>文化>>正文

穿越太阳系,来一场惊心动魄的风暴之旅

原标题:穿越太阳系,来一场惊心动魄的风暴之旅

我们的地球是一个相当活跃的星球,充满着激烈的气候活动,从短时的疾雷迅电,到风驰电掣的狂暴飓风,气势上无不惊天动地,带来的后果也经常是毁灭性的。其实除了地球之外,其它的行星上空也会产生积雨云(storm cloud)、划破天际的电光火石,甚至是倾盆大雨。下面,不如让我们来一次星际风暴的探索之旅,去别的星球上看看奇绝的巨型风暴。

1. 水星(Mercury):沐浴在微流星雨和磁性“龙卷风”中的清晨

水星上某些大型陨石坑的内部相当平滑,就像月球上充斥着熔岩的火山一样。

版权:美国航空航天局(NASA),约翰•霍普金斯大学(Johns Hopkins University)应用物理实验室(Applied Physics Laboratory),华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institution of Washington,CIW)

用浪漫的微流星雨(micrometeoroid shower)来开启美好的一天,是一种怎样的体验?水星,焦金流石般炽热,是距离太阳最近的行星,白天的气温甚至超过了800华氏度(约430摄氏度);较小的引力(只有地球引力的38%)让水星难以留住围绕它的行星大气,这让水星的“保温性”很差,也就是白天焦灼似火,夜里严寒胜冰。

稀薄到几乎没有的大气还意味着水星上不会产生剧烈的风暴,但这不代表就不会有其他奇怪的“天气”模式:水星会遭遇微流星体(micrometeoroid)或微小尘埃的轰击,时间则通常在早上。

除此之外,水星上还有一种诡异的磁性“龙卷风”,也就是扭曲缠绕在一起的磁场束,这些磁性“龙卷风”将水星的磁场连接到了外太空。在2008年10月6日,美国航天航空局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)的信使号(Mercury Surface Space Environment Geochemistry and Ranging,MESSENGER)水星探测器第二次飞掠水星之时,就遇上了这种磁性“龙卷风”。

2. 金星(Venus):与地球最相似的“双胞胎”是一团炙热的乱麻

运用强大的高分辨率雷达,NASA的麦哲伦号金星探测器(Magellan spacecraft)对金星的永久云层进行了观测,绘制出了金星的全球地形图。

版权:NASA,SSV,MIPL,麦哲伦号团队

金星总是被称为地球的双胞胎,因为这两颗星球有着相似的大小和结构。但是在我们的太阳系中,金星却是温度最高的那颗行星,被令人窒息的硫酸云层和支离破碎的大气包围,处于900华氏度(约480摄氏度)水深火热的炙烤之中。

再加上闪电的频发(甚至可能比地球上还要频繁),“金星可不是一个非常好的度假之选,这一点毫无疑问。” 克里斯托弗•罗素(Christopher Russell)说道。欧洲空间局(European Space Agency,ESA)的金星快车(Venus Express)任务的研究团队发现了金星上的闪电,罗素则是团队中一名受NASA资助的科学家。

当你抬头仰望星空时,夜空中的金星是一颗略显淡黄的明亮星体,这是由它的表面云层决定的。今年早些时候,基于围绕金星运行的破晓号(Akatsuki)探测器的探测结果,日本的研究人员在金星的云层中发现了一个巨大的带状结构,

3. 地球(Earth):风暴频繁,危险常在

2018年10月,大型飓风“迈克尔”登陆佛罗里达州,成为21世纪登陆美国的最强飓风。

版权:NASA,美国国家海洋和气候管理局(National Oceanic and Atmosphere Administration,NOAA)

地球上的风暴多种多样,包括雷暴(thunderstorm)、暴风雪(blizzard)和龙卷风(tornado)。龙卷风的风速可以超过300英里每小时(约480千米每小时),所到之处常常拔树撼山,给建筑和车辆带来毁灭性的损害。

但是对比飓风(hurricane)的大小规模和破坏力,其他的风暴都会相形见绌。飓风通常也被称作台风(typhoon)或旋风(cyclone),可以持续数天之久,风力高达12级以上,波及范围可达675英里(约1100千米),摧毁的区域从沿海地区一直延伸到远离海洋的内陆。

最近的飓风之中,最强飓风非“迈克尔” (Michael)莫属。飓风“迈克尔”于2018年10月10日强势登陆美国佛罗里达州墨西哥海滩,当时的风速高达160英里每小时(约257千米每小时)。“迈克尔”是有史以来仅有的第四次登陆美国的五级飓风(Category 5),根据飓风的风力分类,五级飓风为顶级强度的飓风。

4. 火星(Mars):沙尘暴围困的世界

全球性沙尘暴:2001年拍摄的两幅图像,分别显示了被全球性沙尘暴席卷前后的火星。

版权:NASA,JPL-Caltech,MSSS

因为那些遮天蔽日的沙尘暴,有些甚至能围困住整个行星,火星变得声名狼藉。2018年的时候,一场全球性的沙尘暴罩住了NASA创下纪录的机遇号(Opportunity)火星车,让机遇号15年的火星任务不得不遗憾地走到终点。

火星的大气也非常稀薄,绝大部分都是二氧化碳,空气中还充斥着尘埃,在人类眼里,这样的大气会让天空看起来呈现出一片雾蒙蒙的红色或焦糖色。

这些尘埃也会成为未来火星任务的绊脚石,给探测器的电子系统和机械系统带来负面影响,如果人类在不久的未来登陆火星,尘埃对宇航员的健康来说也是一种不小的威胁,尽管真实的火星沙尘暴不会像2015年的电影《火星救援》(The Martian)里给宇航员马克•沃特尼(Mark Watney,由美国演员马特•达蒙(Matt Damon)扮演)带来那样强烈的影响。

除了地球,火星也是唯一一颗拥有气象站的星球,没错,NASA的洞察号(Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport,InSight)着陆器能监测火星的温度、风速和大气压,从2019年2月19日起,便每天发布火星赤道附近埃律西昂平原(Elysium Planitia)的天气报告。

5. 木星(Jupiter):一个逐渐缩小的斑块

这张朱诺相机(JunoCam,朱诺号所搭载高分辨率光学相机)的视图中,研究人员利用风暴气旋模型对木星大红斑附近的风暴进行了动态模拟。所应用的风暴模型被称为速度场,模型建立在NASA旅行者号(Voyager)航天器以及地球上望远镜所收集的数据基础上。

版权:NASA,JPL-Caltech,SwRI,MSSS,杰拉尔德•艾希施塔特(Gerald Eichstadt),贾斯汀•考沃特(Justin Cowart)

木星大红斑(Great Red Spot,GRS):太阳系中最著名的风暴之一。在繁盛之时,它至少猖獗了300年,但到现在也已经萎缩了一个半世纪之久,没有人知道,这块地标式的大红斑会在什么时候不再可见,但它最终大抵还是会消失。

NASA的朱诺号(Juno)木星探测器为科学家们带去了这个著名风暴的新见解。“朱诺号的数据表明,这个太阳系中最著名的风暴几乎有一个半地球直径那么宽,风暴的根部向下穿透木星大气的深度大约为200英里(约300千米)。” 朱诺号的首席研究员斯科特•博尔顿(Scott Bolton)说。

20世纪的时候,三个较小的椭圆形风暴合并形成了“小红斑”(Little Red Spot),大约有它的大红斑表亲一半那么大,如果没有坚固的物质表面降低风暴的速度,木星上的这些“斑”可以肆虐很多年。

6. 土星(Saturn):风暴追逐者的天堂

这一系列图片由NASA卡西尼号探测器所拍摄,显示了自1990年以来土星上发生的最大风暴的发展过程。这些真彩色(true-color)以及复合近真彩色(near-true-color)的视图纪录了从2010年到2011年中期的风暴发展“连续剧”,展示了风暴的头部是如何迅速变大而最终又被尾部吞没的。

版权:NASA,JPL-Caltech,空间科学研究所(Space Science Institute)

土星具有太阳系中最特别的大气特征之一:位于北极的六边形云图。 这里的六边形实际上是一个六面喷射流,风速高达200英里每小时(约322千米每小时),每一个面都比地球稍微宽一点,所以可以在这个六边形里塞上好几个地球。 在六边形的中间,有一个看起来像宇宙肚脐般的东西,但它实际上是一个看起来像飓风一样的巨大漩涡。

如果你是一个酷爱追寻风暴的人,那你将会在土星上度过一个收获满满的快乐日。由于探测器在土星的南半球上一部分区域观察到了频繁的风暴活动,NASA卡西尼号(Cassini)任务的科学家将其称为“风暴联盟”(Storm Alley)。风暴持续的时间可能会长达数年之久,因此不必急于追逐它们。至少有那么一场风暴,它在追逐着它自己:在2010年和2011年,科学家目睹了一场风暴,它围绕着土星呼啸而过,直到它最后撞向了自己的尾部,溅出翻腾的“风暴之花”。

7. 土卫六(Titan):甲烷雨和沙尘暴共存

这张近红外、彩色马赛克图片来自NASA的卡西尼号探测器,展示了土卫六(又被称作泰坦星)北极海面上的粼粼波光。

版权:NASA,JPL-Caltech,亚利桑那大学(University of Arizona),爱达荷大学(University of Idaho)

在我们的太阳系中,地球并不是唯一一个表面覆盖了液体的世界。在土星的卫星土卫六上,同样存在着河流、湖泊和大海。土卫六是唯一一个除了地球之外,拥有类似地球水循环的液体循环的世界:雨水从云层中飘落,流过卫星表面,进入湖泊和海洋之中,然后再蒸发回到空中。但是在土卫六上,雨水、河流和海洋的液体成分并不是水,而是甲烷。

来自卡西尼号探测器的数据还揭示了土卫六赤道地区的巨大沙尘暴,使土卫六成为除地球和火星外的第三个发现了沙尘暴的太阳系星体。

8. 天王星(Uranus):一处极地风暴,以及……臭鸡蛋味?

NASA的哈伯空间望远镜每年都会对太阳系的外围行星进行常规天气监测,而在此期间,它在海王星(右图)上发现了一个新的神秘而黑暗的风暴,除此之外,还对天王星北极地区周围一个持续了很长时间的风暴进行了全新的观察(左图)。

版权:NASA,ESA,A. Simon(NASA戈达德航天中心)、M.H. Wong和A. Hsu(加州大学伯克利分校)

长期以来,天王星都是那个被嘲笑的对象,而最新的一些研究可能会让它的处境变得更尴尬。

在天王星这颗冰巨星(ice giant planet)的上空,飘着一些云,科学家们正试图解决一个与之相关的难题:这些云是由什么组成的?当旅行者2号(Voyager 2)在1986年飞掠天王星时,它发现了一些云的踪迹。(这些云的存在部分是由于包围着天王星的浓雾,还有部分是由于旅行者号的相机设计,旅行者2号配备的相机并不能很好地透过阴霾用红外线进行拍摄。)但是在2018年,NASA的哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope,HST)拍下的一幅图像显示了横跨天王星北极的一处巨大而明亮的风暴云盖。

同样在2018年,利用夏威夷莫纳克亚天文台(Mauna Kea Observatory,MKO)上的北双子座望远镜(Gemini North telescope),研究人员发现:天王星上的云层是由硫化氢(H2S)组成的。硫化氢是一种具有腐烂的臭鸡蛋味的气体。

9. 海王星(Neptune):甲烷云和消失的风暴

这张图像来自哈勃空间望远镜,证实了海王星大气层中存在着一处深色的旋涡(高压系统)。左侧的完整可见光图像显示,深色气旋位于海王星南半球一片明亮的云层附近;右上角的全彩色图像是这一复杂气旋的特写;右下角的图像显示,气旋的最佳观测波长为蓝光波长。

版权:NASA,ESA,M.H. Wong和J. Tollefson(加州大学伯克利分校)

在我们太阳系中,海王星是风速最快的星球。 在这颗狂风肆虐的冰巨星之上,冻住的甲烷云被翻搅拖拽,风速超过1200英里每小时(2000千米每小时),比地球上的风速快了大概9倍!

海王星同样拥有一个强劲的风暴体系。1989年,NASA的旅行者2号从海王星身边飞掠而过时,发现了海王星上的两处巨型风暴,科学家后来将这两处风暴命名为“大黑斑”(The Great Dark Spot,GDS)和“黑斑2号”(Dark Spot 2)。

5年之后的1994年,NASA的哈勃空间望远镜处于地球轨道的有利位置上,拍摄了多张海王星的图片,科学家们希望能在这些图片中再次看到两处巨型风暴,但奇怪的是,“大黑斑”和“黑斑2号”都消失得无影无踪了。

研究人员现在认为,海王星上每四到六年就会出现新的风暴,每一个风暴的持续时间则会长达六年之久。

10. 不只在我们的太阳系:另一个星系的极端天气

行星WASP-43b绝不是一颗怡人的星球。这是一个偏执极端的世界,沸腾的风在3000华氏度(约1600摄氏度,足以融化钢铁)的“白天”里咆哮,在温度骤降至1000华氏度(约540摄氏度)以下的“黑夜”中怒吼。

版权:NASA,ESA

利用NASA的哈勃空间望远镜,科学家们绘制了一幅星球地图,描绘了我们的太阳系外一处动荡的世界:被称为WASP-43b的系外行星(exoplanet)。观测显示,WASP-43b是一个极端的世界。沸腾的风在3000华氏度(约1600摄氏度,足以融化钢铁)的“白天”里咆哮,在温度骤降至1000华氏度(约540摄氏度,仍然焦灼难耐)以下的“黑夜”中怒吼。(这里的“白天”指面对恒星WASP-43的一侧,“黑夜”指背对WASP-43的区域。)

WASP-43b于2011年被科学家发现,距离地球约260光年,大小和木星相近。由于距离太过遥远,我们难以直接拍摄到这颗星球,但是通过观测它绕母星运行时产生的光强骤降,天文学家还是探测到了WASP-43b这颗极端的行星。

参考:

https://solarsystem.nasa.gov/news/946/10-things-tour-of-storms-across-the-solar-system/返回搜狐,查看更多

责任编辑:

声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。
微流星雨 nasa 金斯大学 ciw 微流星体
阅读 ()
投诉
免费获取
今日搜狐热点
今日推荐