感谢题主贡献的高质量话题,本文重点跟各位小伙伴们探讨一下为什么大红斑如此肆虐。
首先,让我们来了解一下木星的基本情况
木星和地球一样都是太阳系的八大行星之一。不过木星是一颗气态行星,它的化学成分更像太阳,主要由氢和氦组成。木星的质量巨大,达到了其它七大行星质量综合的2.5倍。所以它是一颗气态的巨大行星,我们能用光学望远镜看到的部分是木星大气中云层的顶部,那里的压强比地球表面略高些。由于木星自转速度是地球的9倍,所以木星的赤道部分更突出,两极更扁。
木星磁场十分强大,其背对太阳一面的磁场甚至延伸至土星轨道,它还有一个由很多碎片组成的环和超过79颗卫星,这种结构多像一个早期的小型星云啊。说到这里,我越发感觉木星真的就像是一个处于胎儿期的恒星了。
木星是不是拥有岩石核心现在是不得而知的,木星探测器也不可能登陆木星,只能说叫做钻入木星大气更合适,科学家认为,木星可能拥有一个金属氢形成的内核。是不是真的有,现在也是一无所知。但是,通过木星探测器,科学家们可以知道的是,木星大气外层按照维度分布为多个带状区域,这些区域的边界处容易出现乱流和风暴,其中大红斑就是最明显的例证。
木星大气层中的大红斑是一团激烈的沿逆时针方向运动的下沉气流,这个气流物质中含有大量的红磷化物,所以呈深褐色。
木星大红斑形成的原因
科学家们对于木星大红斑的成因有许多说法总结出来大概有四种:1、气流翻腾;2、热量喷射;3、气旋风暴;4、温度上升。老郭认为,是这四种力量的综合效果,包括温度、风速、气压等等必然与木星大红斑颜色的变化有着密切的联系。由于我们能看到的大红斑处于前面提到的云层,压力跟地球表面接近,所以,我们可以类比地球大气情况,对那里做一下分析。
一、在水平方向上的作用
由于木星质量大、转得快,木星的大气就会沿着维度的不同,被拉成一圈一圈的条带状,科学家共探测出17条这样的条带。我们可以脑补一下这个画面,木星是由17片转速不同的气体片片叠加起来的一个大气球。这个气态片片之间就会产生剧烈的摩擦,形成风暴。
二、在垂直方向上的作用
老郭认为,木星大气中的垂直运动力量可能是超乎我们的想象的。这方面的文章见诸报端的比较少,但我们能从地球上的龙卷风的成因、以及人类滑翔机飞行和鹰捕食时候利用上升气流盘旋得到一点启发。
地球上的龙卷风多发生在高温高湿的不稳定气团中。那里空气扰动得非常厉害,上下温度差相当悬殊。当地面上的温度约为30℃时,到8000米的高空时温度已降至-30℃。这种温度差使冷空气急剧下降,热空气迅速上升,上下层空气对流速度过快,从而形成许多小旋涡。当这些小旋涡逐渐扩大,再加上激烈的震荡,就容易形成大旋涡,就是龙卷风。
木星由于内部不同高度的大气的温差形成激烈的上下对流也不是什么奇怪的事情。相比于木星巨大的体积,这个能吞噬好几个地球的巨大涡旋根本不算什么。
三、支持老郭观点的观测证据
其一,木星表面-148℃的温度超出它目前从太阳获得的能量所能维持的温度。按照理论计算木星表面的温度应该是-168℃,1974年12月,“先驱11号”飞越木星测-148℃,测量值应该是比地球上理论计算值精确,其中20℃的差异只能理解为木星内部有热源。
其二,木星亮度有增亮的趋势,每年增加2%,每千年增加0.003个星等。如果木星是反射太阳光而发亮,那么随着太阳的演化,太阳本身亮度呈减弱的趋势,木星的亮度也是应该随着降低才对,这个结果已经被天文学家对金星、土星、水星的观测所证实。木星亮度增加只能是木星有内部热源并且呈增长之势。
总结
木星大红斑的成因应该是在木星水平方向上自旋造成的气体条带之间的摩擦作用,加上由于木星内部有热源形成的垂直温差带来强烈对流效应的共同作用下,形成了著名的木星大红斑。由于这个能量来自木星本身,所以可以支持很长的时间。
木星大红斑其实是木星上比地球都大的超级风暴,大概从16世纪开始就一直在旋转。相比之下,地球上有记录以来最长的风暴——1994年的约翰飓风只持续了31天。
木星表面最引人注目的大红斑大约20000公里长、12000公里宽,大约是地球的2到3倍。椭圆形边缘的风速可达680公里/小时。这场巨大的风暴最早记录于1831年,但可能最早发现于1665年。
大红斑为何肆虐不停,稳定而长寿,因为它“楔”在两个方向相反的气旋急流之间。
木星的气旋可以以超过每小时680公里的速度移动,所以它们会对任何突然出现的反气旋涡流——相对于行星自转相反方向旋转的风暴——施加巨大的力,这保持了“向漩涡中注入动力”。
地球不允许风暴持续数百年,因为与木星不同的是,地球表面没有被数万公里的大气层所覆盖。
从太空卫星上看。地球的动态大气与海洋和陆地等特征密切相关。地球也相对较小,旋转速度比木星慢(木星大约每10小时旋转一次)。这些因素塑造了我们世界的风暴。
但是大红斑和木星上其他长期存在的风暴不会永远持续下去。
在19世纪末,大红斑可能有木星经度30度那么宽。超过56000公里——是地球直径的四倍。当旅行者2号于1979年飞越木星,大红斑已经缩小到地球直径的两倍多一点。
现在大红斑的宽度大约是木星经度13度宽,只有地球的1.3倍,没有什么是永恒的。
那么按照这个速度,大红斑还有多少时间?
将在10到20年之后的某个时候,成为伟大的红色记忆。
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