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木星的大红斑怎么了?

2019年12月11日7:36 环球解密

    近年一些照片显示木星那个漂亮的大红斑似乎有被拆散的趋势,“脱落”下来的小小红色斑点四散开来,一些科学家开始担心,大红斑是不是在变小,以后会消失?

    木星大红斑与地球的大小对比示意图。

    发现细胞的英国物理学家胡克(Robert Hooke)最早在1665年发现了木星上的这块大红斑。直到1979年,人们通过两艘太空船近距离飞过木星拍摄的照片,才了解到那是一块漂浮在有地球几倍大的涡流之上的红色云层。但是同时,科学家将红斑区域与19世纪的照片对比,觉得只有当时的一半大,首次引发了红斑是不是会消失的顾虑。

    今年初,一些天文学家公布照片说,红斑开始“发散”,有几大块红云“剥落”离开了大红斑的主体。

    加州大学伯克利分校机械工程学教授马库斯(Philip Marcus)和同事,利用电脑模型和流体力学分析后认为红斑并无消失的风险。

    马库斯说,人们看到的红云比下面的涡流面积大,涡流才是这块红斑的实质所在。于是真正的问题是:红云面积的缩小是由于涡流的缩小造成的吗?马库斯说他们的研究认为,没有证据显示下面的涡流的大小或强度有任何变化。

    木星上的气旋与反气旋

    分析显示,木星大红斑旁边的涡流与它的相互作用对其影响很大。有的是反气旋,即旋转方向与木星自转方向相反的气旋;有的是普通气旋,即转向与木星自转同向。反气旋在照片上看起来颜色很亮,容易看到,而气旋通常只有一些条状云或完全没有云。

    如果木星上一些气旋没有云,如何知道那里有气旋呢?在过去一百多年里,天文学家的记录显示,一些云层覆盖的反气旋缓慢在木星上移动的时候,有时突然会改变速度。如果用它们与无云的气旋相遇,就能作出合理的解释。

    在这种理论基础上,马库斯的研究组还发现,两个反气旋相遇很容易就合并在一起,然而反气旋和气旋相遇却是互相排斥。他们发现,2019年初他们观测到大红斑出现“剥落”现象的时候,也观测到大红斑正和几个小的反气旋合并。

    不过,这些反气旋并不是立即被气旋“消化”掉,而是在红斑的边界地区产生一些“小疙瘩”,围着红斑转,缓慢转向中心地带。

    两个现象同时发生导致大红斑被撞出碎片

    研究组认为,2019年初是两个气象现象同时发生导致了红斑“剥落”的图像:上面提到的在红斑边界转悠的、未消化的小疙瘩,加上遇到一个或多个无云的气旋同时作用的结果。

    当一个大的反气旋与小的气旋相遇、在排斥之前,大的反气旋的边界还会产生一个停滞阶段,此时那里的风将突然地改道为与原先几乎垂直的方向。马库斯形容说,想象一下两个消防水管相对喷水,水流将会飞溅到周围。这应该就是木星上的云和未消化的小疙瘩发生的情况:“飞溅”到四周,产生剥落的小片云的效果。

    马库斯分析说,这两个气象现象在木星上都是正常现象,只是它们同时发生较为少见,但这并不影响大红斑的“健康”状况。

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