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假如木星上有天氣預報，而你恰好居住在木星大紅斑的旁邊，那你聽到的天氣預報便可能是這樣的：“預計風暴將持續(xù)幾百年，風速每小時550千米?！?br>  天然實驗室 木星是太陽系最大的行星，看上去像一只彩繪的盤子，上面有與赤道平行的白色、黃色、紅褐色的條紋和暗紅色的斑塊。最大的斑塊位于木星的南半球，模樣像一只紅色的眼睛，直徑接近地球的2倍。其實這個被人們稱為“大紅斑”的斑塊，是太陽系中已知的最大風暴。自1665年卡西尼描述了它的存在以來，它便一直在那里，也就是說，這場風暴至少已經(jīng)持續(xù)了大約350年。它還要存在多長時間？這一直是一個不斷被爭論的話題。近來有人聲稱，這個大紅斑還將存在800年。  在太陽系中，風暴并不是木星的特產(chǎn)，其他星球也有。假如你有機會穿越金星的大氣層，便會遭遇每秒100米的強風，可能還會遇到閃電。在火星上，風暴時常裹挾著沙礫鋪天而來。海王星上的風甚至達到了每小時1400千米，和這種風比起來，地球上最強勁的颶風也只能算拂面的微風而已。  氣象學家僅僅研究地球上的天氣，而行星科學家則關注地球以外的其他星球，那里的天氣才是他們研究的對象。這種研究對地球而言同樣意義重大，它提供了與地球有關的種種答案，如地球的氣候會如何發(fā)展，氣候變暖會帶來怎樣的后果等。從這個意義上說，每個星球都是一座天然的實驗室，它們顯示了地球在各種情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)。毫無疑問，地球以外的其他星球為我們研究風提供了別樣的“實驗室”。 穿越大氣層 氣候和風只存在于有大氣層的星球上，在太陽系中，這樣的星球至少有12個。科學家們在太陽、多數(shù)行星和三顆衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)了大氣層。當然，風驅動它們的天氣系統(tǒng)是需要能量的。在地球上，這種能量來自太陽，太陽加熱了一些氣團，而另一些氣團則依然較冷，于是較熱的氣團便流向較冷的氣團，這就形成了風。  在太陽系中，地球離太陽不算遙遠，而更遠的星球從太陽那里得到的能量就少，按此推算，科學家們起先認為，這樣的星球不可能產(chǎn)生比地球上更為強勁的風。然而，當人們把一些探測器發(fā)射到了這些星球上時，他們驚呆了。 要探測其他星球上的風，科學家們需要將一些探測裝置扔進這些星球的大氣層中。假如一個星球上沒有風，探測器會在引力的作用下垂直下落。假如探測器發(fā)生了偏斜，就表明探測器遇到了風，科學家們據(jù)此可以估算出風的速度和方向。使用這種方法，人們在金星、木星以及土星的衛(wèi)星——土衛(wèi)六的云層中都發(fā)現(xiàn)了風。  使用上述方法和其他技術，科學家們還探測到，在木星的上層大氣中，風速約為每小時320千米，土星上層大氣的風速約為每小時1290千米，海王星上層大氣的風速約為每小時1450千米。  然而，盡管地球和火星離太陽比木星、土星和海王星都近，但其上層大氣的平均風速卻僅為每小時96千米。 和地球不一樣 海王星距離太陽如此遙遠，從那里看，太陽只是一顆明亮的星星而已，然而那里的風卻刮得如此猛烈，這真是令人費解。美國路易維爾大學的行星科學家蒂莫斯·道靈感嘆道：“這種現(xiàn)象和我們已知的常識發(fā)生了令人驚訝的矛盾。” 然而，風的謎團還不是僅此一樁。在地球上，你站得越高，風便越大，因而飛機遭遇的風比汽車大，山頂上的風比草原上的大，這種情況在金星和火星上也一樣。然而在土衛(wèi)六上，情況則發(fā)生了變化。2005年，當土星探測器“卡西尼號”把一個子探測器“惠更斯號”投向土衛(wèi)六的大氣中時，雖在上層大氣中發(fā)現(xiàn)了最強勁的風，但隨著降落，它卻感知不到風的存在了。當探測器在大氣層中下降到一半時，強風又開始了，而接近地面時，風又停息了。這種奇怪的現(xiàn)象在木星上也有?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，木星最強勁的風并不存在于大氣層的頂端，而是在大氣層的底部。對于這種現(xiàn)象，有一種解釋是，那里的熱量更多地來自于星球本身，它由內(nèi)而外影響著星球的氣候，同時也驅動著那里的風。  狂怒的風暴旋 隨著觀測技術的提高，人們發(fā)現(xiàn)在太陽系中，類似木星大紅斑的風暴并不是孤立的，天王星和海王星都有暗斑，土星則有巨大的白斑，它們同樣都是龐大的旋轉著的風暴系統(tǒng)。2006年秋天，“卡西尼號”在土星南極附近拍攝到一個狂怒的風暴旋，和大白斑不同的是，這個風暴有一個明顯的中心，一個“風暴眼”。風暴眼的內(nèi)壁是一堵由云層組成的“墻”，它的形態(tài)和地球上的颶風很相似，但卻比地球的颶風大好多倍，這是人們首次在地球以外的行星上看到了一個與地球颶風如此相似的風暴。  然而，最令人驚訝的風暴依然還是木星上的大紅斑。大紅斑的顏色至今還是個謎。有人認為，它的紅色來自于木星大氣中的紅硫化物，但也有人認為它是某種環(huán)境變化導致的結果，可能與溫度的變化很有關系。另一個謎題是，大紅斑怎么能存在這么長的時間，它還會持續(xù)多久呢？幾十年來，科學家們都在尋求答案。2013年11月，美國加利福尼亞大學菲利普·馬庫斯等兩位物理學家發(fā)表了他們的最新研究成果。他們的研究方式是使用數(shù)學運算和電腦模擬，在大紅斑中“引入”了垂直流動的氣流。這看上去有些匪夷所思，但這兩位科學家坦言，只有這樣才有可能解釋為什么大紅斑會存在這么長的時間。 長命大紅斑 一個風暴系統(tǒng)要持續(xù)存在，就必須不斷地得到能量的補充。在土星、木星和地球上，大氣中的噴流常常發(fā)展成旋流，地球上的龍卷風便是其中的一種，大紅斑也是，只不過它比地球上的龍卷風大得多而已。天文學家們曾經(jīng)認為，大紅斑是靠“吞噬”從噴流中甩出的較小旋流而獲得能量的。然而研究表明，如果僅是這樣，大紅斑便不足以維持很長時間，所以許多人認為，木星大紅斑要消失了。  然而，2013年11月，美國加利福尼亞大學菲利普·馬庫斯等兩位物理學家發(fā)表了他們的最新研究成果。他們的研究方式是使用數(shù)學運算和電腦模擬，在大紅斑中“引入”了垂直流動的氣流。這看上去有些匪夷所思，但這兩位科學家坦言，只有這樣才有可能解釋為什么大紅斑會存在這么長的時間。 當馬庫斯等人引入了垂直流動的氣流后，氣流便從大紅斑的頂部和底部流出來，它們“吞噬”附近的噴流，再進入到大紅斑中，如此循環(huán)往復著。由于垂直流動的氣流不斷地把大紅斑上面的熱氣流和下面的冷氣流重新帶入大紅斑中，而且附近的旋流也不斷地被這種運動帶入了大紅斑，因而大紅斑就能持續(xù)地得到能量。按照這兩位科學家的說法，大紅斑還將持續(xù)800年。不過哈勃太空望遠鏡的最新觀測顯示，這個大紅斑確實在縮小了。原因究竟是什么？我們還不得而知。 星球上的風暴世界一直是人們最感興趣的話題之一，還有很多謎題等待著人們?nèi)テ平?。科學家們希望通過破解這些謎題，來幫助人們解釋更多的天氣現(xiàn)象。這些研究有助于人們預測地球上的風暴、干旱和其他氣象災害。此外，地球的命運同樣牽動著人們的心弦。地球會像金星一樣變得炙熱如火嗎？還是像火星一樣變得異常寒冷呢？要回答這些問題，人們也需要關注太陽系的風暴世界。 |
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