全國中小學科展

大紅斑與周邊擾動的糾葛

科展類別

臺灣國際科展作品

屆次

2023年

科別

地球與環境科學

得獎情形

三等獎

學校名稱

國立臺灣師範大學附屬高級中學

指導老師

郭鴻基;王靖華

作者

蘇軒漢;廖昱衡

關鍵字

淺水模式、二維亂流及帶狀結構、正壓不穩定

摘要或動機

在本實驗中,我們亟欲了解木星大紅斑其周圍不穩定之形成機制,意即探討大紅斑渦旋本身與其周邊風切帶之互動情形。第一、我們討論了風切帶之形成:有別於前人研究,我們使用全球準地轉淺水模式,在準地轉平衡的狀態下,渦漩會逐漸合併並緯向延伸,最終得出行星風系條帶狀僅為低頻波所產生之效應,且自轉越快帶狀越明顯;第二、透過克希霍夫渦旋理論,大紅斑始終能保持橫向的橢圓形結構且長軸不會旋轉係因為風切帶之加速效應;第三、我們使用淺水模式進行模擬實驗,發現大紅斑之非對稱西側擾動形成原因有二:一為大紅斑對風切帶之加速,以及木星低緯度風速較快加上風切帶之間具有渦度梯度形成之正壓不穩定效果。二來緯度越低則行星渦度越低,慣性不穩定易形成,即力學能差異越大不穩定越易形成,而此部份我們也以水工實驗展示。

TISF2023-180005.pdf

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