揭秘木星大红斑：350年"超级风暴"背后的科学奥秘

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https://baijiahao.baidu.com/s?id=1804350694570402860

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https://www.stdaily.com/guoji/xinwen/202406/3137e2dd4dd54b6abcd0c1afe8a8a8e6.shtml

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https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E7%B4%85%E6%96%91

木星的大红斑是太阳系中最引人注目的自然奇观之一，这个巨大的风暴系统已经持续存在了数百年，其神秘的起源和复杂的内部结构一直吸引着科学家和天文爱好者的目光。近年来，随着观测技术的进步，我们对这个宇宙中的"超级风暴"有了更深入的了解。

大红斑位于木星南半球的一个纬度带上，其形状近似于椭圆形。东西方向上的长度可以超过地球的直径，而南北方向上的宽度则相对较小。这个巨大的风暴系统自1831年被英国天文学家首次观测到以来，已经持续存在了近两个世纪，成为了天文学和气象学领域的一个谜题。

大红斑的红色并不是一成不变的。在长期的观测中，科学家们发现大红斑的颜色有时会变得更深，有时则会变浅。这种变化可能与大红斑内部的温度和化学成分的变化有关。此外，大红斑的大小和形状也在不断变化。有时，大红斑会变得更加庞大，甚至分裂成几个较小的风暴系统；有时，它则会逐渐缩小，变得模糊不清。

2022年7月，韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope，JWST）在大红斑上空区域，发现了一系列前所未见的复杂结构，彻底改变了科学家对这个区域的理解。这些结构包括黑暗的弧形结构和明亮的斑点，科学家推測，這些結構的產生原因，可能是來自木星深處的重力波。這些重力波在大紅斑周圍的下層湍流中產生，並向上傳播，改變上層大氣的結構和輻射。就像海浪拍打在海岸，並形成沙灘上的波紋一樣，這些重力波也雕刻出木星上層大氣的精緻紋理。

西班牙科学家开展的一项最新研究报告指出，当前人们看到的木星大红斑，可能只有190多岁，并非17世纪意大利天文学家卡西尼观测到的“永恒斑点”。相关研究论文发表于最新一期《地球物理研究通讯》杂志。

1665年，卡西尼在与现在的大红斑所处位置相同的纬度发现了一个暗椭圆形结构，并将其命名为“永恒斑点”。直到1713年，他和其他天文学家又一次发现它。随后，该斑点失去踪迹。直到1831年后，科学家才再次在相同纬度观察到一个清晰的椭圆形大红斑。

鉴于科学家对木星上的斑点的观测是间歇性的，所以今天的大红斑是否就是17世纪科学家看到的那个“永恒斑点”？科学家对此一直争论不休，导致大红斑的年龄成谜。

在最新研究中，西班牙科学家使用17世纪中期以后的历史资料和数值模型，分析了该红斑的大小、结构和位置随时间的演变情况。数据显示，目前人们看到的大红斑不可能是当年那个“永恒斑点”。“永恒斑点”或许已在18世纪中期至1831之间的某个时间消失。因此，目前科学家看到的木星大红斑，年纪可能只有190多岁。

美国科学家开展的一项新研究揭示了大红斑形状变化的部分原因。模拟显示，如果没有与瞬变涡旋之间的相互作用，木星大红斑会在950天内收缩。相关论文发表于最新一期《伊卡洛斯》（Icarus）杂志。

木星大红斑是位于木星南半球的一个红色椭圆形区域，它以逆时针方向旋转，并呈现出下沉气流的特征，其宽度超过16000公里。据观测，在过去100年，尤其是过去50年里，木星大红斑一直在缩小：虽然其纬度范围保持相对一致，但其经度范围已从19世纪末的40度缩小到2016年的14度。

尽管科学家已经对木星大红斑开展了多项研究，但关于其起源、寿命、演变、未来、为何呈现红色，以及为何正在缩小等基本问题仍然悬而未决。

其他科研团队对长寿命的地面反气旋特征开展的研究表明，它们可以通过与瞬变涡旋之间的相互作用来维持其大小，这表明木星大红斑会吸收较小涡旋。

在这些研究的基础上，耶鲁大学和路易斯维尔大学研究人员使用显式行星等熵坐标（EPIC）模型，对类似木星大红斑的涡旋进行了一系列三维模拟。EPIC模型是道林在20世纪90年代开发的行星大气模型。其中一些模拟了大红斑与不同频率和强度的瞬变涡旋之间的相互作用；控制模拟则忽略了这些小风暴。

通过比较模拟结果，研究人员得出结论认为，这些瞬变涡流的存在可加强大红斑，导致其变大。如果没有与瞬变涡旋之间的相互作用，木星大红斑会在950天内收缩。

对大红斑的研究，不仅有助于我们了解木星的气候和环境特点，还有助于我们更好地了解太阳系中其他行星和卫星的气候和环境。此外，大红斑的研究还有助于我们深入了解地球上的气象现象和气候变化机制。毕竟，地球和木星都是太阳系中的行星，它们的气候和环境特点具有一定的相似性。通过对大红斑等木星气象现象的研究，我们可以更好地了解地球上的气候变化和气象灾害的成因和机制，从而为应对这些挑战提供更加有效的措施和方案。

总之，木星大红斑作为太阳系中最为壮观的自然奇观之一，不仅让我们感受到了大自然的神奇和美丽，也为我们提供了研究太阳系和地球气候的重要线索。随着科学技术的不断进步和观测设备的不断更新换代，相信我们对大红斑等木星气象现象的认识将会越来越深入，为我们探索宇宙的奥秘提供更加有力的支持。