木星大紅點上方的大氣層比行星其他部分更熱
木星大紅斑上方的高層大氣比地球上任何地方都要熱得多，這是一場持續了幾個世紀的巨大風暴。今天發表在《自然》雜誌上的一項最新研究表明，木星低層大氣中巨大風暴的移動可能是造成上層超高溫的原因。這意味著這兩個大氣可能相互聯絡，相互影響。
大紅斑是木星最具標誌性的特徵之一。據美國宇航局稱，這是一場橫跨地球1000多英里的巨型颶風，風速可達每小時400英里。自19世紀末以來，人們一直在不斷地觀測到這個大紅斑，天文學家們試圖瞭解風暴是如何開始的，以及它周圍的大氣層是什麼樣的。
木星的低層大氣和高層大氣是相連的
現在，研究人員利用美國宇航局夏威夷紅外望遠鏡設施的測量發現，該地區大約有1600開爾文，即2400華氏度以上——比木星上大氣層其餘部分的平均溫度（約900 K，即11160華氏度）的平均溫度要高出很多。研究者說，溫度的變化可能是由於高能波引起的。這意味著，大風暴的湍流運動產生了向上發射的聲波。這些高能波隨後會震動上層大氣中的原子，從而產生溫度的大峰值。
這項發現表明，木星的下部大氣和上層大氣實際上是以某種方式聯絡在一起的——一個區域影響到其他區域。這令人驚訝，因為木星的上層大氣比低層大氣高出500英里。”波士頓大學的行星科學家詹姆斯·奧多諾霍說：“我們認為這兩個區域沒有任何重要的耦合，但事實證明它們是相互耦合的。”。
這種耦合也可能有助於解釋一個謎
這種耦合也可能有助於解釋困擾行星科學家多年的一個謎團，即所謂的“能源危機”，它與木星的高層大氣——以及我們太陽系中所有其他氣態巨行星——比它們應該的溫度高得多有關。奧多諾霍說，計算機模型顯示，根據木星離太陽的距離，木星的高層大氣應該在300開爾文左右，也就是80華氏度左右。但直接觀測表明，它的高層大氣比這要熱得多。研究人員以前並不確定如何解釋這種熱量差異，但今天的研究表明，這種熱量可能來自下麵大氣的運動。
最初，人們認為木星兩極的極光可能正在向下擴散，並加熱了其餘的大氣層。但據O'Donoghue稱，模型顯示，這種可能性不大。極光大部分被困在兩極，這要歸功於木星中部由東向西的超高速風。另一種解釋是聲波的想法，但從來沒有任何直接的證據證明這一點。現在在觀察了大紅斑的溫度後，研究人員提供了一個工作過程的例子。
一個關於大紅斑如何向高層大氣發射電波的圖示(藝術作者：Karen Teramura，UH IfA，James O'Donoghue）
“一個很好的類比是，這就像用勺子攪拌一杯咖啡，”O'Donoghue說如果你順時針攪拌，但突然逆時針攪拌，會有很多晃動。。。到處晃蕩，你真的能聽到。這表明實際上有一些聲波來自於晃動，“這基本上就是在大紅斑發生的事情。當風暴逆時針旋轉時，它會猛烈撞擊低層大氣的氣流，並產生大量的湍流。它垂直向上發射聲波，然後震動高層大氣中的原子。
地球上也發生了類似的過程
類似的過程也發生在地球上。例如，當空氣在安第斯山脈上空流動時，空氣與岩石的碰撞會向上層大氣發射聲波，並引起輕微的加熱。即使在地球上的颶風和海嘯之上，上層大氣也會變得稍微暖和一些。
現在研究人員已經對大紅斑上發生的事情有了相當好的瞭解，他們認為這也可能發生在木星的其他地方。他們計劃觀察地球上較小的風暴，並最終繪製出其高層大氣的綜合溫度圖。此外，美國宇航局的朱諾號宇宙飛船最近將自己送入環繞木星的軌道，它將獲得一些迄今為止最接近木星的測量結果。在較小的風暴上方，車輛可能能夠確認類似型別的加熱。它還將研究大紅斑，不過朱諾更關心的是看風暴下方。”“這篇論文認為，大紅斑是造成其上方大氣顯著加熱的原因，”美國宇航局噴氣推進實驗室的高階研究科學家、朱諾研究人員邁克·詹森（Mike Janssen）說朱諾將要做的是幫助解釋造成大紅斑的原因。”
美國宇航局是如何完成冥王星飛行的
- 發表於 2021-05-06 16:23
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