木星和土星的漩渦，漩渦和波浪狀帶可能使我們想起一個(gè)舒緩，繁星點(diǎn)點(diǎn)，繁星點(diǎn)點(diǎn)的夜晚，但它們顯示出這兩個(gè)天然氣巨頭是暴風(fēng)雨，動(dòng)蕩的地方。湍流產(chǎn)生能量級聯(lián)，即能量在不同運(yùn)動(dòng)尺度之間的非線性傳遞。這些是理解行星動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，而心血管系統(tǒng)是理解人體的基礎(chǔ)。

但是，到目前為止，科學(xué)家還沒有可靠的方法來量化行星湍流。

由羅馬大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)全球團(tuán)隊(duì)，包括USF海洋科學(xué)學(xué)院教授Boris Galperin博士，描述了地球物理研究快報(bào)的進(jìn)展。結(jié)果表明，湍流能量傳遞的速度(到現(xiàn)在為止是一個(gè)神秘的黑匣子)可以從與行星自轉(zhuǎn)相關(guān)的變量(稱為潛在渦度(PV))相對容易地計(jì)算出來。

該方法最初由Galperin和他的研究生Jesse Hoemann研發(fā)，并在Jesse訪問羅馬期間在羅馬大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了測試。該方法通過以下方法得到證實(shí)：使用從長達(dá)20年的卡西尼號任務(wù)所捕獲的木星云運(yùn)動(dòng)圖像中提取的真實(shí)速度數(shù)據(jù)，在意大利羅馬大學(xué)的旋轉(zhuǎn)水箱中執(zhí)行的其他實(shí)驗(yàn)室結(jié)果以及對土星的計(jì)算機(jī)模擬。

根據(jù)PV的計(jì)算，該研究小組首次表明，木星大氣中的能量傳輸速率是土星大氣中能量傳輸速率的四倍。

木星和土星(來自卡西尼號)上的帶狀流，以及Cabanes等人的旋轉(zhuǎn)水箱實(shí)驗(yàn)。(2020)，顯示了非單調(diào)的PV曲線。圖片來源：南佛羅里達(dá)大學(xué)

“現(xiàn)在你可以看到為什么我對這項(xiàng)工作真的感到興奮了，”加爾佩林說，他幾年前為實(shí)驗(yàn)提出了最初的想法。

Galperin說，由于湍流定律和任何基本的物理定律都是通用的，因此該方法現(xiàn)在可以應(yīng)用于其他自然環(huán)境，例如海洋。例如，看起來像木星上的漩渦的地球海洋中的渦流具有不同的強(qiáng)度，大小和壽命，對于理解地球的能量，熱量，鹽，二氧化碳等的平衡至關(guān)重要。

主要作者，土木與環(huán)境系博士后西蒙·卡巴內(nèi)斯博士說：“這是根據(jù)觀測結(jié)果對土星湍流功率的首次估計(jì)，這項(xiàng)研究為將來在其他行星大氣中的數(shù)據(jù)分析鋪平了道路。”羅馬大學(xué)的工程學(xué)(DICEA)。