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Dec. 28 2022

40年觀測數據顯示木星雲層的奇怪溫度波動

  • 40年觀測數據顯示木星雲層的奇怪溫度波動。

    40年觀測數據顯示木星雲層的奇怪溫度波動。

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根據地面和太空望遠鏡收集的大量觀測數據,木星對流層上層的溫度呈現出規律的波動,似乎與季節變化無關。這一令人驚訝和有趣的發現可能有助於了解這顆氣態巨行星的奇怪天氣。

英國萊斯特大學的行星科學家利赫.弗萊特切爾(Leigh Fletcher)表示:我們現在已經解決了難題的一部分,即木星大氣顯示出這些自然循環。要了解是什麼驅動了這些循環以及它們為什麼會有這樣的時間週期,我們需要探索雲層的上層和下層。

毫無疑問,太陽系中最大的行星木星與我們居住的地球截然不同。它被狂風吹拂,籠罩在厚厚的雲層中,有著比地球還大的風暴。

木星最明顯的特徵為深淺交替平行於赤道的雲帶,淺色稱區,深色稱為帶,其噴流氣流以相反的方向快速運動。從紅外圖像中得知,較暗的帶較暖,部分是因為雲層較薄,允許更多的熱量從行星內部逸出。

木星的另一件有趣的事情是它的自轉軸沒有太大的傾角。木星的自轉軸相對於公轉軌道面僅傾斜3度。在地球以及火星和土星等其他行星上,自轉軸的傾斜(地球為 23.4 度)使兩極朝向或遠離太陽,導致明顯的季節性溫度變化。因此科學家們從未預料到木星會有明顯的溫度變化週期。

來自航海家號和卡西尼號上儀器的數據,以及來自甚大望遠鏡、Subaru望遠鏡和美國航太總署(NASA)紅外望遠鏡設施的數據,為由NASA噴氣推進實驗室的行星科學家葛蘭.歐頓(Glenn Orton)領導的團隊提供了數十年的熱數據。

令他們驚訝的是,他們發現木星溫度波動的週期為4年、7年至9年,以及10年至14年,涉及不同的緯度。他們發現,這些似乎與季節性溫度變化無關。

然而,存在一些內部一致性:隨著北半球特定緯度的溫度升高,南半球相應緯度的溫度會下降,特別是在緯度16、22和30度。就好像木星是它自己的鏡子,被赤道一分為二,保持著熱平衡。

歐頓表示:這是最令人驚訝的,我們發現了距離非常遙遠的緯度之間溫度變化的關係。這類似於我們在地球上看到一個地區的天氣和氣候模式會對其他地方的天氣產生顯著影響

目前尚不清楚是什麼驅動或連結這些溫度波動,但是可以在木星大氣更高處找到線索,即位於對流層上方的平流層。在木星赤道,對流層的溫度變化與平流層的變化相反。這表明在高海拔地區發生的任何事情都會影響下方發生的事情,反之亦然。

不管如何,這項研究是一個非常重要的拼圖,有朝一日,它可能會幫助科學家們準確地理解和預測木星的天氣。

弗萊特切爾表示:如果我們能夠將木星大氣中的因果連結起來,測量這些溫度變化和週期將是朝著全面地獲得木星天氣預報的里程碑。而更大的問題是,我們是否在未來可以將其擴展到其他巨行星,看看是否會出現類似的模式。

該研究已發表在《自然天文學》(Nature Astronomy)上。

 

資料來源:Science Alert

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

FEB. 2023

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