наших компьютерных моделирований. И что еще более важно, миссии приведут к новым вопросам и спорам, к которым мы обратимся с еще более сложным анализом».
Heimpel и его группа в Альбертском университете – одна только из нескольких команд в Канаде, которые используют мощные суперкомпьютеры, чтобы решить проблемы в глобальной атмосферной и внутренней динамике планет. Группа – часть, Вычисляют Канаду, национализированную систему разделения ресурса через университеты.Для данной статьи Хеймпель объединился с двумя исследователями – Тома Гастином и Джоханнсом Вичтом – от Института Макса Планка Исследования Солнечной системы в Германии.
Результаты, «Моделирование укоренившихся зональных самолетов и мелких вихрей в гигантских газовых атмосферах», были изданы в журнале Nature Geoscience.