Pusaran utara Saturnus dan heksagon aliran jet sekitarnya, seperti yang dilihat oleh kapal angkasa Cassini NASA pada 25 April 2017.
(Imej: © NASA / JPL-Caltech / Institut Sains Angkasa)
Para saintis menggunakan periuk berputar besar untuk mensimulasikan suasana Saturnus, dan mereka mungkin telah mengetahui bagaimana ribut kutub raksasa gas itu terbentuk.
Dengan angin mencapai kelajuan yang mengejutkan hingga 1,100 mph (1.800 km / j) - di sistem suria kita, hanya Neptunus yang dapat berangin - dan menggegarkan ukuran Bumi, atmosfer Saturnus telah memikat para penyelidik sejak mereka melihatnya yang pertama melalui pemerhatian oleh kapal angkasa Voyager kembar NASA pada awal 1980-an.
Dalam makalah yang diterbitkan pada hari Isnin (26 Februari) dalam jurnal Nature Geoscience, sekumpulan penyelidik menggunakan periuk berputar untuk lebih memahami suasana Saturnus dan mengatasi beberapa batasan kaedah yang lebih konvensional, seperti pemodelan komputer. [Foto yang Menakjubkan: Badai Vorteks Hexagon Pelik Saturnus]
"Sangat sedikit yang diketahui mengenai perolakan dan pusaran di atmosfera gergasi gas Saturnus dan Musytari yang mendalam," kata pemimpin kajian Yakov Afanasyev, seorang profesor dinamika cecair lautan dan atmosfera dan pemodelan numerik aliran geofizik di Memorial University of Newfoundland, Kanada . "Pengertian kami sekarang berdasarkan teori dan simulasi komputer yang cukup ideal, yang belum mendekati parameter atmosfera planet sebenarnya."
Pasu selebar 43 inci (110 sentimeter), yang menampung beberapa ratus liter air, dipanaskan dari bawah untuk mensimulasikan proses perolakan yang berlaku di udara Saturnus.
Air yang dihangatkan oleh pemanas naik, sedangkan air permukaan, yang disejukkan oleh penyejatan, tenggelam ke dasar.
"Kami berusaha menjadikan air lebih bergelora dengan memanaskannya dan melihat bagaimana kelakuannya dalam tangki berputar, yang mensimulasikan putaran planet," kata Afanasyev. "Tidak ada eksperimen, atau model komputer dalam hal ini, yang dapat memodelkan lautan atau atmosfer planet dalam semua kerumitannya. Apa yang dapat kita lakukan adalah memodelkan dinamika penting."
Afanasyev mengatakan ahli pasukan tidak sepenuhnya yakin apa yang akan mereka lihat ketika mereka memulakan eksperimen.
"Fokus kajian kami telah berubah ketika kami melihat beberapa pusaran kecil seperti tornado di tangki kami," katanya. "Pusaran itu menyerupai yang diamati oleh kapal angkasa di atmosfer Saturnus."
Afanasyev dan pasukannya sangat tertarik dengan apa yang mendorong penciptaan pusaran polar kuat yang terletak di pusat ribut heksagon berterusan yang diketahui dari gambar yang diambil oleh kapal angkasa Cassini NASA. Penyelidikan sebelumnya menunjukkan bahawa ribut heksagon ini disebabkan oleh aliran jet Saturnus, kata Afanasyev.
Namun, pusaran pusat seperti taufan telah membingungkan; penyelidik tidak pasti mengapa ia berlaku di kutub. Tetapi eksperimen periuk menunjukkan bahawa badai kutub raksasa mungkin hasil dari beberapa pusaran kecil yang bergabung di wilayah kutub.
"Suatu pusaran yang kuat diciptakan di tiang akibat penggabungan siklon berskala kecil," tulis para penyelidik dalam makalah tersebut. "Pusaran polar menembus hingga ke bahagian bawah dan mengubah peredaran anti-siklon di sana."
Penyelidikan sebelumnya menunjukkan bahawa siklon yang lebih kecil dapat muncul di kawasan lain di planet ini dan kemudian diarahkan ke kutub dengan kombinasi putaran dan graviti.
"Eksperimen kami memberi kami idea ini, tetapi kami tidak dapat melihat siklon kutub di tangki kami," kata Afanasyev. "Ini kerana kita hanya dapat memodelkan suasana terbalik dalam eksperimen kita. Pusaran akan berada di dasar tangki dan bukan di permukaan."
Oleh itu, para penyelidik harus mengubah "suasana dalam periuk" terbalik secara digital.
Gabungan kedua pendekatan tersebut - model eksperimen tangki dan komputer - adalah yang memberikan hasil terbaik, kerana setiap pendekatan itu sendiri mempunyai batasan serius untuk mensimulasikan tingkah laku atmosfer planet, kata Afanasyev.
