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1 # 郭哥聊科學
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2 # 軍機處留級大學士
木星大紅斑其實是木星上比地球都大的超級風暴,大概從16世紀開始就一直在旋轉。相比之下,地球上有記錄以來最長的風暴——1994年的約翰颶風只持續了31天。
木星表面最引人注目的大紅斑大約20000公里長、12000公里寬,大約是地球的2到3倍。橢圓形邊緣的風速可達680公里/小時。這場巨大的風暴最早記錄於1831年,但可能最早發現於1665年。
大紅斑為何肆虐不停,穩定而長壽,因為它“楔”在兩個方向相反的氣旋急流之間。
木星的氣旋可以以超過每小時680公里的速度移動,所以它們會對任何突然出現的反氣旋渦流——相對於行星自轉相反方向旋轉的風暴——施加巨大的力,這保持了“向漩渦中注入動力”。
地球不允許風暴持續數百年,因為與木星不同的是,地球表面沒有被數萬公里的大氣層所覆蓋。
從太空衛星上看。地球的動態大氣與海洋和陸地等特徵密切相關。地球也相對較小,旋轉速度比木星慢(木星大約每10小時旋轉一次)。這些因素塑造了我們世界的風暴。
但是大紅斑和木星上其他長期存在的風暴不會永遠持續下去。
在19世紀末,大紅斑可能有木星經度30度那麼寬。超過56000公里——是地球直徑的四倍。當旅行者2號於1979年飛越木星,大紅斑已經縮小到地球直徑的兩倍多一點。
現在大紅斑的寬度大約是木星經度13度寬,只有地球的1.3倍,沒有什麼是永恆的。
那麼按照這個速度,大紅斑還有多少時間?
將在10到20年之後的某個時候,成為偉大的紅色記憶。
感謝題主貢獻的高質量話題,本文重點跟各位小夥伴們探討一下為什麼大紅斑如此肆虐。
首先,讓我們來了解一下木星的基本情況木星和地球一樣都是太陽系的八大行星之一。不過木星是一顆氣態行星,它的化學成分更像太陽,主要由氫和氦組成。木星的質量巨大,達到了其它七大行星質量綜合的2.5倍。所以它是一顆氣態的巨大行星,我們能用光學望遠鏡看到的部分是木星大氣中雲層的頂部,那裡的壓強比地球表面略高些。由於木星自轉速度是地球的9倍,所以木星的赤道部分更突出,兩極更扁。
木星磁場十分強大,其背對太陽一面的磁場甚至延伸至土星軌道,它還有一個由很多碎片組成的環和超過79顆衛星,這種結構多像一個早期的小型星雲啊。說到這裡,我越發感覺木星真的就像是一個處於胎兒期的恆星了。
木星是不是擁有岩石核心現在是不得而知的,木星探測器也不可能登陸木星,只能說叫做鑽入木星大氣更合適,科學家認為,木星可能擁有一個金屬氫形成的核心。是不是真的有,現在也是一無所知。但是,透過木星探測器,科學家們可以知道的是,木星大氣外層按照維度分佈為多個帶狀區域,這些區域的邊界處容易出現亂流和風暴,其中大紅斑就是最明顯的例證。
木星大氣層中的大紅斑是一團激烈的沿逆時針方向運動的下沉氣流,這個氣流物質中含有大量的紅磷化物,所以呈深褐色。
木星大紅斑形成的原因科學家們對於木星大紅斑的成因有許多說法總結出來大概有四種:1、氣流翻騰;2、熱量噴射;3、氣旋風暴;4、溫度上升。老郭認為,是這四種力量的綜合效果,包括溫度、風速、氣壓等等必然與木星大紅斑顏色的變化有著密切的聯絡。由於我們能看到的大紅斑處於前面提到的雲層,壓力跟地球表面接近,所以,我們可以類比地球大氣情況,對那裡做一下分析。
一、在水平方向上的作用
由於木星質量大、轉得快,木星的大氣就會沿著維度的不同,被拉成一圈一圈的條帶狀,科學家共探測出17條這樣的條帶。我們可以腦補一下這個畫面,木星是由17片轉速不同的氣體片片疊加起來的一個大氣球。這個氣態片片之間就會產生劇烈的摩擦,形成風暴。
二、在垂直方向上的作用
老郭認為,木星大氣中的垂直運動力量可能是超乎我們的想象的。這方面的文章見諸報端的比較少,但我們能從地球上的龍捲風的成因、以及人類滑翔機飛行和鷹捕食時候利用上升氣流盤旋得到一點啟發。
地球上的龍捲風多發生在高溫高溼的不穩定氣團中。那裡空氣擾動得非常厲害,上下溫度差相當懸殊。當地面上的溫度約為30℃時,到8000米的高空時溫度已降至-30℃。這種溫度差使冷空氣急劇下降,熱空氣迅速上升,上下層空氣對流速度過快,從而形成許多小旋渦。當這些小旋渦逐漸擴大,再加上激烈的震盪,就容易形成大旋渦,就是龍捲風。
木星由於內部不同高度的大氣的溫差形成激烈的上下對流也不是什麼奇怪的事情。相比於木星巨大的體積,這個能吞噬好幾個地球的巨大渦旋根本不算什麼。
三、支援老郭觀點的觀測證據
其一,木星表面-148℃的溫度超出它目前從太陽獲得的能量所能維持的溫度。按照理論計算木星表面的溫度應該是-168℃,1974年12月,“先驅11號”飛越木星測-148℃,測量值應該是比地球上理論計算值精確,其中20℃的差異只能理解為木星內部有熱源。
其二,木星亮度有增亮的趨勢,每年增加2%,每千年增加0.003個星等。如果木星是反射太Sunny而發亮,那麼隨著太陽的演化,太陽本身亮度呈減弱的趨勢,木星的亮度也是應該隨著降低才對,這個結果已經被天文學家對金星、土星、水星的觀測所證實。木星亮度增加只能是木星有內部熱源並且呈增長之勢。
總結木星大紅斑的成因應該是在木星水平方向上自旋造成的氣體條帶之間的摩擦作用,加上由於木星內部有熱源形成的垂直溫差帶來強烈對流效應的共同作用下,形成了著名的木星大紅斑。由於這個能量來自木星本身,所以可以支援很長的時間。