很难给木星的大气层下个定义,因为木星是由90%的氢气和10%的氦气组成的。在地球上,我们可以研究组成地球大气层的各种气体。但是在木星强引力的作用下,木星将大气层聚集到具有非常有趣的特性的独立层中。接下来我们要介绍木星的大气层。
图解: 木星的云景(2000年)
与地球不同的是,木星在大气层与木星的其余部分之间没有明确的边界。当您向下穿过木星时,氢气和氦气的密度和温度会发生变化,科学家根据这些变化定义了不同的层。木星上的大气层是对流层,平流层,热层和系外层。
图解:木星大气层的垂直构造。注意压力随高度下降而增加。−132公里是伽利略的大气探测器最深入木星大气层内的深度。
由于木星缺乏固体表面,所以科学家们定义大气压力为一百帕的点为其底部。大气层的压力在这个点之上。和地球一样的是,大气层的温度随着高度的上升而下降,直到最小值。这是对流层顶,距离木星“表面”大概50公里的地方,定义了对流层与平流层之间的边界。
图解:取材自卡西尼号制成的木星最详尽地图。
平流层上升到320公里的地方,压力持续降低而温度持续升高。这个高度标志了平流层和热圈之间的边界。在1000公里的高度上,热圈的温度上升到了1000开尔文。
我们看到的所有云层和风暴都位于木星对流层的底部,它们是由氨气,硫化氢和水形成的。顶云层包含氨冰。在此之下是由硫化氢铵制成的云。水云在最密集的云层形成。
图解:地球和大红斑的近似比较
木星大气是太阳系中最大的行星大气。 它主要由氢分子和氦分子大致按照组成太阳的比例组成。也存在其他化合物,包括甲烷,氨,硫化氢和水。 尽管人们认为水驻留在大气深处,但直接测量的浓度却很低。 木星大气中的氮,硫和稀有气体的丰富度比太阳高约三倍。
木星大气缺乏清晰的下界和逐渐过渡星球内部的液体。 木星大气层从低到高依次是对流层,平流层,热层和外层层。 每层都有典型的温度梯度。最低层是对流层,具有复杂的云层和阴霾系统,包括氨,硫化氢铵和水层。在木星表面可见的上层氨云组织成十二个平行于赤道的纬向带,并以强大的纬向大气流(风)为边界,称为射流。 这些带在颜色上交替出现:暗带称为带,而亮带称为区域。 比带冷的区域对应于上升流,而带则标记下降的气体。该区域较浅的颜色被认为是由于氨冰造成的。 带颜色较深的原因尚不确定。尽管存在“浅层模型”和“深层模型”,但带状结构和射流的起源还没有得到很好的理解。
图解:长圆形BA (左侧)
木星大气表现出各种各样的活跃现象,包括频带不稳定性,涡旋(旋风和反旋风),风暴和闪电。漩涡显示为红色,白色或棕色大斑点(椭圆形)。 最大的两个斑点是大红色斑点(GRS)和BA椭圆(又称为小红斑) ,后者也是红色。 这两个斑点以及大多数其他的大斑点是反气旋的。 较小的反气旋往往是白色的。 涡流被认为是深度不超过几百公里的相对较浅的结构。 大红斑位于南半球,是太阳系已知旋涡最大的。 它可能吞噬两三个地球,并且至少存在了三百年。 BA椭圆(小红斑)在大红斑的南方是2000年由3个白色椭圆融合而成的红斑,大小只有大红斑的1/3。
图解:在2008年6月,短暂遭遇的长圆形BA(底部)、大红斑(顶端)和"红斑宝宝"(中间)。
木星有强风暴,还经常伴有雷击。 暴风雨是由水的蒸发和冷凝有关的大气潮湿对流而产生的。 它们是空气剧烈地向上运动的场所,而导致形成明亮浓密的云层。 风暴主要发生在带地区。 木星上的雷击比地球上看到的雷击强大数百倍,并且被认为与水云有关。
参考资料
1.维基百科全书
2.天文学名词
3. UNICON- universetoday
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