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来自研究机构

天王星,海王星的动态大气

日期:
2019年2月7日
来源:
美国宇航局/戈达德太空飞行中心
简介:
美国宇航局的哈勃太空望远镜发现了海王星上另一场神秘的黑暗风暴,并对天王星北极地区长期存在的风暴进行了新的观察。
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在对太阳系外行星进行例行的年度天气监测期间,美国宇航局的哈勃太空望远镜在海王星上发现了一场新的神秘黑暗风暴,并对天王星北极地区长期存在的风暴进行了新的观察。

像地球一样,天王星和海王星也有季节,这可能会影响它们大气中的一些特征。但它们的季节比地球上的要长得多,持续几十年而不是几个月。

哈勃望远镜对海王星的新视角显示了黑色风暴,在顶部中心看到。这一现象出现在地球南部的夏季,是哈勃望远镜自1993年以来捕捉到的第四个也是最新一个神秘的黑暗漩涡。1989年,旅行者2号宇宙飞船在飞越这颗遥远的行星时发现了另外两个黑色风暴。从那以后,只有哈勃在蓝光下有灵敏度来追踪这些难以捉摸的特征,它们出现和消失得很快。加州大学伯克利分校的本科生安德鲁·许(Andrew Hsu)领导的一项研究估计,黑点每四到六年在不同纬度出现一次,大约两年后消失。

哈勃望远镜于2018年9月在海王星北半球发现了最新的风暴。这个地貌大约有6800英里宽。

在黑暗特征的右侧是明亮的白色“伴星云”。哈勃望远镜已经观测到类似的云伴随着之前的漩涡。明亮的云形成时,周围空气的流动受到干扰,在黑暗的漩涡上方向上转移,导致气体冻结成甲烷冰晶。这些云类似于地球上空气被推过山脉时出现的薄饼状云(尽管海王星没有固体表面)。黑点左边的长而薄的云是一个短暂的特征,不是风暴系统的一部分。

目前还不清楚这些风暴是如何形成的。但就像木星的大红斑一样,黑暗漩涡以反气旋的方向旋转,似乎从这颗冰巨星的大气层中挖出了更深层次的物质。

哈勃望远镜的观测显示,早在2016年,该地区的云层活动就在涡旋出现之前增加了。这些图像表明,漩涡可能在海王星的大气层中发展得更深,只有当风暴的顶部达到更高的高度时才可见。

天王星的快照,就像海王星的图像,揭示了一个主要特征:一个巨大的明亮的风暴云帽横跨北极。

科学家们认为,这种新特征是天王星独特自转的结果。与太阳系中的其他行星不同,天王星几乎是倾斜的。由于这种极端倾斜,在地球的夏季,太阳几乎直接照射到北极,从不落下。天王星现在接近它的夏季中期,极帽区域变得更加突出。这个极罩可能是由于大气流动的季节性变化而形成的。

在极地风暴的边缘附近有一个巨大而致密的甲烷冰云,有时它的亮度足以被业余天文学家拍摄下来。一条狭窄的云带环绕着赤道以北的地球。这是一个谜,因为天王星和海王星有非常宽的向西吹的风喷流,所以像这样的波段是如何被限制在如此狭窄的宽度内的。

这两颗行星都被归类为冰巨行星。它们没有固体的表面,而是由氢和氦组成的地幔围绕着富含水的内部,内部可能包裹着一个岩石内核。大气中的甲烷吸收红光,但允许蓝绿色的光散射回太空,使每个行星都呈现出青色。

新的海王星和天王星图像来自外行星大气遗产(OPAL)计划,这是一个长期的哈勃项目,由马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的艾米·西蒙领导,每年捕捉太阳系外行星在轨道上最接近地球的全球地图。OPAL的主要目标是研究长期的季节变化,以及捕捉相对短暂的事件,比如海王星黑斑的出现。这些黑暗的风暴可能是如此短暂,以至于在过去哈勃对海王星的观测中,它们中的一些可能在多年的间隔中出现和消失。OPAL计划确保天文学家不会错过另一个。

这些图片是哈勃拍摄的海王星和天王星的照片剪贴簿的一部分,这些照片记录了这些遥远而寒冷的行星随着时间的推移的天气模式。正如气象学家不能通过研究几张快照来预测地球上的天气一样,天文学家也不能在没有定期重复观测的情况下追踪太阳系行星的大气趋势。天文学家希望哈勃对外行星的长期监测将帮助他们解开这些遥远世界仍然存在的谜团。

分析这些行星上的天气也将帮助科学家更好地了解包括地球在内的太阳系行星大气的多样性和相似性。

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故事来源:

材料所提供的美国宇航局/戈达德太空飞行中心注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


引用此页

美国宇航局/戈达德太空飞行中心。“天王星、海王星的动态大气。”《科学日报》。《科学日报》,2019年2月7日。< www.koonmotors.com/releases/2019/02/190207114955.htm >。
美国宇航局/戈达德太空飞行中心。(2019年2月7日).天王星、海王星的动态大气。《科学日报》.2023年6月22日检索自www.koonmotors.com/releases/2019/02/190207114955.htm
美国宇航局/戈达德太空飞行中心。“天王星、海王星的动态大气。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2019/02/190207114955.htm(2023年6月22日访问)。

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