木星和土星上的天气可能是由与地球上不同力量驱动

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研究使用电脑模拟,显示木星和土星上的主要天气系统可能由内部而不是外部力量驱动,从而导致诸如形成大的天气反气旋就像木星的著名的大红斑。

哈佛大学和加拿大亚亚伯达大学(University of Alberta)的三位研究人员发现,土星和木星上的天气可能与地球上的天气有很大不同。 研究使用电脑模拟,显示木星和土星上的主要天气系统可能由内部而不是外部力量驱动,从而导致诸如形成大的天气反气旋就像木星的著名的大红斑。

地球上的天气主要是由表面附近的对流层发生的过程驱动。 多年以来,人们一直认为类似的过程会驱动其它行星(例如:木星和土星)的天气。 在这项新的尝试,研究人员证明了这样的理论可能是错误。

这项工作涉及建立两个计算机模型来模拟木星和土星的状况。 研究人员并没有假设天气模式是由地表上方的湍流驱动,而是对它们的模拟进行编程,以考虑球形壳旋转时发生的湍流对流。 在一种称为薄壳(thin shell)方法的模拟,该模拟用于重现诸如土星和木星之类的天然气态巨大行星对流层所发生的情况,他们注意到这些事件与行星磁场的相互作用很小。

他们还发现,模拟显示木星和土星上都自发形成旋风,区域喷流(zonal jet)和反旋风。 第二次模拟他们称其为厚壳(thick shell)方法,编程为模拟行星内部发电机和外部流体动力层之间的相互作用。 它显示出羽流(plume)从磁层中喷出,引起它们所描述的靠近表面的薄饼状天气模式。

研究人员认为,两颗行星上的某些天气模式很可能是由水流和地表以下过程驱动的。

木星上的大红斑隐藏着什么秘密?

模拟还显示,当行星的发电机区域引发导致大气中产生大反气旋的过程时,可能会形成著名的大红斑。

【图:美国太空总署;文:节译自物理学机构网页】研究全文刊登在2020年11月13日出版的《科学进展》期刊

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