Onderzoekers hebben de wervelende patronen van Jupiters oppervlak nagebootst door een watertank 75 maal per minuut rond te laten draaien.
De prachtige patronen van Jupiters atmosfeer zijn accurater dan ooit nagemaakt in het lab – met behulp van een ronddraaiende bak met water.
Natuurkundige Michael Le Bars van de Universiteit van Aix-Marseille in Frankrijk wilde samen met zijn collega’s uitzoeken wat de relatie is tussen de wervelingen aan Jupiters oppervlak en wat er gebeurt in het diepe binnenste van de planeet. In plaats van het namaken van de atmosfeer van de planeet met waterstof en helium kozen ze voor experimenten met water.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Wervelend water
De onderzoekers bouwden een cilindrische tank met een diameter van 1 meter, vulden deze met water, en lieten die vervolgens met een snelheid van 75 toeren per minuut om zijn as draaien. Hierdoor kroop het water naar de randen van de tank toe, waardoor het oppervlak van het water een gebogen meniscus vormde. Dit komt sterk overeen met wat je ziet als je water rond ‘walst’ in een glas, vertelde Le Bars tijdens een presentatie op de jaarlijkste meeting van de American Physical Society.
De onderzoeksgroep was vooral geïnteresseerd in straalstromen in Jupiters atmosfeer, de lange stormachtige strepen die zich om de planeet heen wikkelen, vormden het focuspunt voor de onderzoeksgroep. Deze strepen worden al eeuwenlang geobserveerd, maar wetenschappers beginnen pas sinds kort te begrijpen hoe ze ontstaan.
Een kleinschalige injectie van energie zou een sleutelspeler kunnen zijn bij het maken van deze zogeheten Joviaanse straalstromen. Dit proces is vergelijkbaar met hoe een lokale onweersbui een domino-effect kan uitoefenen op de rest van de planeet. De onderzoekers hebben dit nagebootst door 128 kleine waterpompjes toe te voegen aan de bodem van de tank. Eenmaal aangezet pompten die kleine hoeveelheden water op en neer, waardoor na ongeveer tien minuten Joviaanse straalstroom-achtige patronen begonnen te ontstaan aan het wateroppervlak.
Kennis-stromingen
Ondanks dat dit niet het eerste experiment is dat een gasreus imiteert in het lab, brengt het de benadering wel naar een hoger niveau, zegt stromingsleer-natuurkundige Peter Read van de Universiteit van Oxford. Hij vindt dat de precieze balans van de krachten die op het water werken de stromingen in Jupiters atmosfeer beter dan ooit tevoren imiteren. ‘Joviaanse straalstromen reproduceren in het lab is een grote prestatie, en benadrukt hoe goed we ze beginnen te begrijpen’, zegt hij.
De roterende tank met straalstromen komt nog niet perfect overeen met de omstandigheden op Jupiter en kan nog niet alle eigenaardigheden van de atmosfeer verklaard worden. Zo bestaan er bijvoorbeeld verzamelingen van cyclonen aan de polen van de planeet. De onderzoekers proberen die nu te creëren door het water in de tank op een complexere manier rond te laten draaien.
