大紅斑

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伽利略號於1996年拍攝到的木星大紅斑。
地球和大紅斑的大小比較

大紅斑(英語:Great Red Spot,縮寫簡稱GRS)是一個在木星赤道以南22°存在很久的巨大反氣旋風暴。自1830年開始,已經被持續觀測了189年。但在1665年-1713年間已有觀察的紀錄,也有可能是相同的風暴,如此表示它已經持續存在至少350年[1][2][3]。這樣的風暴類木行星的大氣擾動中並不少見。

性質

大紅斑是逆時針旋轉的,周期大約是6地球日[4],或14個木星日。它的直徑是東西長24,000–40,000公里,和南北寬12,000–14,000公里,大到足以放進2至3個地球。在2004年初,大紅斑在經度的方向上只有一個世紀前的一半大小,而之前它的直徑是40,000公里,若以目前的速率繼續縮減,它在2040年將變成圓形,但是由於鄰近噴射氣流的畸變作用,這是不太可能發生的事[5]。人們不知道大紅斑會持續存在多久,或者是否是波動變化的正常結果[6]

紅外線的長期資料顯示大紅斑在這顆行星上比其它雲彩更大且更冷(也意味著,高度較高)[7],大紅斑的頂大約在周圍的雲層之上8km,而且,仔細的追蹤大氣中的特徵,回溯至1966年—,顯露了大紅斑是逆時鐘旋轉的,並且從航海家1號飛掠時拍攝的第一部微速攝影的影片獲得證實[8]。這個斑點在空間中的位置由一個在它南方溫和的東向噴射氣流(順行)和在它北方的一個非常強的西向氣流(逆行)限制著[9],可是環繞大紅斑邊緣的風的尖峰速度大約是120米/秒(430公里/小時),內部的流動似乎是停滯的,只有少許的流入或流出.[10]。斑點的自轉速度隨著時間在減緩,或許是他的大小穩定減少的直接結果[11]

在觀測上,大紅斑的緯度是非常穩定的,典型的變化只在1度的範圍內變動。但是,它的經度卻是恆定的在變化著[12][13],因為木星在不同緯度上的轉速是不同的,天文學家為不同的緯度定義了三個系統。系統II用在緯度超過10°之處,是依據大紅斑的平均轉速9小時55分42秒為基準定義的[14][15]。儘管如此,在19世紀初期,大紅斑至少有10次 "領先" 系統II,它的飄移速率多年來有著顯著的變化,並且曾與明亮的南赤道帶連結在一起,在南熱帶的干擾下出現或消失[16]

大紅斑呈現紅色的原因尚不是很清楚,實驗室的實驗支持的理論,假設顏色是由複雜的有機分子,像是紅磷或其它的硫化物造成的。大紅斑的顏色也有巨大的變化,從紅磚的紅色到蒼白鮭魚紅,甚至是白色。斑點偶爾會「消失」,但都出現在陷入南赤道帶時,顯然是因為紅斑的凹陷造成。紅斑與南赤道帶結合時會明顯可見,當赤道帶是明亮的白色時,斑點傾向於暗色;而黑暗時,斑點通常是明亮的。斑點黑暗或明亮的變化並沒有規則的周期性,例如在1997年之前的50年當中,在1961–66, 1968–75, 1989–90, and 1992–93,大紅斑都是黑暗的[1]

大紅斑不可以和卡西尼-惠更斯號探測器在2000年經過時在木星的北極觀察到的大黑斑混淆[17]。並且要注意在海王星也有一個稱為大黑斑的特徵,後者是航海家2號在1989年發現的影像,並且比較像是大氣層的一個大氣孔而不是風暴,而且在1994年以後就不存在了(雖然在北半球又曾經出現一個相似的斑點)[18]

對大紅斑的研究

航海家1號於1979年接近木星時拍攝的縮時攝影影片(36000倍速),可明顯看出木星雲帶的運動和大紅斑的旋轉情形

第一位看見大紅斑的人一般被認為是羅伯特·虎克,他在1664年描述木星上的這個斑點;然而,虎克所描述的斑點是在不同的區帶上(北赤道區,但目前的位置在南赤道帶)。較令人信服的是喬瓦尼·卡西尼在次年描述的一個永久的斑點[19],卡西尼的斑點從1665年-1713年,在可見光的波段下斷斷續續的被觀測著[20]

現在展示在梵蒂岡的一片是1700年的Donato Creti帆布上,有著涉及木星上班點的小奧秘[21][22]。它是一系列描繪不同被放大的星空部份版畫的一部份,是義大利人在各種各樣場合作為背景的場景;所有的這些都是在天文學家Eustachio Manfredi監督下創造的,具有一定的正確性。Creti的繪畫是最早知道對大紅斑是紅色的描述。在1800年後期之前,不再有對木星大紅斑的正式描述[22]

當前對大紅斑的第一筆記錄始自1830年代之後,並且在1879年之後才有較顯著的影像,從17世紀被發現之後,到1830年有長達118年的空白沒有被觀測的紀錄。原來的斑點是否消散並改變重組了,是否退了色,或者只是簡單的觀測上的貧乏,都無從得知[1]。與現在的斑點相比,古老的斑點觀測歷史較短且運動速度較慢,因此很難判斷它們是相同的[21]

在1979年2月25日,當航海家1號太空船以920萬公里的距離掠過木星時,首度將大紅斑清晰的影像傳送回地球,可以看清楚160公里大小的橫斷面。西邊(左邊)有著五顏六色、波浪般的雲彩模式,是大紅斑活躍的區域,那裡被觀察到非常複雜和多變的雲彩運動[23]

參見

資料來源

  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. 英國天文協會. 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.