木星大氣層
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木星的大氣層是太陽系內最大的行星大氣層,主要由和太陽的比例大致相当的氢气和氦气構成,其他包括甲烷、氨、硫化氫和水等化学成分丰度极低。由于水被观测到的含量较少,因此通常被认为只存在于大气层深处。氧、氮、硫和惰性氣體的豐度约为太陽的三倍[2]。
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木星的大气层缺乏明确的下边界,它的下层逐渐变化为行星内部的液体[3]。大气层由低到高依次分为為對流層、平流層、增溫層和散逸層,各層都有不同的溫度梯度特征[4]。位于最底部的對流層是一个由氨、硫氢化铵和水组成的複雜的雲雾系統[5]。位于可見的木星表面的高层氨云形成12个平行於赤道的纬向区域,並且被稱為噴流的强纬向氣流(風)所分隔,表现出大气层超旋转现象。這些纬向区域的颜色各不相同,较暗的区域稱為帶(belt),而较亮的区域稱為區(zone)。區的溫度比带低,其中多为上升气流,而帶则以下降气流为主[6]。通常认为區中较浅的颜色是由氨冰形成的,但还没有明确了解形成顏色較深的帶的物质[6]。这些带状结构和喷流的形成机理尚未被完全解释,不过目前存在几类模型,如淺水模型(shallow model)和深層模型(deep model)[7]。
木星的大氣層表现为大量且广泛的大气活動,包括波段不稳定、涡旋(氣旋和反氣旋)、風暴和閃電[8]。涡旋通常呈现为巨大的紅色、白色或棕色的圆形或椭圆形斑點,最大的兩個斑点是大红斑(GRS)[9]和也呈紅色的椭圆形BA[10]。這兩個和許多其他的大斑點都是反氣旋。較小的反氣旋往往表现为白色。涡旋是较为浅层的结构,深度不會超過數百公里。位於南半球的大紅斑,是太陽系中已知最大的涡旋,它足以容纳两到三个地球,並且已經存在了至少300年。椭圆形BA在大紅斑的南邊,大小是大紅斑的三分之一,是在2000年由3個白色的橢圓合併形成的[11]。
木星上有威力強大、經常伴著閃電的风暴,是由大气中的潮湿对流以及水的蒸发与凝结带来的。在风暴中大气呈现剧烈的上升气流,从而形成明亮而稠密的云层。木星上的雷击强度是地球上的数百倍,而这一切可能与以水为主要成分的云有关[12]。朱诺号最近的观测表明,木星的雷击发生在水云的高度(3-7巴)以上[13],其中,下落的液态氨水滴与冰粒之间的摩擦形成的电离可能会产生高空闪电[13]。 之前在1巴以上260公里处的高度也观测到过中高层大气放电[14]。