大红斑
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大红斑（英语：Great Red Spot，简称GRS）是一个位于木星大气层的持续高压区域，其中有太阳系中规模最大的反气旋风暴。大红斑呈现出橙红色色调，位于木星赤道以南22°，风暴速度高达432 km/h。对大红斑的观测自1831年开始已经持续了193年[1] [2]，但在1665年-1713年间也有观察纪录（然而1713-1830年间没有任何关于大红斑的纪录）。这两段纪录有可能是相同的风暴，若是相同风暴，则表示它已经持续存在了至少359年。[3]这样的风暴在类木行星的大气扰动中并不少见。[来源请求]
观测历史
[编辑]早期观测
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大红斑可能在1665年之前就已存在，但直到1830年才首次被发现，并在1879年一次显著活动后才得到深入研究。17世纪观察到的风暴可能与当前的观测存在差异。[4]尽管在17世纪曾观察到类似风暴，但由于首次发现大红斑的时间与17世纪观测的时间相隔一个世纪，目前尚不清楚在这段时间内大红斑是否曾消失并重新形成。[5]
一般认为英国科学家罗伯特·胡克首次观测到大红斑。胡克在1664年5月首次描述了木星上的一个斑点，然而在他的描述中，斑点位于木星赤道的北面，而不是今天所观察到的赤道南部。他观察到的斑点也可能是当时木星的卫星（可能是木卫一）投下的阴影。[6]更有说服力的是意大利天文学家乔瓦尼·卡西尼在次年描述的木星上的“永久斑点”。[7]虽然在1665-1713年间观察到了卡西尼描述的斑点，但自1713年到1830年长达118年的观测空白对于大红斑的一致性提出了质疑。旧斑点的观测持续时间更短，移动速度更慢，因此可能并非同一个大红斑。[8]
在1711年，意大利画家多纳托·克雷蒂创作的一幅画中描绘了木星上的斑点，该画作目前收藏在梵蒂冈。[9][10]它是一系列描绘不同被放大的星空版画的一部份，是义大利人在各种各样的场合作为背景所绘制，由天文学家尤斯塔乔·曼弗雷迪监督以确保准确性。这是木星斑点首次被描述为红色，在19世纪末以前，还没有明确将大红斑描述为红色的记录。[10]
自1831年9月5日以来，人们持续观察到木星的大红斑。至1879年，相关记录已多达60多次。[11]
20世纪晚期和21世纪
[编辑]旅行者1号飞船于1979年2月25日从9,200,000千米高度飞跃木星，并向地球传回来有史以来第一张木星大红斑的细节照片，其中低至160千米宽度云层细节清晰可见。大红斑的左侧（西侧）存在着色彩丰富、错综复杂的波浪状云层图案，波动多变。
自21世纪以来，大红斑的直径被观测到有所收缩。2004年初，它的直径只有40,000千米，是一个世纪前的一半，大约相当于3倍地球直径。按照现在的缩小速度，到2040年时它将变为正圆形。科学家尚不清楚大红斑是否会持续存在，它的变化是否属于正常波动范围。2019年，大红斑边缘开始“脱落”，部分风暴脱离大红斑并消散。根据上述收缩与“脱落”的现象，部分科学家提出大红斑将在20年内消失。但也有部分科学家认为，观测到的大红斑大小因覆盖其上的云层变化而变化，并非是大红斑的真实大小变化。而这也可以解释大红斑的“脱落”现象，这可能是覆盖大红斑的云层与周围气旋或反气旋的交互，包括对周边较小气旋系统的不完全吸收。
2000年，木星中另一个较小的被命名为椭圆形BA的斑点合并了另外三个白色椭圆斑点，并转变为红色。天文学家将这个斑点称为“小红斑”。根据观测数据，大红斑和小红斑将会在2006年6月5日相遇。两个斑点每两年相互靠近，2002年和2004年的靠近并未造成很大影响。戈达德航天中心的行星科学家艾米·西蒙预测，两个红斑将在2006年7月4日从最近的距离穿过。
性质
[编辑]大红斑是逆时针旋转的，周期大约是6个地球日[12]，或14个木星日。东西长24,000–40,000公里，南北宽12,000–14,000公里，大到足以放进2至3个地球。2004年初，大红斑在经度的方向上只有一个世纪前的一半大小，而之前它的直径是40,000公里。若以目前的速率继续缩减，它在2040年将变成圆形。但是由于邻近喷射气流的畸变作用，变成圆形不太可能发生[13]。人们不知道大红斑还会持续存在多久，或者其大小改变是否是正常现象[14]。
红外线的长期资料显示大红斑在这颗行星上比其它云彩更大且更冷（也代表高度较高）[15]，大红斑的云顶大约高于周围云层8km，而且仔细的追踪其大气特征发现大红斑是逆时钟旋转的，这点可以见于航海家1号飞掠木星时拍摄的第一部微速摄影影片[16]。大红班被其南方温和东向喷射气流（顺行）和其北方的一个强烈西向气流（逆行）限制著[17]。而环绕大红斑边缘的风的最大风速大约是120公尺/秒（430公里/小时），其内部的流动似乎是停滞的，只有少许的流入或流出[18]。大红班也会自转，其自转速度一直减慢中，或许是其大小减少所造成的[19]。
观测得知，大红斑的纬度非常稳定，只在1度的范围内变动。但它的经度却是一直变化著[20][21]。因为木星在不同纬度上的转速是不同的，天文学家为不同的纬度定义了三个系统。系统II用在纬度超过10°之处，是依据大红斑的平均转速9小时55分42秒为基准定义的[22][23]。尽管如此，在19世纪初期，大红斑至少有10次“领先”系统II。它的飘移速率多年来有著显著的变化，并且曾与明亮的南赤道带连结在一起，在南热带的干扰下出现或消失[24]。
大红斑呈现红色的原因尚未明了，有实验室的理论假设该红色是由复杂的有机分子，像是红磷或其它的硫化物造成的。大红斑的颜色也会有巨大的变化，从红砖的红色到苍白的鲑鱼红，甚至是白色。大红班偶尔会“消失”，但都是在陷入南赤道带时，显然是因为大红斑的凹陷造成。红斑与南赤道带结合有时明显可见，当南赤道带是明亮的白色时，大红班倾向变为暗色；而南赤道带是黑色时，大红班通常是亮的。大红班的明暗变化并没有规律周期，例如1997年往前推50年中，1961–66, 1968–75, 1989–90, 1992–93，这些年间大红斑都是暗的[5]。
大红斑容易和卡西尼-惠更斯号探测器在2000年经过时在木星北极观察到的大黑斑混淆[25]。此外，海王星也有一个称为大黑斑的特征，海王星的大黑斑是航海家2号在1989年发现的黑色椭圆形物，与其说是风暴还比较像是大气层的一个大气孔，但在1994年以后就不存在了（虽然在北半球又曾经出现一个相似的斑点）[26]。
图集
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航海家1号于1979年接近木星时拍摄的缩时摄影影片（36000倍速），可明显看出木星云带的运动和大红斑的旋转情形 -
木星大红斑和地球大小对比
参见
[编辑]资料来源
[编辑]- ^ Denning, William Frederick. Early history of the great red spot on Jupiter. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Royal Astronomical Society). June 1899, 59 (10): 574. Bibcode:1899MNRAS..59..574D. doi:10.1093/mnras/59.10.574
（英语）.
- ^ * Chang, Kenneth. The Great Red Spot Descends Deep Into Jupiter. The New York Times. 2017-12-13 [2017-12-15]. （原始内容存档于2017-12-15）.
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- The Solar System - The Planet Jupiter – The Great Red Spot. Dept. Physics & Astronomy – University of Tennessee. [2015-08-30]. （原始内容存档于2004-06-10）.
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拓展阅读
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- Beebe, Reta. Jupiter the Giant Planet 2nd. Washington: Smithsonian Books. 1997. ISBN 978-1-56098-685-0.
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- Smith, B. A.; et al. The Jupiter system through the eyes of Voyager 1. Science. 1979, 204 (4396): 951–957, 960–972. Bibcode:1979Sci...204..951S. PMID 17800430. S2CID 33147728. doi:10.1126/science.204.4396.951.
