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美国科研组发现木星大红斑神秘能量源

科普小知识2022-02-26 17:58:39
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哈桑扎德和马库斯认为,他们的研究也可以用来解释地球上持续数年的海洋涡旋,以及那些对恒星和行星的形成做出巨大贡献的涡旋。这场海上龙卷风是2007年在荷兰北部的瓦尔登海捕获的。

两人认为垂直运动对于解释为什么大红斑仍然存在至关重要。他们说,随着旋涡不断失去能量,垂直气流将把上面的热气和下面的冷气吸引到旋涡的中心,以补充一些失去的能量。这张照片是由美国宇航局卡西尼号探测器拍摄的。

根据科学家对流体动力学的理解,木星表面的巨大风暴(如图)应该在数百年前就已经消失了。大红斑中的湍流和波动逐渐减弱了风能,并且通过辐射热损失了更多的能量。

北京时间11月19日,据外国媒体报道,木星一侧的巨大风暴“大红斑”预计将很快消散,但这一过程需要数百年时间,它仍是太阳系最显著和神秘的特征。

科学家仍在努力确定为什么大红斑会继续存在,但是一个美国研究小组现在相信他们已经在计算机模型的帮助下解决了这个难题。他们认为,气体的垂直运动弥补了部分损失的能量,是确保大红斑长期存在的关键。根据科学家对流体动力学的理解,这颗气体行星表面的巨大风暴应该在数百年前就已经消失了。

哈佛大学的博士后研究员Pedram Hassanzad说,许多过程被结合在一起以驱散像大红斑这样的漩涡。异常猛烈的风暴中的湍流和波动会逐渐削弱风能,并通过辐射热损失更多的能量。这些过程应该导致大红斑消失。他解释说,大红斑位于两个相对的急流中间,这降低了大红斑的旋转速度。

哈桑扎德博士说:“根据气流理论,大红斑应该在形成几十年后逐渐消失。然而,它已经持续了数百年。”他和加州大学伯克利分校的流体动力学教授菲利普·马库斯建立了一个计算机模型,用来检验以前模型中排除的力,比如垂直流和旋涡。与以前的模型不同,它们的模型不仅是三维的,而且具有更高的清晰度。哈桑扎德说:“过去,研究人员要么忽略垂直流(因为他们认为这不重要),要么使用更简单的方程,因为大红斑很难模拟。”然而,他们认为垂直运动对于解释为什么大红斑仍然存在至关重要。

他们说,随着旋涡不断失去能量,垂直气流将把上面的热气和下面的冷气吸引到旋涡的中心,以补充一些失去的能量。一些科学家此前声称,大红斑通过吸收较小的涡流来补充其损失的能量,但一些计算机模拟显示,这不足以解释大红斑持续如此之久的原因。哈桑扎德和马库斯说,虽然他们的模型不能完全解释木星大红斑的神秘,但他们相信偶尔吸收较小的漩涡也有助于大红斑继续存在。他们相信他们的研究也可以用来解释地球上持续数年的海洋漩涡,以及那些对恒星和行星的形成做出巨大贡献的漩涡。他们将在11月25日举行的美国物理学会流体力学系年会上展示他们的发现。