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木星最引人注目的標誌要算是大紅斑了,這是17世紀60年代法國天文學家卡西尼(1625~1712)發現的。此後,不少天文學家對大紅斑進行過時斷時續的觀測,但一直未對其給以太多的注意。到了19世紀,人們未見到大紅斑有任何削弱的跡象,這才成為愈益令人矚目的現象。
木星大紅斑位於赤道南側,呈蛋圓形,長達2萬多千米,寬約1.1萬千米,可以輕鬆地裝下3個地球。當科學家認識到木星沒有固態的表面後,便肯定大紅斑不是木星上的山峰或高原,而是大氣中產生的現象。
大紅斑的經度圍繞木星運轉而變化,而緯度保持不變。大紅斑一般保持鮮紅而略帶棕色,有時較為暗淡且模糊。「旅行者號」探測器揭示了大紅斑的真相,原來它是木星大氣中特大的漩渦,由於氣旋中含有紅磷化合物,故呈現紅色。
這個漩渦至少未見衰減地逆時針旋轉了300多年,它究竟始於何時,無人知曉。進一步觀測表明,大紅斑上面和下面的風以100米/秒的速度相向刮過,但大紅斑的運動速度只有每秒幾米。大紅斑夾在兩股高速氣流之間,好比搓在兩個手掌之間的滾珠。
由於木星自轉很快,在慣性和離心力的作用下,木星大氣成一個扁球形,所以木星大氣的條紋也沿赤道伸展。
2023年,美國加利福尼亞大學的兩位科學家提出大紅斑是一個龐大孤子的假說。孤子現象是由一位名叫羅素的人於2023年偶然遇見的,羅素最初把他的發現稱為「平動波」,現在被稱為孤子波。孤子波在任何地方物理量都沒有陡峭的變化,而且不會彌散,它實際上是流體力學的一個解。
20世紀60年代初,通過計算機計算及實驗,證實了孤子波相互碰撞以後,兩個孤子波完整地復現。可見孤子波似乎是一種「孤立」的客體,因此人們又把孤子波稱為孤子。孤子有兩種形式:
一種叫做e孤子或凸波;另一種叫做d孤子或凹波,是一類反孤子。大氣孤子不僅在地球大氣中可以觀測到,在其他行星上也可以觀測到。早在幾十年前人們就已知道木星大氣有一個重要的特徵,即南熱帶低氣壓,它看來像一個d孤子。
19世紀50年代這一低氣壓區開始靠近大紅斑,進入大紅斑後便消失了,然而卻在大紅斑的另一邊保持著原來的形狀像變魔術似的又出現了。於是科學家提出一種關於大紅斑模型:大紅斑是一個陷於兩個d孤子之間的龐大的e孤子。
按這一模型,大紅斑的位置並不很深,它漂浮在木星大氣的上面。後來通過計算機模擬和用快速旋轉的水桶實驗證實:由於快速旋轉的木星,造成了有適宜條件的切變風,因而在大紅斑附近會偶然形成小漩渦,這樣就可以補充大紅斑因摩擦而消耗的能量和因對流而減少的質量,逐步揭示了大紅斑長壽的祕密。
例如,2023年人們從地面觀測到木星北半球出現一個小紅斑,十幾個月後,「先驅者10號」探測器飛掠木星時發現它已向大紅斑靠近。一年後,「先驅者11號」探測器經過木星時,這個小紅斑已無影無蹤了。
木星的那個「大紅斑」是怎麼回事?
2樓:匿名使用者
大紅斑是木星的一個特徵。它大到足以圈下三個地球。2023年人們對這塊大紅斑作了首次描述,300多年來,人們一直在觀察它。
它已經改變了顏色和形狀,但它卻從來沒有完全消失過。目前普遍認為,它是木星上層大氣中一次持久的風暴
木星和其他氣態行星表面有高速颶風,並被限制在狹小的緯度範圍內,在連近緯度的風吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學成分與溫度變化造成了多彩的地表帶,支配著行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區(zones),暗的叫作帶(belts)。
這些木星上的帶子很早就被人們知道了,但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號飛船第一次發現。伽利略號飛船發回的資料表明表面風速比預料的快得多(大於400英里每小時),並延伸到根所能觀察到的一樣深的地方,大約向內延伸有數千千米。木星的大氣層也被發現相當紊亂,這表明由於它內部的熱量使得颶風在大部分急速運動,不像地球只從太陽處獲取熱量。
木星表面雲層的多彩可能是由大氣中化學成分的微妙差異及其作用造成的,可能其中混入了硫的混合物,造就了五彩繽紛的視覺效果,但是其詳情仍無法知曉。
色彩的變化與雲層的高度有關:最低處為藍色,跟著是棕色與白色,最高處為紅色。我們通過高處雲層的洞才能看到低處的雲層。
木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉(這個發現常歸功於卡西尼,或是17世紀的robert hooke)。大紅斑是個長25,000千米,跨度12,000千米的橢圓,總以容納兩個地球。其他較小一些的斑點也已被看到了數十年了。
紅外線的觀察加上對它自轉趨勢的推導顯示大紅斑是一個高壓區,那裡的雲層頂端比周圍地區特別高,也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有。目前還不清楚為什麼這類結構能持續那麼長的一段時間。
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木星大紅斑是木星表面的特徵性標誌,是木星上最大的風暴氣旋,長約25000千米,上下跨度12000千米,每6個地球日按逆時針方向旋轉一週,經常捲起高達8千米的雲塔。自從17世紀天文學家首次觀測到此風暴,大紅斑至少已存在200到350年。它已經改變了顏色和形狀,但卻從來沒有完全消失過。
這個大紅斑的位置並不是固定不變的,而是在不斷地移動。木星的大紅斑大致位於南緯23°處,它的南北寬度經常保持在14000千米,東西方向上的長度在不同時期有所變化,最長時達40000千米左右,一般長度在20000~30000千米。
在大紅斑中心部分有個小顆粒,是大紅斑的核,其大小約幾百公里。這個核在周圍的反時針漩渦運動中維持不動。大紅斑的壽命很長,可維持幾百年或更長久。
根據觀測結果顯示,科學家發現木星大紅斑中紅色最明顯的區域印證了冷風暴系統內部存在熱核心的理論;而觀測影象中風暴邊緣深色的線條顯示出風暴爆發所釋放出的氣體正在向星球的內部漫延。
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