木星云层上的裂隙是漩涡热点

在木星大气的漩涡冠层中，无云斑块是非常罕见的，以至于大的无云斑块得到了一个特别的名字，叫做“热点”。事实上，这些间隙是如何形成的？为什么他们仅仅被发现在木星的赤道附近？这一直是一串谜题。利用美国国家航空航天局（NASA）的卡西尼号航天器传来的图像，科学家们发现了这一证据表明木星大气上的热点正是由罗斯比波而产生的，这种模式在地球的大气和海洋中也经常能看到。研究小组发现，引起热点的波在大气云层中上下滑动，就像旋转木马一样。

图解：木星热点，图源：universetoday

“这是第一次人类在一段时间内密切追踪多个热点的形状，这是理解这些特征的动态本质的最好方法，”研究小组组长大卫·崔这样说，他是NASA的博士后研究员，目前在位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德航天飞行中心工作。这篇论文在《icarus》期刊的四月号线上发表。

图解：木星表面，图源：baidu

科学家们对于热点的大部分了解来自于NASA的伽利略任务，此任务放射的一颗大气探测器于1995年落进热点。这是到目前为止第一次对木星大气层的实地调查。

“伽利略号探测器的数据和少量轨道飞行器的图像透露出了围绕着这些热点的复杂风，并且引发了这样的问题——他们到底是波、气旋还是介于两者之间的物质。” 阿什温·瓦萨瓦达说道，他是这篇文章的共同作者，目前在位于加州的帕萨迪纳市的NASA推进技术实验室工作。他也是飞越木星期间卡西尼号成像小组的一员。“卡西尼号神奇的影像非常详细地展示了热点的整个生命周期和演变。”

图解：探索木星的伽利略号探测器，图源：baidu

因为热点是云层中的裂隙，他们提供了一个窗口，从这里可以看到正常情况下木星大气中看不到的那一层，可能一直到水云形成的那个高度。在图像中，热点看起来非常虚幻，但是因为更深层是比较热的，在红外线波段下，热点非常的明亮，热度也可以被感知到；实际上热点就是这样得名的。

一个假设就是当大气中的大气流下沉，在这个过程中被加热或者干燥，这时就会出现热点。但是热点的令人惊讶的规律使一些科学家怀疑这其中涉及到一种大气波。通常情况下，8到10个热点排成一列，大致均匀地隔开，中间有浓密的白色羽状云。这个模式可以解释为，一种波向下推冷空气，打破了云层，然后热空气上升，造成羽状云中看到的厚重的云层。计算机模型巩固了这个推理路线。

图解：在NASA的卡西尼号传回的一系列的图像中，一个暗的矩形的热点（上面）和一连串接近右上方的涡流（第二块）相互作用。图源：universetoday

从卡西尼号的影像中，研究人员绘制了围绕着每个热点和羽状云的风图，并且检查了它们和经过的涡流之间的相互作用，除此之外，还有和融入到热点中的风涡旋或者盘旋涡旋的相互作用。为了从热点所在的急流中分离出这些运动，科学家们还追踪了小型“滑板车”云的运动，这种云类似于地球上的卷云。这可能是第一次直接测量到急流中的真实的风速，它的速度达到每小时300-450英里（每小时500-720千米），比之前任何人预想的都快。热点以每小时225英里（每小时362千米）的悠闲速度缓行。

图解：探索木星的卡西尼号探测器，图源：baidu

通过梳理这些单独的运动，研究人员发现热点的运动符合大气中罗斯比波的模式。在地球上，罗斯比波在天气中起着重要作用。例如，当一股北极寒风突然下降，冻住了佛罗里达州的农作物，罗斯比波就和两极的急流相互作用，使急流偏离特定路线。罗斯比波绕着地球运动，但在它移动过程中会定期地向南向北偏移。

引发热点的波同样从西到东地环绕木星，但是它并没有南北偏移，而是在大气中上下滑行。研究人员估计这个波可能会涨落在15到30英里（24到50千米）的高度.

这个发现有助于研究人员了解伽利略号探测器传回的观察信息如何延伸到木星的大气层中。“这也是对更多有关木星热点的问题的又一步回答。”崔说。

图解：木星大气的漩涡云，图源：baidu

参考资料

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2.天文学名词

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