风暴肆虐太阳系

时间:2020-03-24 栏目:科学24小时

张唯诚

太阳系并不是一个平静的世界,那里每时每刻都刮着巨大的风暴。其中最为人们所熟知的风暴存在于木星的南半球,它的直径接近于地球的2倍,至少存在了三四百年,人们称它为“大红斑”。没有人知道它还会存在多长久,但有人推测它还将存在800年。

大红斑非常引人关注,它成了木星的标志性符号。然而这一回,人们将目光转向了太阳系的另一个星球——土星。从2018年至今,土星经历了一些奇怪的气候,望远镜图像揭示了一种新发现的风暴类型,它们在土星北极附近肆虐。

失败的大白斑

其实,人们早就关注到了土星风暴,那就是它巨大的白斑。那同样也是一个庞大的旋转着的风暴系统,可以持续数月。然而,此前人们只在土星上观测到2种类型的风暴,除了大白斑外,还有一种只有大白斑小1/10的风暴,直径约为2000千米。

2018年,一些新的图像引起天文学家们的关注,这些图像有些是业余天文学家拍摄的,其他部分则来自西班牙卡拉阿托天文台和美国宇航局的哈勃太空望远镜。西班牙巴斯克地区大学的行星科学家奥古斯丁·桑切斯·拉维加和他的同事们分析了数百幅这类图像后,发现了一种全新的土星风暴,它们属于中型风暴,存在于土星北极附近的大气中,持续的时间有长有短,最短的只有10天左右,最长的存在了214天。2019年10月21日,奥古斯丁·桑切斯·拉维加团队在《自然天文学》在线版上描述了这种新型的风暴。

土星风暴被认为是由水云引起的,这些水云存在于土星云几百千米以下的地方,研究这种风暴能让人们深入了解那些无法直接观测到的大气深层活动。但这一次,土星风暴的新类型给人们带来更多谜团。正如科学家们所说的,它留下的问题比给出的答案还要多。例如,目前人们对土星中型风暴究竟是如何形成的,后续又将演变的争论很是激烈。有人推测这些中型风暴可能是一个“失败的大白斑”。由于某种原因导致的能量不足,最终大白斑并没有形成,只好演变成了这种介于大白斑和小型风暴之间的中型风暴。而另一些科学家并不认同“失败的大白斑”这个观点,理由是在土星上,不同纬度的旋转气体往往会保持在自己的轨道上。因此,这些科学家认为,这些中型风暴是“完全不同的东西”。所以它们的起源以及它们与土星上其他天气现象的关系仍然是个谜。

远未摸透的风暴世界

土星风暴的新动向引起科学家们对太阳系风暴世界的更多关注。在太阳系中,气候和风暴现象只存在于有大气层的星球上。人们在太阳、多数行星和一些卫星上都发现了大气层,其中有些就存在着风暴。在土星、木星和地球上,大气中的喷流常常发展成旋流,地球上的龙卷风就是其中的一种,当然大红斑也属此类。然而,它们也给科学家们带来了很多疑团。例如,木星、土星、天王星和海王星等星球,它们与太阳之间的距离都比地球远,显然它们从太阳那里得到的能量就少。科学家们因此认为,这样的星球不可能产生比地球上更强烈的风暴。然而,事实却恰好相反,这些风暴通常比地球上强得多,这是非常令人费解的。

有一种解释是那里的热量更多地来自于星球本身,它们由内向外影响着星球的气候,同时也驱动着那里的风形成强劲风暴。

研究太阳系中的风暴现象有很多方法。例如,科学家们将一些探测装置从环绕星球运行的探测器中扔进星球的大气层里。假若一个星球上没有风,探测装置会在引力的作用下垂直下落;假若探测装置发生了偏斜,就表明探测器遇到了风,科学家们可以由此估算出风的速度和方向。使用这种方法,科学家们在金星、木星、土星,以及土星的衛星土卫六的云层中都发现了风以及风暴现象。

人们还有另一种研究太阳系中风暴现象的方法,即天文观测。例如,人们对木星大红斑就进行了持续400年的天文观测。观测和研究结果显示,“大红斑”是木星大气中一片快速旋转的风暴气旋,平均每6个地球日旋转一周。

进入新千年后不久,人们又相继发现了木星的“小红斑”和第三个“红斑”,前者仅为大红斑的一半大小,后者又只有“小红斑”的一半大小。它们的变化都被望远镜记录在案:“大红斑”在逐渐缩小。2008年7月3日前后,第三个“红斑”解体成了一些碎片。而“小红斑”的运动速度和规模则正在提升。到了2019年,科学家们发现“小红斑”的最大风速竟达到了614千米/小时,成了人们已知的太阳系中的最强风暴。

在太阳系中,星球上的风暴世界一直是人们最感兴趣的话题之一。科学家们希望通过研究太阳系中其他星球上的风暴世界,来进一步了解地球上的天气现象,这样的研究有助于人们预测风暴、干旱和其他发生在地球上的气象灾害。与此同时,这种研究也便于人们更好地预测地球和太阳系的未来。

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