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太空与信号

木星的大红斑为什么能转这么久?

木星云带上有一块橙红色的大椭圆。把不同日期的照片放在一起,你会发现它不只在转,还会一会儿变宽、一会儿变圆。

朱诺号近距离拍下的大红斑占据画面右半部,边缘连着木星浅色云带
朱诺号在 2017 年飞过木星时拍下了这张近照。颜色经过处理,方便辨认大红斑边缘和旁边的云纹。 NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS,图像处理 Andrea Luck(CC BY) · 图像出处

带着问题出发

这份案卷,哪里还没解开?

它和两侧高速云带怎样相互影响?哪些过程让它保持了这么久,又是什么让它时宽时窄?

  1. 什么能量交换让大红斑保持这么久?

    还缺的线索 风暴与两侧高速云带相互作用,但云顶以下的流动难以长期看清。需要把风速、深度和模型放在一起比对。

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  2. 大红斑为什么会周期性地变宽变窄?

    还缺的线索 连续照片记录到了形变,完整的流动原因仍要靠更多轮观测来检验,也要分辨短期摆动与长期变化。

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沿着下面的图片和记录,看看我们已经走到了哪一步。

第一步

看看这些线索

想一想,每条线索能帮我们回答哪个问题?

  1. 一百多年的观测记录

    观察到了什么
    天文学家对今天所见的这团大风暴已有至少 150 年的观测记录。
    它能说明什么
    这种长度的记录能帮研究人员找出长期变化,也能避免把古书里每一个红色斑点都算作同一团风暴。
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  2. 同一块斑也会变形

    观察到了什么
    哈勃望远镜在约 90 天内观测了八次。测量结果显示,大红斑的宽度和长短比例会变化。
    它能说明什么
    给同一团风暴反复拍照,才能分辨它短期的变化。再拿更早的记录对照,可以研究它长期怎样改变。
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  3. 风暴伸到云层下面

    观察到了什么
    朱诺号飞过大红斑上方时测到了微小的引力变化。研究团队据此估算,风暴在云顶以下延伸数百千米。
    它能说明什么
    照片主要显示云顶附近的样子,引力测量补上了风暴深处的信息。
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把线索动起来看

留意画面里变了什么,也看看哪些地方还需要更多证据。

哈勃望远镜在不同日期拍下的八张大红斑照片,每幅下面标有日期

互动读图

顺着日期读八次哈勃观测

按照片下面的日期读,从左到右看完上排,再看下排。找找大红斑哪几次显得比较宽,哪几次比较圆。

1. 先找第一次
上排左边是 2023 年 12 月的第一次。先找出橙红色椭圆,再留意旁边浅色和深色的云带。

2. 再看中间一张
在后面的照片里找同一块红斑。比一比它横着有多宽、竖着有多高。

3. 读到最后一次
最右下是 2024 年 3 月的观测。每幅都记录了当时的样子,两次观测之间的变化要靠更多测量来补。

NASA/ESA/Amy Simon,图像处理 Joseph DePasquale · 素材出处

查看本地大图 ↗

第二步

试着做判断

要判断大红斑在一段时间里有没有改变形状,你会用哪条线索?

点选一条,看看理由。

一张颜色特别鲜艳的近照。
再看看线索

一张近照能看清一次的样子。比较变化需要不同日期的记录。

朱诺号飞越时测到的引力变化。
再看看线索

引力变化主要用来追查云层下面的深度。

把同一团风暴在不同日期的照片放在一起测量。
这个判断有依据

可以比较每次的大红斑有多宽、多高,再看看这些数是不是在变化。

第三步

写下调查结论

已经知道
大红斑是一团长寿的风暴。它的轮廓会变,云顶以下也有很深的一部分。
还在研究
它和两侧高速云带怎样相互影响?哪些过程让它保持了这么久,又是什么让它时宽时窄?
下一步怎么查
继续追踪斑点和两侧云带的速度、轮廓,再把这些记录与朱诺号测到的深层信息一起比较。
给家长和想多读一点的你

图上的大小比较需要先校准比例。木星和地球之间的距离会变,同样大小的物体也可能在两次照片里看起来不同。

线索从哪里来

资料核对日期 · 原文需联网

  1. NASA · 朱诺号大红斑图像与深度测量
  2. NASA/哈勃团队 · 大红斑约 90 天的观测