七十年来通过旋转对流实验探索行星内部

许多行星的内部主要由流体层组成。当这些层受到超绝热温度或成分梯度的作用时，湍流对流传递热量和动量。此外，行星是快速旋转体。因此，支撑行星演化的关键过程——磁动力学、流动模式等——是旋转对流。由于行星内部无法直接观察，实验提供了物理上一致的模型，对于指导我们的理解至关重要。如果我们能够完全理解实验模型，我们最终可能完全理解原始模型。复制与行星内部相关的旋转热对流具有特定挑战，例如：要模拟与温度梯度平行的行星中心重力场。三类实验解决了这一挑战。一种方法是使用替代的中心力场，例如电力。这类实验虽然强度较弱，需要送往太空。另一种方法是通过快速旋转装置，使得离心力超过地球的重力。这模仿了行星的赤道区域。最后，通过使用实际实验室重力与旋转轴一致，获得对极地区域的见解。这些实验在过去七十年间不断得到改进。我们回顾了它们的演变，从早期的观察对流模式的起始，到太空中的中心力场实验、液金实验，再到最新的在高场磁场中的硫酸中进行的旋转磁对流的光学速度映射。我们展示了创新的实验设计和新兴的实验技术如何推动了我们的理解，并为行星内部，包括地球的液态金属外核，描绘了更真实的图景。