مهروماه

یکی از محققان دانشگاه آلبرتا با موفقیت شبیه سازی های سه بعدی جریان های جت عمیق و طوفان های سیاره مشتری و زحل را ایجاد کرده است ، که به تحقق تلاش ابدی ما برای شناخت پویایی سیاره کمک می کند. نتایج درک عمیق تری از آب و هوای سیاره ای را تسهیل می کند و سرنخی از پویایی الگوهای آب و هوایی زمین را در جریانهای جت و جریانهای اقیانوسها ارائه می دهد.

موریتس هایمپل ، استاد فیزیک در دانشگاه آلبرتا که مطالعه وی شبیه سازی پدیده های قابل مشاهده است ، می گوید: "از زمان مشاهدات تلسکوپ پیشگامانه جیووانی کاسینی در اواسط قرن هفدهم ، ستاره دارها در مورد گروهها و لکه های مشتری شگفت زده شده اند." باندهایی که وی به آنها اشاره می کند جریانهای جت را نشان می دهد در حالی که نقاط نشان دهنده طوفان است. هایمپل در حال مطالعه پویایی بین این دو است.

"یک شهروند متوسط ​​اکنون می تواند یک تلسکوپ حیاط خلوت را انتخاب کرده و ساختارهایی را که ما امروز در مورد آنها می نویسیم ببیند. با این حال ، حتی در عصر حاضر با چرخش فضاپیمای کاسینی به سیاره زحل و نزدیک شدن کشتی جونو به مشتری ، بحث قابل توجهی در مورد پویایی جو سیارات غول پیکر. " هایمپل خاطرنشان می کند که با وجود 350 سال مشاهده ، منشا و پویایی جریانهای جت سیاره ای و گردابها یا طوفانهای سیاره ای همچنان مورد بحث است.

شبیه سازی لایه های کم آب و هوا برای تولید مثل کافی جریان جت در مشتری و زحل تلاش کرده اند ، در حالی که مدل های جریان عمیق قبلی گرداب ها را تولید نکرده اند. هایمپل و همکارانش این چالش را با استفاده از معادلات دینامیک سیالات و ابر رایانه ها برای تولید شبیه سازی های واقعی تر که از بینش ریشه هر دو ویژگی به دست می آید ، به سطح بعدی برسانند. "یکی از س bigالات بزرگی که داریم این است که این ساختارها تا چه حد عمیق هستند؟" هایمپل می گوید. "این طوفان ها در این جت جریان ها جاسازی شده اند و سطح جامدی برای جلوگیری از آنها وجود ندارد. شبیه سازی های ما نشان می دهد که جت جریان ها در اعماق فضای داخلی فرو می روند ، در حالی که طوفان ها نسبتاً کم عمق هستند." برخلاف طوفان های بزرگ روی زمین ، که پس از مواجهه با جرم زمین سرانجام بخار خود را از دست می دهند ، طوفان های سیاره ای می توانند قرن ها ادامه داشته باشند.

هایمپل می گوید: "در هسته اصلی آن ، تحقیقات ما مبتنی بر کنجکاوی است و ایده های ما توسط مشاهدات هدایت می شود. ما تعداد زیادی از افراد مأموریت فضایی ناسا و تلسکوپ های زمینی را داریم." "اکنون می خواهیم مشاهدات را با تئوری مطابقت دهیم."

هایمپل خاطرنشان می کند که او و همکارانش در سال آینده با ورود فضاپیمای جونو به یکی از مدارهای قطبی مشتری در تابستان 2016 و مأموریت کاسینی - در آخرین مرحله - تحرکات خود را به مدار قطبی زحل تحمیل می کنند. در سال 2017. "این دو مأموریت کلیدی برای تأیید برخی از پیش بینی های شبیه سازی رایانه ای ما خواهد بود. و مهمتر از همه ، مأموریت ها منجر به سوالات و جنجال های جدیدی می شود که با تجزیه و تحلیل پیچیده تر آنها را برطرف خواهیم کرد."

هایمپل و گروهش در دانشگاه آلبرتا یکی از معدود تیم هایی در کانادا هستند که از ابر رایانه های پرقدرت برای حل مشکلات پویایی جو و فضای داخلی سیارات استفاده می کنند. این گروه بخشی از Compute Canada است ، یک سیستم ملی به اشتراک گذاری منابع در سراسر دانشگاه ها.

برای این مقاله ، هایمپل با دو محقق - توماس گاستین و یوهانس ویچ - از موسسه ماکس پلانک برای تحقیقات سیستم خورشیدی در آلمان همکاری کرد. یافته ها ، "شبیه سازی جت های ناحیه ای عمیق و گرداب های کم عمق در جوهای گازی غول پیکر" در مجله Nature Geoscience منتشر شد.