Šie modeļi balstās uz pazīstamiem fizikas vienādojumiem, kas zināmi uz Zemes, wager satur, piemēram, gravitācijas, rotācijas ātruma vai atmosfēras spiediena pielāgojumus.
Wager, izmantojot milzīgo zināšanu un datu par mūsu planētu daudzumu, zinātnieki var sākt izprast vētru vai virpuļveida iekšējo darbību citos planētu ķermeņos.
Dažos gadījumos modeļi nodrošina gandrīz visu, ko mēs zinām par dažiem cita pasaules atmosfēras procesiem.
“Mūsu planētu atmosfēras modeļi ir iegūti gandrīz tikai no šiem zemes modeļiem,” sacīja Skots Rafkins, Dienvidrietumu pētniecības institūta planētu meteorologs. “Laika apstākļu izpēte uz citām planētām palīdz mums ar zemi un otrādi.”
Vortexes on Jupiter
Ja jūs paskatījāties uz kņadošajiem mākoņiem netālu no Jupitera staba, tie parādās kā okeāna straumes uz zemes – it kā jūs skatāties uz mazām malām un līkumainām frontēm Baltijas jūrā.
“Tas izskatās tikpat kā turbulence, ko es redzu mūsu pašu okeānā. Tie ir jāaptver vismaz kādai līdzīgai dinamikai,” Lia Siegelman, Fiziskais okeanogrāfs Scripps Okeanogrāfijas institūcijā, atcerējās pirmo reizi, kad viņa ieraudzīja Vortexes attēlus no NASA Juno misijas, kas 2016. gadā ienāca Jupitera orbītā.
Sadarbojoties ar planētu zinātniekiem, datoru modeļos viņa izmantoja izpratni par okeāna fiziku uz zemes uz gāzes gigantu. Neatkarīgi no tā, vai tas atrodas gaisā vai ūdenī uz jebkuras planētas, viņa atrada fizikas likumus, kas regulē turbulentus šķidrumus, ir vienādi (kaut arī Jupitera virpuļa ir apmēram 10 reizes lielāks nekā viens uz zemes).
Kad cikloni un anticikloni (kas griežas pretējā virzienā) mijiedarbojas okeānā, tie rada dažādu ūdens masu un īpašību robežu – pazīstamu kā priekšpusi. Viņa un viņas kolēģi atrada tādu pašu parādību, kas notiek ciklonos pie Jupitera stabiem, parādot līdzīgus virpuļus.
“Pētot konvekciju uz Zemes, mēs varējām pamanīt arī šo parādību, kas rodas Jupiterā,” sacīja Siegelmans, kaut arī Jupiteram ir salīdzinoši maz datu salīdzinājumā ar Zemi.
Viņa un viņas kolēģi arī atrada modeli, kas nekad agrāk nav redzams uz Zemes: ciklonu kopu simetriskā, atkārtojošā modelī netālu no Jupitera stabiem. Šie “polārie virpuļveida kristāli” tika novēroti 2016. gadā, un kopš tā laika tie ir palikuši.
Neskatoties uz to, ka nekad neredzēja viņus uz zemes, viņa un citi planētu zinātnieki sadarbojās, lai reproducētu šos virpuļus datoru modeļos – paļaujoties uz “tikai ļoti vienkāršu fiziku”.
“Planētu zinātnieki izmanto daudz laika modeļu, kas izstrādāti, lai izpētītu okeānu vai atmosfēru,” sacīja Siegelmans. “Tikai tik daudz zinot par okeānu un atmosfēru, mēs varam vienkārši vadīt savu analīzi.”
Putekļu vētras uz Marsa
Ja plānojat pārcelties uz Marsu, esiet gatavs stāties pretī putekļu vētrām.
Visintensīvākajā gadījumā viņi var apņemt visu planētu un ilgst no dienām līdz mēnešiem. Netīrumi var bloķēt saules gaismu un mēteļa infrastruktūru. Kamēr zinātnieki ir novērojuši daudzas no šīm vētrām, viņi joprojām nezina, kā tās paredzēt.
Putekļu vētras darbojas līdzīgi uz Zemes un Marsa. Putekļi tiek pacelti un uzkarsēti un paceļas kā karstā gaisa balons, sacīja Rafkins.
Augošais gaiss iesūcas gaisā no apakšas, lai to aizstātu. Gaisa spiediens pazeminās virsmas tuvumā, nepieredzējis vairāk vēja, kas paceļ putekļus. Kad Marss griežas, leņķiskais impulss izraisa putekļu vētras pagriešanos.
Patiesībā Marsa putekļu vētras ir vairāk līdzīgas viesuļvētrām uz Zemes to mēroga un aprites ziņā, sacīja planētu zinātniece Klēra Ņūmens. Viņa sacīja, ka avoti ir atšķirīgi (Mars ir putekļu planēta, turpretī Zeme ir ūdens planēta), taču tiem ir līdzīga ietekme uz temperatūru un vēju.
Wager joprojām nav zināms, kā veidojas šīs Marsa putekļu vētras. Uz zemes ziemas vētra ar aukstu priekšpusi var pacelt putekļus; Zinātnieki dažreiz redz līdzīgu putekļu celšanu gar aukstām frontēm uz Marsa, wager šķiet, ka daudzas vētras vienkārši parādās.
Lai prognozētu putekļu vētru, zinātniekiem ir jāsaprot cirkulācijas modeļi uz Marsa – prognozējot auksto priekšpusi, kas, piemēram, var pacelt putekļus. Wager tas ir kaut kas, ko pētnieki vēl nesaprot.
Vēja mērījumu ir maz, uz Marsa, izņemot dažas izkliedētas mērījumu vietas uz tā virsmas. Ar pielāgošanu uz zemes bāzes modeļi var simulēt apstākļus, kas var izraisīt pacilājošo vēju un putekļu vētras.
“Gandrīz viss, ko mēs zinām par cirkulācijas modeļiem uz Marsa, nāk no modeļiem,” sacīja Rafkins, piebilstot, ka zinātniekiem “faktiski nav novērojumu par gaisa kustību uz Marsa”.
Pašlaik modeļi kalpo kā labākais veids, kā izprast putekļu vētras uz sarkanās planētas, ja vien nav pievienoti vairāk speciāli pētījumi un stacijas, līdzīgi kā Zeme.
“Mēs principā izmantojam šos modeļus, lai mēģinātu iegūt izpratni par to, kas ir vide,” sacīja Ņūmens, “pirms mēs tur sūtām robotus vai potenciāli cilvēkus”.
Lietus uz Titāna
Otrais lielākais mēness mūsu Saules sistēmā Titāns ir vienīgā cita pazīstamā pasaule, izņemot Zemi, kurai uz virsmas ir stāvi upju, ezeru un jūru ķermeņi-kas sastāv no šķidra metāna, nevis ūdens.
Daļēji tas ir iemesls, kāpēc daži zinātnieki domā, ka tā varētu būt Future House Earthlings, ja mēs varam vienkārši izdomāt 1210 miljonu km braucienu un iemācīties izdzīvot -179c virsmas temperatūru.
Wager kā šie ezeri un okeāni piepildījās? Kaut arī līst metāns, nokrišņi uz Titānu ir ļoti līdzīgi tam, kas uz zemes, sacīja Rafkins.
Uz zemes paņemiet gaisa daļu ar ūdens tvaikiem, atdzesējiet to un gaiss kļūst piesātināts, veidojot mākoni. Šie mazie mākoņu pilieni var iekāpt viens otram vai uzņemt vairāk ūdens tvaiku, lai augtu lielāki. Wager galu galā ūdens tvaiki sāk kondensēties šķidrumā un ienes lietus.
Mēs esam redzējuši, ka šis course of notiek uz zemes gan dabiski atmosfērā, gan laboratorijās pietiekami reizes, lai saprastu fiziku.
Wager ierobežoti novērojumi par Titānu – faktiski tikai nedaudzas reizes apmeklējot tās atmosfēru – ir izraisījuši zinātniekus pievērsties modeļiem.
Izmantojot to pašu pamatā esošo fiziku, zinātnieki var modelēt mākoņu veidošanas procesu uz šī svešķermeņa. Un modelētie mākoņi izskatās daudz kā daži, ko viņi ir novērojuši reālajā dzīvē Titanā.
“Ja mēs mēģinām tos modelēt un mēs iegūstam mākoņus, wager tie izskatās pilnīgi savādi un atšķirīgi nekā tas, ko mēs novērojam, tas ir norāde, ka varbūt mēs nepārstāvam mākoņa procesus pareizi,” sacīja Rafkins.
“Wager, kā izrādās, lielākoties, modelējot šīs lietas, mēs varam ražot mākoņus, kas izskatās samērā tuvu tam, ko esam novērojuši.”
Neticami blīvās atmosfēras dēļ Titānam ir Stormclouds – divas līdz četras reizes garāka nekā tie, kas atrodas uz zemes -, kas spēj radīt metāna lietus pēdas.
Kamēr zinātnieki nav novērojuši tik milzīgus apjomus, viņi ir modelējuši deleģētās, pamatojoties uz virsmu, kas ir tumšāka, kad vētra pagāja – līdzīgi kā augsnes vai ietves lietus vai ietves aptumšo virsmu uz zemes.
Tas joprojām ir noslēpums, no kura nāk metāns. Wager vismaz mēs zinām, ka, ja mēs kādreiz apmeklējam Titānu, atnest ļoti, ļoti izturīgu lietusmēteli.
