在太陽系的八顆行星之中,木星或許是看起來最美的一顆,它表面五彩斑斕的條紋裹挾著或大或小的橢圓形旋渦,宛如一幅抽象主義的畫作。
最令人感到驚艷的地方在于,這幅美麗的畫作并不是靜態的,而是運動的,旋渦在轉動、條紋在移動,就好像木星是由一個個大小不同的圓餅拼接而成的球形機械。那么木星表面的這些條紋和旋渦到底是什么呢?木星是一顆氣態行星,所以它并不像地球這樣擁有一個明確的巖質地表,于是天文學家就將木星大氣壓強為100千帕處定義為了木星的“表面”。
在“表面”之上就是木星的大氣,它與地球大氣一樣,也是分層結構的。
最下面是對流層,然后是平流層、增溫層和散逸層,從木星“表面”到散逸層的頂部,大概有5000公里,也就是說木星的大氣厚度達到了5000公里。而我們看到的木星條紋和旋渦,就是木星大氣中運動著的湍流云。對于生活在地球上的我們而言,大氣運動并不算什么新鮮事,但木星的大氣運動與地球有著本質的區別。地球大氣之所以會運動,核心因素就是太陽輻射的驅動,而木星不是。
地球與太陽的距離約為1.5億千米,而木星與太陽的距離為7.79億千米。
木星離太陽太遠了,在木星上,太陽的作用已經變得微乎其微,所以木星的大氣運動主要是源于自身極快的自轉速度以及內部的能量釋放。木星自轉一周的速度為9小時56分,看似好像是地球的兩倍多,但實際上因為木星的體積為地球的1300倍,所以木星赤道地區的自轉線速度為地球的27倍多。我們知道地球赤道地區自轉線速度為每小時1674公里,也就是說木星赤道的自轉線速度可以達到每小時4.5萬公里以上。
超高的自轉速度使得木星表面的湍流云以每小時360公里的速度持續運動著,并且全部呈現東西走向。
為什么這些條紋的運動速度和顏色都不相同呢?因為構成這些湍流云的氣體不同。白色的湍流云是由上升的暖氣流結晶形成的氨晶體云,因為位置較高,所以因反射太陽光而呈現出了白色。紅色的湍流云是由下降的冷氣流組成的,它的主要成分是氫硫化銨。而占比較少的藍色湍流云則是由水冰晶體所組成。
除了條紋,木星表面還有諸多橢圓形的漩渦,這些就是木星表面的風暴,其中最具代表性的就是“大紅斑”了,它已經成為了木星的一個醒目標志。
木星大紅斑的長度在20000至40000公里之間不斷變化,寬度在14000公里左右,作為一個巨型風暴,它的風速高達每秒鐘180米。既然是風暴,自然就有消失的一天,但這一天并不會很快到來,因為自人類發現大紅斑至今已有360多年了,它既沒有消失的跡象,也沒有減弱的趨勢。
木星雖是一顆氣態行星,但也并非從內到外全是氣體,隨著向木星內部深入,壓力和溫度會不斷升高,氣體的密度變得越來越大,在大約3000公里深的地方,物質會從氣態變為液態,所以木星的內部是一個深度達25000公里的液態氫海洋。
在海洋之下,液態氫會因極高的壓力和溫度而產生一些金屬的特性,成為可以導電的金屬液態氧。這些金屬液態氫在木星高速自轉的作用下產生了極強的磁場,并不斷向外輻射能量。在金屬液態氫之下,巨大的壓力會使物質再由液態轉為固態,這便是木星的內核了。
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