被調(diào)包的“大紅斑”

1665年，在與木星大紅斑同緯度的木星表面，意大利天文學(xué)家卡西尼發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大大的橢圓形暗色斑，他稱其為“永恒斑”。他與當(dāng)時(shí)的其他天文學(xué)家持續(xù)觀測(cè)永恒斑，但到了1713年，他們?cè)僖沧粉櫜坏剿Ｖ钡?831年之后，科學(xué)家才再次在永恒斑所在緯度發(fā)現(xiàn)了一個(gè)清晰的橢圓斑，這便是今天所知的木星大紅斑。

由于對(duì)木星表面斑塊的觀測(cè)并非連續(xù)，因此長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界對(duì)木星大紅斑是否就是卡西尼當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的永恒斑一直有爭(zhēng)議。而在近期的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家使用年代從 17世紀(jì)中期開(kāi)始的觀測(cè)資料，分析永恒斑的大小、結(jié)構(gòu)和位置改變。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，木星大紅斑的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度在1879年為3.9萬(wàn)千米，而目前只有1.4萬(wàn)千米，并且它還變得更圓了。通過(guò)對(duì)永恒斑和木星大紅斑的大小和運(yùn)動(dòng)情況的測(cè)量，科學(xué)家認(rèn)為，永恒斑并不是木星大紅斑，而且永恒斑很可能已在 18世紀(jì)中期到19世紀(jì)之間就消失了。

木星大紅斑

木星大紅斑是一個(gè)巨大的大氣渦旋，其直徑與地球直徑基本相等。木星大紅斑也是太陽(yáng)系中已知最大的行星渦旋，其外圍風(fēng)速為450千米/小時(shí)。木星大紅斑呈明顯的紅色，是因?yàn)槟拘谴髿鈱又懈鞣N化合物。與木星大紅斑相比，木星其他區(qū)域都黯然失色。幾百年來(lái)，科學(xué)家對(duì)木星大紅斑非常感興趣，部分原因是它足夠大，哪怕用小型望遠(yuǎn)鏡也能觀測(cè)它。

木星大紅斑是怎樣形成的？

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，多艘空間飛行器探索了木星大紅斑這一氣象學(xué)現(xiàn)象。最近，木星飛行器的觀測(cè)表明，木星大紅斑其實(shí)很淺。

木星大紅斑是一個(gè)巨大的渦旋。為了探索這個(gè)渦旋的形成，科學(xué)家最近運(yùn)用超級(jí)計(jì)算機(jī)，對(duì)有關(guān)木星大氣層淺渦旋行為的三個(gè)模型進(jìn)行模擬。第一個(gè)模型是，木星大紅斑可能形成于一場(chǎng)巨大的超級(jí)風(fēng)暴，這樣的風(fēng)暴在土星上也曾被觀測(cè)到。第二個(gè)模型是，木星大紅斑可能形成于由風(fēng)切變產(chǎn)生的多個(gè)較小渦旋的合并，風(fēng)切變?cè)醋云叫羞\(yùn)動(dòng)、但方向相反的強(qiáng)風(fēng)流。第三個(gè)模型是，木星大紅斑可能形成于一種風(fēng)的不穩(wěn)定性，這種不穩(wěn)定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)拉長(zhǎng)的大氣囊，而木星大紅斑很像是這樣的氣囊。

模擬結(jié)果表明，雖然在前兩個(gè)模型中會(huì)形成一個(gè)像木星大紅斑那樣的反氣旋，但這些反氣旋與木星大紅斑在形狀和動(dòng)力學(xué)特征方面明顯不同。而氣囊模型所產(chǎn)生的“原大紅斑”會(huì)隨著時(shí)間推移而變小，這與木星大紅斑的變化情況非常吻合。

未來(lái)的探索將查明木星大紅斑逐漸變小、變穩(wěn)定背后的物理學(xué)機(jī)制，還將預(yù)測(cè)木星大紅斑在達(dá)到一定的規(guī)模限制后，是否會(huì)像永恒斑那樣可能會(huì)分解、消失，或者木星大紅斑是否會(huì)長(zhǎng)期穩(wěn)定。