02.12 走!跟著朱諾看木星去

走!跟著朱諾看木星去

走!跟著朱諾看木星去

袁玉剛

木星,是太陽系中最大的行星。中國古代用“五行”命名已經發現的五個行星,因亮度第二而獲名。西方叫它朱庇特。朱庇特是羅馬神話中的一位天神。傳說朱庇特施展法力用雲霧遮住了自己。但是妻子朱諾卻能看透這些雲霧。木星雲遮霧繞,難見真容,隱藏了許多秘密。

2011年8月5日12時25分,美國宇航局(NASA)派朱庇特的妻子朱諾(朱諾號探測器)從美國佛羅里達州卡納維拉爾角升空,去看望朱庇特。2016年7月5日,朱諾飛達木星,繞木星飛行、觀察、拍照。

讓我們跟著朱諾一起看一看神秘的朱庇特的尊榮吧!

首先映入眼簾的就是木星的大氣環流。木星的大氣層分為對流層、平流層(320公里)、增溫層(1000公里)和散逸層。對流層的氨雲形成表面的13道平行於赤道的帶狀雲,被噴射氣流分隔著:赤道區(EZ,從南緯7°S至北緯7°N)、南北赤道帶(EB,18°)、南北熱帶區(TrZ,23°)、南北熱帶帶(TrB)、南北溫帶區(TZ)、南北溫帶帶(TB)、南北極區。

“區”是低溫的上升氣流;“帶”是高溫的下降氣流。赤道區是東向氣流(順行),赤道風速是赤道區最低的。赤道帶是最活躍的區域,強勁的東向氣流顯示出木星的狂暴和科學家無法解釋的超自旋(赤道部分的自轉週期比兩極地區快)。

眾所周知,地球大氣層通常分為5層:對流層 、平流層、中間層 、熱層 和逃逸層。大氣環流指以極地為中心並繞極地旋轉的緯向氣流,主要有平流層頂部的南北西風急流、平流層極夜西風急流和赤道東風帶急流。平流層頂部的西風急流速度最大,在北半球冬季,近於水平的急流中心在北緯27°的12公里高處;風速達到150~180m/s,甚至達到200m/s。夏季約在北緯42°的9~12公里。

關於大氣環流,科學家們解釋說:地球大氣環流的原動力是地球表面接受太陽輻射的非均勻性,很強的溫度梯度產生三圈環流;在科里奧利力作用下,三圈環流導致西風急流。

科學家們在1960年代提出木星大氣環流的淺灘模型;在1976年提出深層模型。但都只能解釋木星大氣環流的部分現象,不很理想。也許是木星大氣環流太狂暴,科學家們沒有把地球大氣環流的起因理論用到木星上,什麼三圈環流、科里奧利力的作用都沒有提。

難道同為太陽系行星,大氣環流的動力來源還不一樣嗎?

有一種旋渦理論可以解釋大氣環流。

在旋渦裡,中心旋渦力最大,剛體部分最外的角速度最大,向外的角速度就會降低,直至為零。旋渦力旋聚物質形成星球,固體、液體、氣體部分都在旋渦力的旋聚下向旋渦中心積聚。當然,粘滯力大的物質運動速度慢,容易滯留下沉而進入旋渦中心。於是,有了固體核心,有了大氣層。氣體依然在旋渦力的推動下公轉,形成大氣環流。赤道處氣流速度最大,向兩極減小。所以,從赤道向兩極有了明顯的分帶。由於木星固體殼層裡摩擦熱量的上湧,大氣層的氣體密度、溫度、顏色都不一樣,於是,就形成了壯觀的雲帶。

親愛的讀者,你也可以做個思考者,想一想為什麼會有這麼美麗的大氣雲帶呢?


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