木星大紅斑是木星表面的特徵性標誌，是木星上最大的風暴氣旋，長約25000千米，上下跨度12000千米，每6個地球日按逆時針方向旋轉一周，經常捲起高達8千米的雲塔。自從17世紀天文學家首次觀測到此風暴，大紅斑至少已存在200到350年。它已經改變了顏色和形狀，但卻從來沒有完全消失過。
基本介紹
- 中文名：木星大紅斑
- 外文名：Great Red Spot（GRS）
- 性質：反氣旋漩渦
- 旋轉周期：6地球日（14木星日）
- 位置：太陽系-木星
- 東西直徑：24–40,000km
- 南北直徑：12–14,000km
形態特徵,觀測歷史,早期發現,衛星探測,科學研究,成因猜測,色差猜測,最新發現,
形態特徵
這個大紅斑的位置並不是固定不變的，而是在不斷地移動。木星的大紅斑大致位於南緯23°處，它的南北寬度經常保持在14000千米，東西方向上的長度在不同時期有所變化，最長時達40000千米左右，一般長度在20000～30000千米。
在大紅斑中心部分有個小顆粒，是大紅斑的核，其大小約幾百公里。這個核在周圍的反時針漩渦運動中維持不動。大紅斑的壽命很長，可維持幾百年或更長久。
根據觀測結果顯示，科學家發現木星大紅斑中紅色最明顯的區域印證了冷風暴系統內部存在熱核心的理論；而觀測圖像中風暴邊緣深色的線條顯示出風暴爆發所釋放出的氣體正在向星球的內部漫延。
觀測歷史
早期發現
1665年，法國天文學家發現木星有一條大紅斑並把它繪製成圖，終於引起了國際天文學界的注意，此後，至1713年，這條大紅斑在可見光的波段下斷斷續續的被觀測著。
從17世紀被發現之後，到1830年有長達118年的空白沒有被觀測的紀錄。原來的斑點是否消散並改變重組了，是否退了色，或者只是簡單的觀測上的貧乏，都無從得知。
當前對大紅斑的第一筆記錄始自1830年代之後。1878年，一位天文學家在觀測木星時再次發現了這個大紅斑，此後，人們開始了對它接連地觀測。
衛星探測
在1979年2月25日，當旅行者1號太空船以920萬公里的距離掠過木星時，首度將大紅斑清晰的影像傳送回地球，可以看清楚160公里大小的橫斷面。西邊有著五顏六色、波浪般的雲彩模式，是大紅斑活躍的區域，那裡被觀察到有非常複雜和多變的雲彩運動。
木星大紅斑
木星大紅斑1973年12月3日，為探明木星真相，美國發射了無人勘測器——先鋒10號。經過1年零9個月的宇宙飛行，“先鋒10號”終於來到了木星附近，並拍攝到了木星外形的彩色照片發回地球。這些照片讓人們清楚地看到了木星上的大紅斑。
2011年9月，智利和夏威夷的天文台傳回珍貴的觀測資料，供加州“噴射推進實驗室”(the Jet Propulsion Laboratory)解析研究。資深科學家歐爾頓(Glenn Orton)表示，這是他們第一次深入觀察太陽系最大的風暴。原本他們以為‘大紅斑’只是一個歷史悠久但平凡無奇的橢圓形氣體，但新觀測數據顯示，其實它的結構非常複雜。
據日本《東京新聞》5月16日報導，美國航空航天局(NASA)及歐洲航天局(ESA)15日發布了對木星表面的“大紅斑”的觀測結果。哈勃天文望遠鏡4月觀測結果表明，每年都在縮小的“大紅斑”的寬度，已達到記載以來最小的16500千米。
據了解，木星“大紅斑”是由氨和甲烷氣體雲構成的巨大漩渦，過去曾達到三個地球並排排列的寬度，如今已縮小約一個地球(直徑約12700千米)多。研究者稱，這是周圍的小漩渦相互作用導致其內部構造改變造成的。有業餘天文愛好者的觀測也表明，“大紅斑”的縮小速度正在加快。（原標題：《哈勃望遠鏡拍攝到木星“大紅斑”縮小影像》）
據美國宇航局太空網報導，在地球上，颶風可在幾天內形成和消失不見。然而在木星上，暴風可一直持續幾年甚至幾個世紀。木星上的“大紅斑”已經持續至少300年，它是一個巨大的反氣旋暴風，直徑是地球的兩倍。不過現在木星上的所有暴風的根源——這個“大紅斑”正在慢慢縮小。
科學研究
成因猜測
義大利的天文學家卡西尼指出，大紅斑是木星大氣的形態，就像地球空中的雲彩。卡西尼利用這個大紅斑準確地測量出木星自轉的周期、人們還在觀測中發現，大紅斑的顏色有時很濃，有時較淡，淡得人們只能隱約看到它的輪廓。大紅斑在緯度方向上還有漂移運動，因此大紅斑不是固態的物質。
木星大紅斑
木星大紅斑氣流翻騰
木星是太陽系中自轉速度最快的行星，這使大氣中的雲被拉成長條形狀，共形成了17條雲帶。雲帶中亮的部分稱作“帶”，暗的部分稱作“帶紋”。從探測器拍下的照片看，大氣中的雲劇烈翻轉，在翻騰的雲中有一個顯著的大紅斑。大紅斑乘著大氣中上升的氣流，沿逆時針方向大約6個地球日旋轉一周。接受來自周圍氣流流動形成的能量，並且很好地保持能量平衡的狀態。
熱量噴射
木星大紅斑所以有的科學家就據此推測，大紅斑可能就是木星內部溫度最高的部分呈柱狀的旋渦不斷朝外噴射的地方。大紅斑噴出之後，柱狀的旋渦與大氣中的甲烷、氨等物質產生化合作用，從而形成了橘紅色的物質團—大紅斑。
氣旋風暴
“先驅者”和“旅行者”探測器的探測結果表明，大紅斑是一個龐大的氣旋風暴，類似於地球上的颱風，也類似火星上的塵暴，但它的規模要大得多，持續時間也長得多。除了大紅斑之外，木星上還存在一些小紅斑。
溫度上升
科學家格林·奧爾頓(Glenn Orton)領導一個科學研究小組發現了迄今為止太陽系中規模最大的一次紅斑爆發現象。奧爾頓表示：“我們之前一直認為木星大紅斑只有一個簡單的橢圓體結構，但是這次最新的研究成果顯示其內部的結構體系其實非常複雜，”
奧爾頓表示，這次所得到的觀測結果讓人類第一次了解了木星大紅斑爆發過程中一系列的細節變化，與此同時，科學家們也據此認為這個太陽系中最著名的風暴系統存在一種“環流模式”。
數百年來，嚮往宇宙的科學家們已經對木星大紅斑進行了無數次的觀測，對於其結構的連續觀測可以追溯到19世紀。
橙紅色區域的溫度要比周圍高出三到四攝氏度
橙紅色區域的溫度要比周圍高出三到四攝氏度科學家這次能得到最新的木星大紅斑熱成像圖要“歸功”於歐洲南方天文台(ESO)安裝在智利境內的大型天文望遠鏡和同樣安裝在智利境內的8米雙子南座望遠鏡，以及日本國家天文台安裝在夏威夷的昴星望遠鏡。20世紀90年代初期，美國航空航天局的伽利略號宇宙飛船曾經向地球發回過有關木星大紅斑的圖片，而這一次科學家獲得的圖像無論在清晰度還是在覆蓋範圍上都大大超越了伽利略號所發回的圖片數據。
歐洲南方天文台在其大型天文望遠鏡上安裝了一種名叫VISIR的裝置，這種裝置可以幫助天文學家準確地測量出了風暴周圍的溫度、懸浮顆粒以及氨氣含量，其中每一項參數都能夠告訴我們在風暴內部的天氣以及環流模式的變化科學家利用這次最新得到的數據與以往利用VISIR所觀測到的數據進行結合，最終揭開了即使在遇到亂流、氣候劇變以及遭遇反氣旋之後，風暴內部依然能夠保持穩定的奧秘，
另一位參與此項研究的科學家利?費來徹(Leigh Fletcher)表示：“讓我們感到驚訝的是――圖片上橙紅色區域的溫度要比周圍高出三到四攝氏度。”費來徹所指出的這種溫度的差異並不多見，但是其已經足夠引起風暴中心的氣流進行順時針方向的環流運動。在木星的其他區域，這種溫度的差異可以影響風速以及雲團造型的變化。
費來徹表示：“通過這次研究，我們第一次了解到環境(包括溫度、風速、氣壓等等)與木星大紅斑顏色的變化有著密切的聯繫。我們還不能確切地知道究竟是何種原因導致風暴內部顏色的差異，但是能確定的是這與周圍環境的變化有很大的關係，
能量來源
哈佛大學和加州大學伯克利分校的科學家通過研究發現木星的大紅斑之謎可以解釋為不尋常運動的氣旋，其中氣流的垂直運動是大紅斑無法消失的一個重要原因，科學家此前認為大紅斑最終將會消失，但是這一情況已經持續數百年之久。通過對木星大氣循環的研究，研究人員也可以解釋地球上形成的漩渦，該現象可以維持數年之久，其中的機理與太陽系內天體的極端氣旋運動相類似。木星的大紅斑位於赤道附近，外表上看似乎是一個非常穩定的超級漩渦。
木星大紅斑直徑巨大，可以裝下3個地球，其形狀可發生一些變化，大紅斑可以一直持續並長達數百年之久，必然有另一種補充能量的機制，使得這個超級氣旋可以繼續維持下去，否則根據我們現有的流體動力學理論，大紅斑會本應該在幾個世紀前就逐漸失去能量消失。從地球上颱風或者颶風形成理論上看，超級氣旋維持需要能量介入，移動過程、風以及輻射熱量都會降低系統能量，木星大氣中的垂直流可吸引熱氣體從大紅斑的上方對系統注入能量，冷氣體則中下方進入風暴中心區域。
流體動力學教授菲利普·馬庫斯使用了計算機模型對垂直流和渦流進行了研究，在過去的調查中，科學家忽視了垂直流的作用，因為那時他們認為這並不是主要因素，或者他們使用了更加簡單的方程，所以沒有發現大紅斑的能量補充之謎。有一些科學家認為大紅斑是通過一些小的氣旋來補充系統能量，但計算機模型表明這些能量還不足以維持大紅斑的存在。
木星大氣是太陽系中最大的行星大氣環境，由氫和氦組成，大氣中還擁有數以百計的氣旋漩渦，大紅斑就是其中一個持久性最強的反氣旋。本項研究成果發表在美國物理學會流體動力學分會2013年11月25日舉行的年度會議上。
巨大眼睛
這張照片可以清楚地看到大紅斑在木星上的位置，其大小能夠容納數個地球，地球的體積差不多如木星的衛星在大紅斑上留下的影子大小。
黑色斑點
黑色斑點10月30日訊息，據媒體報導，美國宇航局公布了哈勃望遠鏡拍攝到木星大紅斑的最新照片，如同一個巨大的眼睛正在“盯著你”看。圖中顯示了木星大紅斑內出現了一個黑圈，猶如眼睛的瞳孔及虹膜部分，巨大的眼睛似乎是在直視哈勃太空望遠鏡。對此美國宇航局認為大紅斑中的黑色部分其實是木星衛星的投影，由於曝光期間木星的一顆衛星進入了大紅斑附近，看上去像是人類的眼睛，
美國宇航局卡西尼土星探測器拍攝到土星北極的奇怪雲層，中央出現了一個巨大的漩渦，這個氣旋幾乎占據了整個土星極區，風暴內的風速高達每小時200英里，與高速列車的速度相當，橫跨2萬英里，大約為3.2萬公里，是地球直徑的兩倍。
色差猜測
探測表明，大紅斑的形狀沒有太大變化，一般呈橢圓形，就像木星上長著的一隻眼睛。但大紅斑的顏色卻常有變化，有時鮮紅鮮紅的，有時又略帶棕色或淡玫瑰色。
日前，日本國家天文台最新觀測結果顯示，木星表面神秘“大紅斑”風暴開始變白，其面積相當於地球的兩倍。
據國外媒體報導，目前，太陽最大風暴紅外線圖像中顯示木星“大紅斑”開始變白，這個巨大風暴被認為壽命可達到300-400年，風速達到每小時數百公里，面積相當於兩個地球大小。
該風暴呈現出一個深紅橢圓結構被白色、黃色、橙色漩渦層包裹著，紅外線圖像可透過氣體和灰塵以可見光圖像呈現出來，這張照片是由日本國家天文台發布的，同時，照片中還有木星的衛星。木衛三位於照片右上角，呈現出3色斑點結構。
這張照片是斯巴魯望遠鏡上安裝的相機拍攝的，據悉，木星“大紅斑”令科學家們迷惑不解多年，這個巨大風暴的形成原因仍是一個未解謎團。美國宇航局指出，“大紅斑”很可能是簡單化學物質被木星高層大氣中陽光照射分解所致。
這一最新觀測結果反駁了其它關於大紅斑彩色起源的主流理論，一些專家認為大紅斑的紅色化學物質來自於木星雲層之下。
雲量因素
色彩的變化與雲層的高度有關：最低處為藍色，跟著是棕色與白色，最高處為紅色。我們通過高處雲層的缺口才能看到低處的雲層。
物質差異
木星表面雲層的多彩可能是由大氣中化學成分的微妙差異及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩繽紛的視覺效果，但是其詳情仍無法知曉。
科學推導
最新發現
美國波士頓大學太空物理研究中心科學家近日發表最新研究成果認為，木星大紅斑可能會釋放出某種神秘的能量，從而不斷加熱木星上層大氣層。照射到地球上的有效太陽光線可以加熱陸地上空大氣層，其熱量甚至會影響到402千米外的太空，比如國際空間站軌道。木星與太陽的距離雖然要五倍於地球，但它的上層大氣層仍然有溫度，而且平均溫度相當於地球大氣層相應層次的溫度。儘管許多科學家一直在致力於研究太陽系外層空間，但他們對這種可以提供額外熱量的非太陽能的能量來源仍然感到迷惑不解。該研究項目主要負責人、美國波士頓大學太空物理研究中心科學家詹姆斯·奧多諾休介紹說，“我們首先排除從上方加熱的太陽能，然後通過觀測繪製出整個行星上空的熱量分布，從而尋找任何溫度異常現象。或許可以從中找到這種能量來源的線索。”通過觀測行星所釋放出的非可見的紅外線，天文學家可以測量出該行星的溫度。所看到的木星可見雲層頂部大約位於木星上空她48千米處．而波士頓大學研究團隊所測量到的紅外線卻比這一高度高出805千米。研究人員發現，如此高的高空，其溫度卻比預像中要高出許多。奧多諾休介紹說，“我們馬上發現，高空中的最高溫度區域恰恰位於大紅斑上空。這或許就是一個重要的線索。”木星大紅斑是太陽系的奇蹟之一，發現於17世紀伽利略發明望遠鏡不久後的幾年內。大紅斑是由有色氣體形成的旋渦狀圖案，它也被稱為“永久性颶風”。在過去數世紀中．大紅斑的大小和顏色經常發生變化，其跨度相當於三個地球直徑的長度，根據其旋轉速度．渦狀氣流約6天旋轉一周。木星本身自轉只需10個小時即可完成一次自轉。研究團隊成員、波士頓大學太空物理研究中心科學家盧克·摩爾博士認為，“大紅斑可能就是極好的能量來源，可以加熱木星上層大氣層。但我們還沒有確切的證據。證明它能夠對高海拔空間的大氣層產生實際影響。”研究人員指出，木星可見光環之上的高空出現不同尋常的高溫，這種現象可能並非太陽系獨有的。不僅僅太陽系內的土星、天王星和海王星存在這種現象，也許在太陽系外的所有巨型系外行星都存在這種現象。
