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2014-6-26

木星大红斑在缩小?

归档于: 天文空间科学, 行星科学 @ 3:14 pm

木星大红斑应该算是整个太阳系中最为持久也最著名的巨型高压风暴系统了,其体量之大,内里大可以塞进三个地球。而由于容易观测的缘故,对大红斑的观测自19世纪初起就没有过太多的间断。现在通过比较不同时代的记录,一个明显的趋势浮出了水面:这片巨型风暴的规模有减小的趋势,而且缩减的幅度还很大。

不信?下面是1881年11月Thomas Gwyn Elger绘制的木星图(左)与1979年旅行者1号拍摄的木星图像,不妨对比一下:

图片提供:左:BAA;右:NASA

如果与近年的图像作对比,那么缩减趋势就更加明显了,左为1879年,右为2014年:

当然,也许有人会质疑19世纪记录的可靠性,毕竟都是手绘图或者模糊的照片嘛,而且当年的望远镜光学质量显然也远不如现今。但是一来木星大红斑这一结构极其明显,任何稍有经验的观测者应该不难作出正确的判断;二来就算忽略一百多年前的线索,只考虑近几十年的图像,缩减趋势也是清晰可见的。

如果用数字说话,根据19世纪的观测记录,那时的木星大红斑宽约35度,合4万千米;而当1979年旅行者号造访木星时,这一结构的宽度减小到了21度,对应2万5千千米。而在此之后,特别是在最近的几年里,大红斑缩减的速度还有所提升。到了2014年初,大红斑的宽度只有13.6度,也就是15900千米。

更确切地说,这种缩减主要反映在大红斑的宽度(也就是跨越的经度范围)上,而高度在一百多年里并没有太大的变化,一直保持在12000千米左右。这样看来,经过百余年的演变,现在大红斑已经从发现之初的条带状逐渐演变成了接近正圆。如果按现在的趋势继续演变下去,有朝一日它总会变成正圆的,不过那时候影响形态的主要因素就会是大红斑南侧的南温带急流以及北侧的南赤道带湍流了,在这些大气结构的作用下,保持完全的正圆是不大可能的。

与大红斑缩小同时发生的是其逆时针自转周期的变化,从旅行者号造访时的6到8日下降到了现在的4日不到。换句话说,大红斑中的风速多年以来有了明显的提升。另外,大红斑相对行星本身的月度漂移量也创下了历史新低。

木星大红斑自转周期的演变。(图片提供:John H. Rogers/BAA)

这些变化背后的机理是什么?现在还没有人能够说得清一二。甚至到现在为止,研究者对于木星大红斑的产生与维系机制还莫衷一是。而大红斑的缩减也好,自转加速和漂移减慢也罢,这究竟是周期性的现象,还是可以一直保持下去的规律?

如果情况是前者,有人认为大红斑的增大可能要归结为深层大气中的雷暴供能。在雷暴结束后,与之相随的大气湍动也逐渐消减,大红斑的体积随之减小。而大红斑自转速度的变化可能是与大气中的小型暗斑相互碰撞导致的,后者自身的角动量在碰撞后也贡献给了大红斑。如果暗斑自转取向与大红斑一致,那么最终的结果就是大红斑自转加快了。

不过这样就引出了另一个问题:大红斑体积的增减与自转的变化是否存在相关性?现在人们对此也是没有确切的答案。除了从理论上更深入地探讨大红斑的产生机理之外,问题的回答还有赖于继续进行长期的跟踪观测,甚至还有尝试捕获大红斑与周边暗斑的相互作用过程。

末了附上香港天文爱好者刘佳能先生在1987年到2014年间拍摄的木星大红斑图像,虽然早期的照片质量欠佳,不过大红斑减小的规律还是可以察觉出来的:

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