NASAのカッシーニ宇宙船が2017年4月25日に観測した、土星の北極渦と周囲のジェットストリーム六角形。
（画像：©NASA / JPL-Caltech /宇宙科学研究所）
科学者たちは土星の大気をシミュレートするために大きな回転鍋を使用しました、そして彼らはガス巨人の巨大な極嵐がどのように形を成すかを理解したかもしれません。
風が最大1,100 mph（1,800 km / h）の驚異的な速度に達しているため、太陽系では海王星のみが風を強くすることができます。そして地球のサイズを襲うため、土星の大気は研究者を魅了してきました。 NASAのツインボイジャー宇宙船による1980年代初頭の観測結果。
ジャーナルNature Geoscienceの月曜日（2月26日）に発表された論文では、研究者のチームが回転ポットを使用して土星の大気をよりよく理解し、コンピューターモデリングなどの従来の方法のいくつかの制限を克服しました。 [見事な写真：土星の奇妙な六角形の渦嵐]
「ガス巨星サターンとジュピターの深い大気中の対流と渦についてはほとんど知られていない」と研究リーダーであるカナダのニューファンドランドメモリアル大学での実験的海洋流体力学と地球物理学の流れの数値モデリングの教授であるヤコフアファナシエフは言った。 。 「私たちの現在の理解は、理論と非常に理想化されたコンピューターシミュレーションに基づいていますが、実際の惑星大気のパラメーターにはまだ近づいていません。」
数百リットルの水を保持するチームの幅43インチ（110センチ）のポットを下から加熱して、土星の空気中で発生する対流プロセスをシミュレートしました。
ヒーターで温められた水が上がり、蒸発して冷やされた表流水が底に沈みました。
「水を加熱して乱流にし、惑星の回転をシミュレートする回転タンクで水がどのように機能するかを確認しようとしていた」とAfanasyev氏は語った。 「実験やその問題に関するコンピューターモデルでは、すべての複雑さで海や惑星の大気をモデル化することはできません。私たちにできることは、本質的なダイナミクスをモデル化することです。」
Afanasyev氏は、チームメンバーは実験を開始したときに何が見えるかを完全には確信していなかったと語った。
「我々の研究の焦点は、我々のタンク内に複数の小さな竜巻のような渦を観察したときに変わった」と彼は言った。 「渦は土星の大気で宇宙船によって観測されたものに似ています。」
Afanasyevと彼のチームは、NASAのカッシーニ宇宙船によって撮られた画像から知られている永続的な六角形の嵐の中心に位置する強力な極渦の生成を駆動するものに特に興味を持っていました。以前の調査では、これらの六角形の嵐は土星のジェット気流によって引き起こされていることが示された、とAfanasyevは語った。
しかし、中央のハリケーンのような渦は不可解です。研究者たちは、なぜそれらが極で発生するのかわかりません。しかし、ポット実験は、巨大な極ハリケーンが極域で合流する複数の小さな渦の結果であるかもしれないことを示唆しました。
「小規模なサイクロンが合体した結果、極に強い渦が発生する」と研究者たちは論文に書いている。 「極渦が底まで浸透し、そこで高気圧性循環を変化させます。」
以前の研究では、惑星の他の領域でより小さなサイクロンが発生し、その後、その回転と重力の組み合わせによって極に向かって駆動される可能性があることが示唆されていました。
「私たちの実験はこのアイデアを与えてくれましたが、タンク内の極低気圧を見ることができませんでした」とAfanasyevは言いました。 「私たちの実験では逆さまの大気しかモデル化できないからです。渦は水面ではなくタンクの底にあります。」
したがって、研究者たちは「鍋の中の雰囲気」をデジタル的に逆さまにしなければなりませんでした。
Afanasyev氏は、2つのアプローチ（実験用タンクとコンピューターモデリング）を組み合わせると、最良の結果が得られます。これは、それぞれのアプローチだけで、惑星の大気の振る舞いをシミュレートするのに重大な制限があるためです。
