木星和土星上的天氣可能是由與地球上不同力量驅動

哈佛大學和加拿大亞亞伯達大學（University of Alberta）的三位研究人員發現，土星和木星上的天氣可能與地球上的天氣有很大不同。研究使用電腦模擬，顯示木星和土星上的主要天氣系統可能由內部而不是外部力量驅動，從而導致諸如形成大的天氣反氣旋就像木星的著名的大紅斑。

地球上的天氣主要是由表面附近的對流層發生的過程驅動。多年以來，人們一直認為類似的過程會驅動其它行星（例如：木星和土星）的天氣。在這項新的嘗試，研究人員證明了這樣的理論可能是錯誤。

這項工作涉及建立兩個電腦模型來模擬木星和土星的狀況。研究人員並沒有假設天氣模式是由地表上方的湍流驅動，而是對它們的模擬進行編程，以考慮球形殼旋轉時發生的湍流對流。在一種稱為薄殼（thin shell）方法的模擬，該模擬用於重現諸如土星和木星之類的天然氣態巨大行星對流層所發生的情況，他們注意到這些事件與行星磁場的相互作用很小。他們還發現，模擬顯示木星和土星上都自發形成旋風，區域噴流（zonal jet）和反旋風。第二次模擬他們稱其為厚殼（thick shell）方法，編程為模擬行星內部發電機和外部流體動力層之間的相互作用。它顯示出羽流（plume）從磁層中噴出，引起它們所描述的靠近表面的薄餅狀天氣模式。

研究人員認為，兩顆行星上的某些天氣模式很可能是由水流和地表以下過程驅動的。模擬還顯示，當行星的發電機區域引發導致大氣中產生大反氣旋的過程時，可能會形成著名的大紅斑。

【圖：美國太空總署；文：節譯自物理學機構網頁】研究全文刊登在2020年11月13日出版的《科學進展》期刊