大紅斑
 | 此條目的引用需要清理，使其符合格式。 (2019年12月5日) |
.png)
大紅斑（英語：Great Red Spot，簡稱GRS）是一個位於木星大氣層的持續高壓區域，其中有太陽系中規模最大的反氣旋風暴。大紅斑呈現出橙紅色色調，位於木星赤道以南22°，風暴速度高達432 km/h。對大紅斑的觀測自1831年開始已經持續了193年[1] [2]，但在1665年-1713年間也有觀察紀錄（然而1713-1830年間沒有任何關於大紅斑的紀錄）。這兩段紀錄有可能是相同的風暴，若是相同風暴，則表示它已經持續存在了至少359年。[3]這樣的風暴在類木行星的大氣擾動中並不少見。[來源請求]
觀測歷史
[編輯]早期觀測
[編輯]
大紅斑可能在1665年之前就已存在，但直到1830年才首次被發現，並在1879年一次顯著活動後才得到深入研究。17世紀觀察到的風暴可能與當前的觀測存在差異。[4]儘管在17世紀曾觀察到類似風暴，但由於首次發現大紅斑的時間與17世紀觀測的時間相隔一個世紀，目前尚不清楚在這段時間內大紅斑是否曾消失並重新形成。[5]
一般認為英國科學家羅伯特·胡克首次觀測到大紅斑。胡克在1664年5月首次描述了木星上的一個斑點，然而在他的描述中，斑點位於木星赤道的北面，而不是今天所觀察到的赤道南部。他觀察到的斑點也可能是當時木星的衛星（可能是木衛一）投下的陰影。[6]更有說服力的是意大利天文學家喬瓦尼·卡西尼在次年描述的木星上的「永久斑點」。[7]雖然在1665-1713年間觀察到了卡西尼描述的斑點，但自1713年到1830年長達118年的觀測空白對於大紅斑的一致性提出了質疑。舊斑點的觀測持續時間更短，移動速度更慢，因此可能並非同一個大紅斑。[8]
在1711年，意大利畫家多納托·克雷蒂創作的一幅畫中描繪了木星上的斑點，該畫作目前收藏在梵蒂岡。[9][10]它是一系列描繪不同被放大的星空版畫的一部份，是義大利人在各種各樣的場合作為背景所繪製，由天文學家尤斯塔喬·曼弗雷迪監督以確保準確性。這是木星斑點首次被描述為紅色，在19世紀末以前，還沒有明確將大紅斑描述為紅色的記錄。[10]
自1831年9月5日以來，人們持續觀察到木星的大紅斑。至1879年，相關記錄已多達60多次。[11]
20世紀晚期和21世紀
[編輯]旅行者1號飛船於1979年2月25日從9,200,000千米高度飛躍木星，並向地球傳回來有史以來第一張木星大紅斑的細節照片，其中低至160千米寬度雲層細節清晰可見。大紅斑的左側（西側）存在着色彩豐富、錯綜複雜的波浪狀雲層圖案，波動多變。
自21世紀以來，大紅斑的直徑被觀測到有所收縮。2004年初，它的直徑只有40,000千米，是一個世紀前的一半，大約相當於3倍地球直徑。按照現在的縮小速度，到2040年時它將變為正圓形。科學家尚不清楚大紅斑是否會持續存在，它的變化是否屬於正常波動範圍。2019年，大紅斑邊緣開始「脫落」，部分風暴脫離大紅斑並消散。根據上述收縮與「脫落」的現象，部分科學家提出大紅斑將在20年內消失。但也有部分科學家認為，觀測到的大紅斑大小因覆蓋其上的雲層變化而變化，並非是大紅斑的真實大小變化。而這也可以解釋大紅斑的「脫落」現象，這可能是覆蓋大紅斑的雲層與周圍氣旋或反氣旋的交互，包括對周邊較小氣旋系統的不完全吸收。
2000年，木星中另一個較小的被命名為橢圓形BA的斑點合併了另外三個白色橢圓斑點，並轉變為紅色。天文學家將這個斑點稱為「小紅斑」。根據觀測數據，大紅斑和小紅斑將會在2006年6月5日相遇。兩個斑點每兩年相互靠近，2002年和2004年的靠近並未造成很大影響。戈達德航天中心的行星科學家艾米·西蒙預測，兩個紅斑將在2006年7月4日從最近的距離穿過。
性質
[編輯]大紅斑是逆時針旋轉的，週期大約是6個地球日[12]，或14個木星日。東西長24,000–40,000公里，南北寬12,000–14,000公里，大到足以放進2至3個地球。2004年初，大紅斑在經度的方向上只有一個世紀前的一半大小，而之前它的直徑是40,000公里。若以目前的速率繼續縮減，它在2040年將變成圓形。但是由於鄰近噴射氣流的畸變作用，變成圓形不太可能發生[13]。人們不知道大紅斑還會持續存在多久，或者其大小改變是否是正常現象[14]。
紅外線的長期資料顯示大紅斑在這顆行星上比其它雲彩更大且更冷（也代表高度較高）[15]，大紅斑的雲頂大約高於周圍雲層8km，而且仔細的追蹤其大氣特徵發現大紅斑是逆時鐘旋轉的，這點可以見於旅行者1號飛掠木星時拍攝的第一部微速攝影影片[16]。大紅班被其南方溫和東向噴射氣流（順行）和其北方的一個強烈西向氣流（逆行）限制著[17]。而環繞大紅斑邊緣的風的最大風速大約是120公尺/秒（430公里/小時），其內部的流動似乎是停滯的，只有少許的流入或流出[18]。大紅班也會自轉，其自轉速度一直減慢中，或許是其大小減少所造成的[19]。
觀測得知，大紅斑的緯度非常穩定，只在1度的範圍內變動。但它的經度卻是一直變化著[20][21]。因為木星在不同緯度上的轉速是不同的，天文學家為不同的緯度定義了三個系統。系統II用在緯度超過10°之處，是依據大紅斑的平均轉速9小時55分42秒為基準定義的[22][23]。儘管如此，在19世紀初期，大紅斑至少有10次「領先」系統II。它的飄移速率多年來有着顯著的變化，並且曾與明亮的南赤道帶連結在一起，在南熱帶的干擾下出現或消失[24]。
大紅斑呈現紅色的原因尚未明瞭，有實驗室的理論假設該紅色是由複雜的有機分子，像是紅磷或其它的硫化物造成的。大紅斑的顏色也會有巨大的變化，從紅磚的紅色到蒼白的鮭魚紅，甚至是白色。大紅班偶爾會「消失」，但都是在陷入南赤道帶時，顯然是因為大紅斑的凹陷造成。紅斑與南赤道帶結合有時明顯可見，當南赤道帶是明亮的白色時，大紅班傾向變為暗色；而南赤道帶是黑色時，大紅班通常是亮的。大紅班的明暗變化並沒有規律周期，例如1997年往前推50年中，1961–66, 1968–75, 1989–90, 1992–93，這些年間大紅斑都是暗的[5]。
大紅斑容易和卡西尼-惠更斯號探測器在2000年經過時在木星北極觀察到的大黑斑混淆[25]。此外，海王星也有一個稱為大黑斑的特徵，海王星的大黑斑是旅行者2號在1989年發現的黑色橢圓形物，與其說是風暴還比較像是大氣層的一個大氣孔，但在1994年以後就不存在了（雖然在北半球又曾經出現一個相似的斑點）[26]。
圖集
[編輯]-
旅行者1號於1979年接近木星時拍攝的縮時攝影影片（36000倍速），可明顯看出木星雲帶的運動和大紅斑的旋轉情形 -
木星大紅斑和地球大小對比
參見
[編輯]資料來源
[編輯]- ^ 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
（英語）.
- ^ * Chang, Kenneth. The Great Red Spot Descends Deep Into Jupiter. The New York Times. 2017-12-13 [2017-12-15]. （原始內容存檔於2017-12-15）.
- Great Red Spot. Encyclopædia Britannica.
- ^ * Staff. Jupiter Data Sheet – SPACE.com. Imaginova. 2007 [2008-06-03]. （原始內容存檔於2023-09-24）.
- The Solar System - The Planet Jupiter – The Great Red Spot. Dept. Physics & Astronomy – University of Tennessee. [2015-08-30]. （原始內容存檔於2004-06-10）.
- ^ Karl Hille. Jupiter's Great Red Spot: A Swirling Mystery. NASA. 2015-08-04 [2017-11-18]. （原始內容存檔於2018-07-08）.
- ^ 5.0 5.1 CITEREFBeebe1997 (1997), pp. 38–41.
- ^ This Month in Physics History. www.aps.org. [2021-12-29]. （原始內容存檔於2024-03-03） （英語）.
- ^ Rogers (1995), 6.
- ^ Rogers (1995), 188.
- ^ Staff. Donato Creti, Astronomical observations. Muha m jaadugar sei Vaticani. Vatican Museums. 2003 [2019-12-16]. （原始內容存檔於2024-07-28）.
- ^ 10.0 10.1 Hockey (1999), 40-1.
- ^ 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 （英語）.
- ^ Smith et al. 1979，第954頁
- ^ Irwin, 2003, p. 171
- ^ Beatty (2002)
- ^ Rogers 1995，第191頁
- ^ Rogers 1995，第194–196頁
- ^ CITEREFBeebe1997 (1997), p. 35.
- ^ Rogers 1995，第195頁
- ^ Rogers, John. Interim reports on STB (Oval BA passing GRS), STropB, GRS (internal rotation measured), EZ(S. Eq. Disturbance; dramatic darkening; NEB interactions), & NNTB. 英國天文協會. 2006-07-30 [2007-06-15]. （原始內容存檔於2012-03-26）.
- ^ Reese and Gordon (1966)
- ^ Rogers 1995，第192–193頁
- ^ Stone, Peter H. On Jupiter's Rate of Rotation (PDF). Journal of the Atmospheric Sciences. 1974, 31 (5): 1471–1472 [2007-06-20]. Bibcode:1974JAtS...31.1471S. doi:10.1175/1520-0469(1974)031<1471:OJROR>2.0.CO;2.
- ^ Rogers 1995，第48, 193頁
- ^ Rogers 1995，第193頁
- ^ Phillips, Tony. The Great Dark Spot. Science at NASA. 2003-03-12 [2007-06-20]. （原始內容存檔於2007-06-15）.
- ^ Hammel, H. B.; Lockwood, G. W.; Mills, J. R.; Barnet, C. D. Hubble Space Telescope Imaging of Neptune’s Cloud Structure in 1994. Science (American Association for the Advancement of Science). 1995, 268 (5218): 1740–1742. doi:10.1126/science.268.5218.1740.
拓展閱讀
[編輯]- [Numerous authors]. Beatty, Kelly J.; Peterson, Carolyn Collins; Chaiki, Andrew , 編. The New Solar System 4th. Massachusetts: Sky Publishing Corporation. 1999. ISBN 978-0-933346-86-4.
- Beebe, Reta. Jupiter the Giant Planet 2nd. Washington: Smithsonian Books. 1997. ISBN 978-1-56098-685-0.
- Hockey, Thomas. Galileo's Planet: Observing Jupiter Before Photography. Bristol, Philadelphia: IOP Publishing. 1999. ISBN 978-0-7503-0448-1.
- Peek, Bertrand M. The Planet Jupiter: The Observer's Handbook
Revised. London: Faber and Faber Limited. 1981. ISBN 978-0-571-18026-4. - Rogers, John H. The Giant Planet Jupiter. Cambridge: Cambridge University Press. 1995. ISBN 978-0-521-41008-3.
- 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.
