La planète Jupiter. Crédit :NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran
Les tourbillons, tourbillons, et les bandes ondulées de Jupiter et de Saturne peuvent nous rappeler un apaisant, étoilé, nuit étoilée, mais ils révèlent que ces deux géantes gazeuses sont orageuses, endroits agités. La turbulence produit des cascades d'énergie, un transfert d'énergie non linéaire entre différentes échelles de mouvement. Celles-ci sont aussi fondamentales pour comprendre la dynamique planétaire que le système cardiovasculaire l'est pour comprendre le corps humain.
Mais les scientifiques n'avaient jusqu'à présent aucun moyen fiable de quantifier la turbulence planétaire.
Une équipe mondiale dirigée par des scientifiques de l'Université de Rome, qui comprenait Boris Galperin, Doctorat., professeur à l'USF College of Marine Science, décrit l'avancée dans Geophysical Research Letters. Les résultats montrent que le taux de transfert d'énergie de turbulence - jusqu'à présent une boîte noire de mystère - peut être calculé relativement facilement à partir d'une variable liée à la rotation planétaire et connue sous le nom de tourbillon potentiel (PV).
La méthode a d'abord été développée par Galperin et son étudiant diplômé, Jesse Hoemann, et testé dans les expériences menées à l'Université de Rome lors de la visite de Jesse là-bas. La méthode a été confirmée à l'aide de données de vitesse réelle extraites d'images du mouvement des nuages de Jupiter capturées par la mission Cassini de 20 ans, des résultats de laboratoire supplémentaires effectués dans un réservoir rotatif à l'Université de Rome en Italie, et des simulations informatiques pour Saturne.
Sur la base des calculs de PV, l'équipe a montré pour la première fois que le taux de transfert d'énergie dans l'atmosphère de Jupiter est quatre fois supérieur à celui de Saturne.
Flux bagués sur Jupiter et Saturne (de Cassini), et dans une expérience en cuve rotative par Cabanes et al. (2020), montrant des profils PV non monotones. Crédit :Université de Floride du Sud
« Maintenant, vous pouvez voir pourquoi j'étais vraiment enthousiasmé par ce travail, " dit Galperin, qui a développé l'idée originale des expériences il y a plusieurs années.
Depuis les lois de la turbulence, comme toutes les lois physiques fondamentales, sont universels, la méthode peut maintenant être appliquée à d'autres milieux naturels tels que l'océan, dit Galperin. Des tourbillons dans l'océan terrestre qui ressemblent aux tourbillons de Jupiter, par exemple, venir dans différentes forces, tailles, et des vies, et sont essentiels à la compréhension des équilibres énergétiques de la Terre, Chauffer, sel, gaz carbonique, et plus.
"C'est la première estimation de la puissance turbulente de Saturne à partir d'observations, et cette étude ouvre la voie à de futures analyses de données dans d'autres atmosphères planétaires, " a déclaré l'auteur principal Simon Cabanes, Doctorat., un post-doctorat au Département de génie civil et environnemental (DICEA) de l'Université de Rome La Sapienza.
