小红斑,小号

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


由于天文学是最古老的科学之一,经过几个世纪的观测,我们已经学到了很多。这种连续性也给了我们一个视角,使我们能够理解我们居住在一个渺小的星球上,这个星球是动态的,甚至是狂暴的太阳系的一部分。

以木星著名的旋风超级风暴为例,它被平淡地称为“大红斑”——尽管它绝非普通。这个令人难以置信的巨大旋风在木星汹涌的大气层中已经是一个显著的特征,持续了几个世纪,有时在良好的观测条件下,用后院的望远镜就可以看到。它的风速超过每小时250英里,几乎是地球的三倍大,估计已经有400多年的历史。

现在有了续集,我们有幸坐在前排观看这场可能被命名为:“大红斑之子”的事件,或者科学家们称之为“小红斑,小号”。父亲和儿子可以在这里这里看到。长期以来,我们的科学目光一直关注着最初的大红斑:乔瓦尼·卡西尼和罗伯特·胡克在17世纪60年代首次观测到它,此后它一直受到持续的仔细观察。今天的天文学家可以进行高度详细的测量,这是早期几代观测者只能梦想的事情,他们使用了诸如哈勃太空望远镜、凯克望远镜以及先锋号、旅行者号和伽利略号等太空探测器。我们已经观察它足够长的时间,注意到它处于不断变化的状态,甚至色调也在变化,然而,究竟是什么让这个红色的旋风运转仍然是一个谜。


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尽管在快速旋转的气态巨行星(例如土星上的风暴系统,以及最引人注目和出乎意料的是海王星上的风暴系统)的湍流大气中,已经出现过许多巨大的旋风风暴系统,但它们大多像地球上的飓风一样,是短暂的现象。木星大红斑大小的风暴令人惊叹之处在于它的寿命。事实上,旅行者2号于1989年8月发现的海王星“大黑斑”几年后就不再可见了。

“小号”重新聚焦了科学界和媒体对太阳系中最奇特的特征之一,以及对木星本身的关注。近来,在我们对太阳系外围的机器人访问中,似乎人们更多地关注的是关于奇妙的木星和土星卫星系统的发现,而不是行星本身。自从苏梅克-列维9号撞击木星,在1994年7月给木星大气层造成如此严重破坏,以及伽利略号探测器在1995年12月以自杀式数据收集任务冲入木星以来,这个巨大的星球本身就一直是关注的中心。

现在我们正在目睹这场新风暴的相对快速的诞生——至少在天文时间尺度上是“快速的”。小号的形成不是一夜之间发生的:它是木星大气层中发现的三种较旧的风暴类型“白色椭圆”的合并。它们在1998年开始的三年期间,发生了一场慢动作碰撞中相遇。其中较小且非常持久的两个白色椭圆已经被观察了大约90年,第三个出现在1939年。

新的飓风状风暴合并后,已经增长到大约是其年长者的一半大小;后者宽度约为地球的两倍,南北跨度约为7,500英里(约一个地球直径)。这两场风暴都随着木星的自转在经度上绕行星旋转,但在纬度上被锁定在南半球各自狭窄的带状区域内。最近,新合并的风暴已经呈现出其前辈的红棕色色调。在甲烷吸收带的近红外线下观察,这个新来的家伙与老家伙一样突出。观察者认为,这表明小号风暴像最初的大红斑一样,升起在主云层之上,并且颜色变化可能是从大气深处吸取的物质被紫外线太阳辐射化学改变的产物。

一些科学家认为,小号的形成是木星气候变化的体现;这场年轻的风暴位于更偏南的南纬34度的大气带中,早期的观测已经注意到,从赤道到南极的热量运动开始减缓。这个“”很可能会抑制热量混合,并导致赤道区域变暖和极地冷却。

由于本月木星与太阳处于冲日位置,现在是亲自观察这颗古老巨星的最佳时机。日落后,您可以在东南方的天空中找到它:它是现在夜空中最亮的物体(除了月球),像灯塔一样以-2.4星等闪耀,很难错过。如果您有双筒望远镜,或者更好的望远镜,请仔细观察。太阳系中最大的行星将作为一个世界而活跃起来。事实上,甚至像它自己的微型太阳系一样。您的注意力将被吸引到您将看到的四个伽利略卫星,它们在围绕行星的轨道上处于不同的位置。但请看看这个巨大的球体本身。根据您的观测条件和望远镜的大小,您可能会看到微弱的大气带,并且可能(如果它已旋转到视野中)看到大红斑。这就像第一次参观尼亚加拉大瀑布或黄石公园一样——您会发现自己把握住了它们的真实性和奇特的独特性。

当我们目睹木星上新风暴的诞生时,它证明了人类对宇宙持续观测数百年的价值。我们可能正在通过实时观察另一个风暴的增长,来了解大红斑——太阳系中最神秘的特征之一——是如何形成的。尽管小号可能是由不同的因素产生的,并且可能不会变得像大红斑那么大(由于喷射气流将其限制在比大风暴更窄的带状区域内),但我们将从它的诞生开始观看它的发展——如果它像它的前辈一样,我们可能会在未来的几代人中继续观看这对旋转的双人组。

图片来源:美国国家航空航天局欧洲航天局,I. de Pater 和 M. Wong(加州大学伯克利分校)

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