關於木星的大氣層,您了解多少?天文學家在此為您解惑

2021-01-07 天文在線

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很難給木星的大氣層下個定義,因為木星是由90%的氫氣和10%的氦氣組成的。在地球上,我們可以研究組成地球大氣層的各種氣體。但是在木星強引力的作用下,木星將大氣層聚集到具有非常有趣的特性的獨立層中。接下來我們要介紹木星的大氣層。

圖解:木星的雲景(2000年)

與地球不同的是,木星在大氣層與木星的其餘部分之間沒有明確的邊界。當您向下穿過木星時,氫氣和氦氣的密度和溫度會發生變化,科學家根據這些變化定義了不同的層。木星上的大氣層是對流層,平流層,熱層和系外層。

圖解:木星大氣層的垂直構造。注意壓力隨高度下降而增加。132公裡是伽利略的大氣探測器最深入木星大氣層內的深度。

由於木星缺乏固體表面,所以科學家們定義大氣壓力為一百帕的點為其底部。大氣層的壓力在這個點之上。和地球一樣的是,大氣層的溫度隨著高度的上升而下降,直到最小值。這是對流層頂,距離木星「表面」大概50公裡的地方,定義了對流層與平流層之間的邊界。

圖解:取材自卡西尼號製成的木星最詳盡地圖。

平流層上升到320公裡的地方,壓力持續降低而溫度持續升高。這個高度標誌了平流層和熱圈之間的邊界。在1000公裡的高度上,熱圈的溫度上升到了1000開爾文。

我們看到的所有雲層和風暴都位於木星對流層的底部,它們是由氨氣,硫化氫和水形成的。頂雲層包含氨冰。在此之下是由硫化氫銨製成的雲。水雲在最密集的雲層形成。

圖解:地球和大紅斑的近似比較

木星大氣是太陽系中最大的行星大氣。 它主要由氫分子和氦分子大致按照組成太陽的比例組成。也存在其他化合物,包括甲烷,氨,硫化氫和水。 儘管人們認為水駐留在大氣深處,但直接測量的濃度卻很低。 木星大氣中的氮,硫和稀有氣體的豐富度比太陽高約三倍。

木星大氣缺乏清晰的下界和逐漸過渡星球內部的液體。 木星大氣層從低到高依次是對流層,平流層,熱層和外層層。 每層都有典型的溫度梯度。最低層是對流層,具有複雜的雲層和陰霾系統,包括氨,硫化氫銨和水層。在木星表面可見的上層氨雲組織成十二個平行於赤道的緯向帶,並以強大的緯向大氣流(風)為邊界,稱為射流。 這些帶在顏色上交替出現:暗帶稱為帶,而亮帶稱為區域。 比帶冷的區域對應於上升流,而帶則標記下降的氣體。該區域較淺的顏色被認為是由於氨冰造成的。 帶顏色較深的原因尚不確定。儘管存在「淺層模型」和「深層模型」,但帶狀結構和射流的起源還沒有得到很好的理解。

圖解:長圓形BA (左側)

木星大氣表現出各種各樣的活躍現象,包括頻帶不穩定性,渦旋(旋風和反旋風),風暴和閃電。漩渦顯示為紅色,白色或棕色大斑點(橢圓形)。 最大的兩個斑點是大紅色斑點(GRS)和BA橢圓(又稱為小紅斑) ,後者也是紅色。 這兩個斑點以及大多數其他的大斑點是反氣旋的。 較小的反氣旋往往是白色的。 渦流被認為是深度不超過幾百公裡的相對較淺的結構。 大紅斑位於南半球,是太陽系已知旋渦最大的。 它可能吞噬兩三個地球,並且至少存在了三百年。 BA橢圓(小紅斑)在大紅斑的南方是2000年由3個白色橢圓融合而成的紅斑,大小只有大紅斑的1/3。

圖解:在2008年6月,短暫遭遇的長圓形BA(底部)、大紅斑(頂端)和"紅斑寶寶"(中間)。

木星有強風暴,還經常伴有雷擊。 暴風雨是由水的蒸發和冷凝有關的大氣潮溼對流而產生的。 它們是空氣劇烈地向上運動的場所,而導致形成明亮濃密的雲層。 風暴主要發生在帶地區。 木星上的雷擊比地球上看到的雷擊強大數百倍,並且被認為與水雲有關。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. UNICON-universetoday

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