大紅斑會消失么?
注意,大紅斑正在消失。木星最著名的大氣“景點”-大紅斑,多年來持續變小。上世紀60年代我還是個孩子的時候,透過我那塊6英寸厚的埃德蒙反光鏡木星的大紅斑清晰可見,足足有三個地球大,但現在已經嚴重縮水。
1880年法國藝術家、天文學家艾迪安.特魯弗諾繪制的木星
艾迪安.特魯弗諾在1880年11約1日繪制的木星圖中,可以看到木星衛星在木星上的投影,以及巨大的大紅斑。
在19世紀80年代,大紅斑就像一艘巨大的飛艇,在白色結晶狀氨云中滑翔,足足有40000公里(25000英里)寬。即使你使用8業余的觀測裝備,如小型反射天文望遠鏡在白天也可以清楚的看到。差不多100年后的1979年,大紅斑的南北尺寸基本未發生改變,但大紅斑的寬度減小為25000公里(15535英里),僅相當于2個地球直徑大小。天體攝影家達米安.皮馳利用WINJUPOS軟件連續且精確的測量了大紅斑的尺寸,結果顯示在過去10年大紅斑在持續變小:
2003年2月- 18,420公里(11,445英里)
2005年4月- 18000公里(11,184)
2010年9月- 17624公里(10951公里)
2013年1月- 16,954公里(10,534)
2013年9月- 15894km (9876)
2013年12月- 15302公里(9508)= 1.2地球直徑
旅行者1號拍攝的木星動圖,經重新處理后的高分辨率圖像,全屏可清楚看到旋轉的大紅斑。(資料來源:美國航天局/噴氣推進實驗室/比約恩·瓊森/伊恩·里根)
如果這些數據經得起專業人士的推敲,那么人們不禁要問大紅斑究竟還能存在多久呢?這也能解釋為什么在近年用小型天文望遠鏡已經很難觀測到大紅斑。是的,大紅斑在近100年不僅在變小而且近年顏色也變得更白了,近期業余的天文觀測者很難通過小型天文望遠鏡觀測到大紅斑。在觀測季節大紅斑呈現出較為明顯的紅色,但是除非當地有良好的觀測氣象條件并且刻意尋找,否則也很難發現。
由比約恩·瓊森重新處理的1979年旅行者1號拍攝的大紅斑照片顯示了驚人的豐富細節。這是一個巨大且存在很長時間的風暴。巨大的風暴位于木星南半球相反的急流之間。資料來源:美國航天局。
大紅斑不只是在變小,其旋轉速度也在增加。根據以往文獻記載,其轉動周期為6天。而約翰·羅杰斯(英國天文學會)在2012年發表的一篇關于大紅斑變遷的論文中指出,在2006~2012年間大紅斑在穩定的縮小,轉動周期也縮短到4天。當大紅斑收縮時如滑冰運動員收攏雙臂增加旋轉速度一樣,似乎在通過增加旋轉速度保持角動量。
1665年卡西尼繪制的大紅斑圖
這副卡西尼的畫作展現了1665年至1677年間大紅斑的一個大概情況(南方朝上)。亞米迪·吉列明1887年在《大地-天空》上說這與當時的大紅斑大小和形狀差不多。
羅杰斯估計大紅斑2014年風速達到300公里每小時,而在2006年風速僅250公里每小時左右。盡管它的周長變小了,但這次木星颶風的風力比以往任何時候都要強勁。更有趣的是,大紅斑在1713年到1830年間如同完全消失了一般,直到1831年才有相關記錄重新出現,成為一個長長的、蒼白的“空洞”。根據羅杰斯的說法,那個時代沒有任何關于大紅斑的信息。如果大紅斑一直存在,不可能沒有一點關于它的信息都沒有。這就引出一個有趣的問題,在1831年發現的這個“空洞”是在1831年重新出現的還是卡西尼在1665年發現的那個呢?
14幀的動畫顯示了木星大氣的循環周期,跨度為24個木星日,也就是大約10個地球日。時間的流逝加快了60萬倍。資料來源:旅行者1號/美國航天局。
很明顯,大紅斑在不停的變大或變小,但究竟是什么讓它持續存在呢?在木星的動蕩環境下,它應該在短短幾十年里消失。但哈佛大學的博士后研究員派德姆·馬瑞杰及和加州大學伯克利分校流體動力學教授菲利普·馬庫斯新建立了一個模型可能有助于解釋它超長的壽命。目前來看,至少有三個因素在起作用:
*木星沒有陸地。地球上颶風在登陸后很快就會消失。在木星上一旦形成大風暴,它能比地球上的颶風持續更長的時間。
*吞噬和被吞噬:像大紅斑這么大的風暴可以“吞噬”掉其他小風暴并吸收掉其能量。
*在馬瑞杰和馬庫斯的模型中,如果風暴能量減少其內垂直方向的風將通過交換內外冷熱氣流恢復其能量。同時,他們的模型還預測大紅斑將通過徑向風或匯聚風的方式從臨近的氣旋中吸收氣體到自己的中心。這些能量將維持大紅斑的存在。
2014年2月1日,大白斑的照片(也被稱為小紅斑)。這是在木星上新發現的一個重要風暴,位于西經332°。這個風暴有大紅斑一半大小。資料來源:克里斯托弗
如果大紅斑繼續縮小那么“大”將名不副實。同時,擁有大紅斑一半大小的大白斑(別稱“小紅斑”)正在等待上位時機。大白斑位于木星南溫帶,與大紅斑分別位于木星的兩側。大白斑是在1998年至2000年間三個小一點的風暴合并而成。大白斑與大紅斑是否會有激烈競爭或碰撞?我們將拭目以待。
由保羅拍攝的木星大氣運動的延時鏡頭。每一張圖都是由11英寸和14英寸望遠鏡拍攝的4-6張照片拼接而成。
作者: universetoday
FY: 大衛高怕飛
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