在坦克中旋转水龙卷风揭示了行星的出生

德国的科学家创建了一个简单但功能强大的实验,该实验使用坦克中的旋转水龙卷风来模仿行星在太空中的形成方式。该实验是由易于找到的零件(例如水族馆泵和塑料气缸)建造的,是一种低成本的方法,可以研究旋转气体内部的行星形成过程的神秘过程[…]坦克中旋转的水龙卷风在坦克中旋转了启示,阐明了行星的出生方式。

来源:Knowridge科学报告
构成行星光盘的艺术渲染。图片来源:T.Müller(MPIA/HDA)。

德国的科学家创建了一个简单但功能强大的实验,该实验使用坦克中的旋转水龙卷风来模仿行星在太空中的形成方式。

采用易于找到的零件(如水族馆泵和塑料圆柱体)建造,是一种低成本的方法,可以研究年轻恒星周围气体和尘埃的神秘过程。

在太空中,这些旋转的圆盘(称为积聚盘)环绕着星星,并包含与微小灰尘混合的气体。

随着时间的流逝,灰尘团结在一起,成长为最终变成行星的大物体。

由于这些光盘非常遥远并且非常复杂,因此研究人员通常依靠计算机模拟来研究它们。

但是,模拟不能总是捕获所有细节或运行足够长的时间以显示一切的播放方式。这就是这项新的动手实验可以提供帮助的地方。

设置非常简单。它涉及两个透明的塑料缸,一个较小,放置在较大的塑料缸中。

使用水族馆设备将水泵入水箱中,并通过两个侧面旋转水的侧面喷嘴进入。

这种旋转流可以产生一个涡流(就像一个小龙卷风),从坦克的底部到达顶部。

在底部,一个中央孔允许水排出,模仿了在真实积聚盘中朝着恒星螺旋的方式。由此产生的龙卷风在太空中具有相同的拉力和旋转。

研究粒子如何在涡旋中移动,团队将微小的塑料珠掉入了水中。这些珠子漂浮在表面附近,然后沿漩涡电流。高速摄像机捕获了他们的运动,计算机程序跟踪了他们的路径。

有趣的是,这些珠子的运动遵循开普勒的两个行星运动定律 - 第1600年代首次制定的规则,以描述行星如何在太阳周围移动。