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大红斑

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伽利略号于1996年拍摄到的木星大红斑。
伽利略号于1996年拍摄到的木星大红斑。
地球和大红斑的大小比较
地球和大红斑的大小比较

大红斑(英语:Great Red Spot,缩写简称GRS)是一个在木星赤道以南22°存在很久的巨大反气旋风暴。自1830年开始,已经被持续观测了189年。但在1665年-1713年间已有观察的纪录,也有可能是相同的风暴,如此表示它已经持续存在至少350年[1][2][3]。这样的风暴类木行星的大气扰动中并不少见。

性质

大红斑是逆时针旋转的,周期大约是6地球日[4],或14个木星日。它的直径是东西长24,000–40,000公里,和南北宽12,000–14,000公里,大到足以放进2至3个地球。在2004年初,大红斑在经度的方向上只有一个世纪前的一半大小,而之前它的直径是40,000公里,若以目前的速率继续缩减,它在2040年将变成圆形,但是由于邻近喷射气流的畸变作用,这是不太可能发生的事[5]。人们不知道大红斑会持续存在多久,或者是否是波动变化的正常结果[6]

红外线的长期资料显示大红斑在这颗行星上比其它云彩更大且更冷(也意味着,高度较高)[7],大红斑的顶大约在周围的云层之上8km,而且,仔细的追踪大气中的特征,回溯至1966年—,显露了大红斑是逆时钟旋转的,并且从旅行者1号飞掠时拍摄的第一部微速摄影的影片获得证实[8]。这个斑点在空间中的位置由一个在它南方温和的东向喷射气流(顺行)和在它北方的一个非常强的西向气流(逆行)限制着[9],可是环绕大红斑边缘的风的尖峰速度大约是120米/秒(430公里/小时),内部的流动似乎是停滞的,只有少许的流入或流出.[10]。斑点的自转速度随着时间在减缓,或许是他的大小稳定减少的直接结果[11]

在观测上,大红斑的纬度是非常稳定的,典型的变化只在1度的范围内变动。但是,它的经度却是恒定的在变化著[12][13],因为木星在不同纬度上的转速是不同的,天文学家为不同的纬度定义了三个系统。系统II用在纬度超过10°之处,是依据大红斑的平均转速9小时55分42秒为基准定义的[14][15]。尽管如此,在19世纪初期,大红斑至少有10次 "领先" 系统II,它的飘移速率多年来有着显著的变化,并且曾与明亮的南赤道带连结在一起,在南热带的干扰下出现或消失[16]

大红斑呈现红色的原因尚不是很清楚,实验室的实验支持的理论,假设颜色是由复杂的有机分子,像是红磷或其它的硫化物造成的。大红斑的颜色也有巨大的变化,从红砖的红色到苍白鲑鱼红,甚至是白色。斑点偶尔会“消失”,但都出现在陷入南赤道带时,显然是因为红斑的凹陷造成。红斑与南赤道带结合时会明显可见,当赤道带是明亮的白色时,斑点倾向于暗色;而黑暗时,斑点通常是明亮的。斑点黑暗或明亮的变化并没有规则的周期性,例如在1997年之前的50年当中,在1961–66, 1968–75, 1989–90, and 1992–93,大红斑都是黑暗的[1]

大红斑不可以和卡西尼-惠更斯号探测器在2000年经过时在木星的北极观察到的大黑斑混淆[17]。并且要注意在海王星也有一个称为大黑斑的特征,后者是旅行者2号在1989年发现的影像,并且比较像是大气层的一个大气孔而不是风暴,而且在1994年以后就不存在了(虽然在北半球又曾经出现一个相似的斑点)[18]

对大红斑的研究

旅行者1号于1979年接近木星时拍摄的缩时摄影影片(36000倍速),可明显看出木星云带的运动和大红斑的旋转情形
旅行者1号于1979年接近木星时拍摄的缩时摄影影片(36000倍速),可明显看出木星云带的运动和大红斑的旋转情形

第一位看见大红斑的人一般被认为是罗伯特·虎克,他在1664年描述木星上的这个斑点;然而,虎克所描述的斑点是在不同的区带上(北赤道区,但目前的位置在南赤道带)。较令人信服的是乔凡尼·卡西尼在次年描述的一个永久的斑点[19],卡西尼的斑点从1665年-1713年,在可见光的波段下断断续续的被观测著[20]

现在展示在梵蒂冈的一片是1700年的Donato Creti英语Donato Creti帆布上,有着涉及木星上班点的小奥秘[21][22]。它是一系列描绘不同被放大的星空部分版画的一部分,是意大利人在各种各样场合作为背景的场景;所有的这些都是在天文学家Eustachio Manfredi英语Eustachio Manfredi监督下创造的,具有一定的正确性。Creti的绘画是最早知道对大红斑是红色的描述。在1800年后期之前,不再有对木星大红斑的正式描述[22]

当前对大红斑的第一笔记录始自1830年代之后,并且在1879年之后才有较显著的影像,从17世纪被发现之后,到1830年有长达118年的空白没有被观测的纪录。原来的斑点是否消散并改变重组了,是否退了色,或者只是简单的观测上的贫乏,都无从得知[1]。古老的斑点只有短暂的观测史,只是现在斑点的慢动作,要确认它们的身份是不太可能的[21]

在1979年2月25日,当旅行者1号太空船以920万公里的距离掠过木星时,首度将大红斑清晰的影像传送回地球,可以看清楚160公里大小的横断面。西边(左边)有着五颜六色、波浪般的云彩模式,是大红斑活跃的区域,那里被观察到非常复杂和多变的云彩运动[23]

参见

资料来源

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Beebe (1997), pp. 38–41.
  2. ^ Staff. Jupiter Data Sheet – SPACE.coma. Imaginova. 2007 [2008-06-03]. 
  3. ^ Anonymous. The Solar System - The Planet Jupiter – The Great Red Spot. Dept. Physics & Astronomy – University of Tennessee. [2015-08-30]. 
  4. ^ Smith et al. (1979), p. 954.
  5. ^ Irwin, 2003, p. 171
  6. ^ Beatty (2002)
  7. ^ Rogers (1995), p. 191.
  8. ^ Rogers (1995), pp. 194–196.
  9. ^ Beebe (1997), p. 35.
  10. ^ Rogers (1995), p. 195.
  11. ^ Rogers, John. Interim reports on STB (Oval BA passing GRS), STropB, GRS (internal rotation measured), EZ(S. Eq. Disturbance; dramatic darkening; NEB interactions), & NNTB. 英国天文协会. July 30, 2006 [2007-06-15]. 
  12. ^ Reese and Gordon (1966)
  13. ^ Rogers (1995), 192–193.
  14. ^ Stone (1974)
  15. ^ Rogers (1995), pp. 48, 193.
  16. ^ Rogers (1995), p. 193.
  17. ^ Phillips, Tony. The Great Dark Spot. Science at NASA. March 12, 2003 [2007-06-20]. 
  18. ^ Hammel et al. (1995)
  19. ^ Rogers (1995), p. 6.
  20. ^ Rogers (2008), pp.111–112
  21. ^ 21.0 21.1 Rogers (1995), p. 188
  22. ^ 22.0 22.1 Hockey, 1999, pp. 40–41.
  23. ^ Smith et al. (1979), pp. 951–972.
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