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太阳系天气早间播报:哪颗星球天气最猛烈?添加时间:2019-09-02

  本文由公众号“把科学带回家”提供

  来源 《万物》等

  改编犀牛

  观众朋友们早上好,欢迎关注太阳系天气,这里由太阳系气象台为您播报。想去其他星球旅行的朋友,要记好笔记提前准备(目前还没办法准备)。

  不知不觉太阳系已经诞生了 46 亿年,但毫无例外,地球仍然是目前天气舒适的行星,没有之一。

太阳系的星球(wikipedia)

  地球上的温度最低-89.2℃、最高 56.9 °C、平均 14.9℃,相比其他星球高则四百多度、低则零下一两百度,地球真的不要太舒服。能这么舒服,地球大气功不可没,大气层不仅保护着这里的生物,也带来了风雨雷电等各种天气现象和气候变换,让这颗星球活跃了起来。


2004 全年地球的变化(NASA)

  当然地球上也不乏灾难性的天气,然而即使最极端的天气,放在太阳系里也是小巫见大巫。我们从太阳开始,依次看看各个星球的天气状况。

  太阳-全系风暴

  地球上的风,是大气分子的大范围运动形成的;而太阳风,就是气体或带电粒子从太阳到太空的流动。因为带电粒子运动极快,所以不断有带电粒子挣脱太阳,太阳风也就源源不断向外吹去。作为太阳系老大,太阳风可以辐射全星系,甚至在整个太阳系内产生了一个非常稀薄的大气。

太阳(NASA/SDO (AIA))

  除了日常的太阳风,太阳还会不时地产生“风暴”,其表面某个区域会抛射出大量物质进入太空,还会伴随着电磁辐射和高能带电粒子爆发。

  如果太阳风暴袭向地球,会严重损害地球轨道上的卫星,甚至波及地面设备。所以我们尝试通过各种探测器密切关注太阳活动,严阵以待。但偶尔强劲的太阳风暴袭来,还是需要关闭卫星、切断电网确保安全。

  水星-酷暑极寒

  由于离太阳最近,所以水星白天的温度可达 427℃;而因为水星上几乎没有大气,所以拥有着太阳系最大的昼夜温差,晚上最低温度可达-170℃以下。再加上角度的原因,水星上的某些陨石坑内永远无法照射到阳光(月球和其他行星也存在这样的地方),这些地方温度可能低至接近绝对零度(-273.15℃)。

水星(NASA/JPL)

  水星上当然也没有风雨雷电,而且因为转轴倾角接近0°,水星上也没有四季变化,真的是一颗“枯燥”的星球。

  不过有趣的是,因为其独特的公转和自转,在水星上的一天相当于两年。如果在水星表面以每小时 3.2 千米的速度行走,那太阳在空中的位置将始终不变,甚至可以永远迎着日出走下去。

  金星-炽热岩星

  尽管金星离太阳比水星更远一些,但却是太阳系温度最高的行星,其表面平均温度可达 462℃。这得益于金星的浓厚大气层,其大气压相当于地球的 92 倍;而且大气中 96% 都是二氧化碳,因此金星获得了太阳系最强大的温室效应。在如此极端的温度之下,大气层上层落下的硫酸雨,也会在空中被蒸发干净。

紫外线波段拍摄的金星大气结构(左)
没有云层的金星(右)(NASA)

  不仅会“下雨”,金星上也会打雷闪电,前苏联和欧空局的金星探测器都记录到了此起彼伏的闪电。

  此外,欧空局的“金星快车”探测器还在金星南极上空拍到了一个巨大漩涡,大到差不多能放下整个欧洲。这个巨大漩涡的形成,是因为金星低纬度地区会受到更多光照,那里的气体受热上升后向两极移动;而极地处较冷的空气会下沉,就像盛满水的浴缸拔掉塞子一样,形成漩涡。金星的极地漩涡是太阳系最多变的极地漩涡。


这些照片由欧空局的金星快车拍摄
它在 2006-2015 年间一直环绕金星运行

  这和金星独特的大气不无关系。因为金星地表大气密度很大,所以风速非常缓慢,只有每小时几公里;而在 65 千米的高度之上,大气层转速会高达每小时 400 千米,是自转速度的 60 倍。

  火星-沙尘漫天

  火星离太阳的距离仅次于地球,位列第四。其表面温度最低-143℃,最高 35℃,平均-63℃。虽然火星挺冷的,表面遍布沙丘、砾石,也没有稳定的液态水,但相比其他星球的恶劣天气,火星已是除地球外最有可能存在生命的太阳系行星了。


火星稀薄且充满尘埃的红色大气层(NASA)

  因其地表广泛分布氧化铁,所以呈现为橘红色。

多个探测器都曾拍到过火星表面的尘卷风

  火星大气非常稀薄,其大气压只有地球的 0.6%,但火星上刮起风来可一点也不比地球逊色。2018 年,一场巨大的沙尘暴席卷火星,我们甚至无法观测到火星表面。这种在地球上被称为“哈布沙暴”的风暴在火星上十分常见,每隔几年就会发生,而这一次的规模尤其大。

沙尘暴导致我们难以观测火星表面

  沙尘暴的大概成因是,太阳加热火星大气,气体上升过程中卷起地面沙尘,进而引起了沙尘暴,但科学家至今尚未弄清这些沙尘暴为何能发展到如此大的规模。遮天蔽日的沙尘暴也给火星表面依靠太阳能驱动的火星车带来了很大的麻烦。已经在火星上工作了近 15 年的机遇号火星车,就是在 2018 年那场沙尘暴中失联,以后再也没有醒过来。


2018 年好奇号火星车拍到的火星沙尘暴(NASA)

  木星-红眼巨人

  越过火星,下一个行星就是木星了,这是一颗气态巨行星,也是太阳系最大的行星,体积相当于 1300 个地球。木星主要是由气体和液体组成,有着非常非常厚的大气层。木星大气平均温度约-145℃,大气温度会随着高度的降低而增高。


木星和地球大小的对比(NASA/JPL/SSI)

  这颗巨大行星上的风暴也十分壮观,其中最为人所知的就是木星大红斑了。这个标志性的风暴已经在木星上肆虐了几个世纪,不过可能不会一直持续下去。木星大红斑的风暴气旋类似于地球上的飓风,但尺寸要大得多。它的直径约为 16 000 千米,差不多是地球直径的 1.3 倍。科学家推测,风暴底部深入木星大气内部,其深度超过地球海洋平均深度的 100 倍。然而最近有证据表明这个风暴正在缩小,也许几十年后就不复存在了。


旅行者 1 号上拍摄的木星延时影像(NASA)


木星大红斑一度可以装下 3 个地球

  美国航空航天局(NASA)的朱诺号探测器于 2016 年进入环木星轨道,发回了关于这颗气态巨行星大量不可思议的数据。其中一张红外线照片,拍到了木星北极的奇怪气旋。

  这个图案可能吃货会比较熟悉,因为这太像稻某村一种糕点了:


来源于网络

  土星-风暴怪兽

  土星也是一个气态巨行星,土星大气平均温度比木星更低,大约-178℃。土星上偶尔会形成巨大的风暴,范围超过 30 万千米,几乎笼罩整个行星。

2011 年卡西尼-惠更斯号拍摄的土星风暴
(NASA/JPL-Caltech/SSI)

  而在土星的北极也有奇特的风暴气旋,是诡异的六边形,并且深入土星大气下层。


卡西尼-惠更斯号拍摄的六边形风暴
(NASA / JPL-Caltech / SSI)

  我们不仅能看见土星上的闪电,甚至还能听见它们,这是不是很神奇?2004 年至 2017 年, NASA 的卡西尼号探测器一直在环土星轨道上进行观测,它曾在白天记录下土星上的闪电,据估计,有些闪电强度比地球上的强 1000 倍。通过接收土星的射电辐射,卡西尼号还可以“听到”风暴在土星大气中放电的声音。2009 年土星上的一场雷暴持续了 8 个月,创下了太阳系的记录。


卡西尼号记录的一次土星闪电

  天王星、海王星-冰雪巨星

  天王星和海王星尽管也属于巨行星,但由于构成不同,被称为“冰巨行星”。

  天王星的大气层是太阳系行星中最冷的,最低温度只有-224℃。因为其大气层中富含甲烷,所以天王星看起来是蓝绿色或青色的,而极端的低温也让更多的甲烷结冰。和木星、土星、海王星相比,天王星的大气非常平静。1986 年的旅行者 2 号探测器所拍摄的图像显示,并没有发现像其他巨行星那样的超级风暴。但近几年的研究发现,天王星上的风速可达每小时 900 千米,已经接近我们平常说的音速(每小时 1225 千米或每秒 340.3 米)。

地球和天王星大小的比较(NASA)

  海王星是距离太阳最远的行星,其表面显示蓝色,也有大气层最上层甲烷的功劳。海王星表面刮着太阳系中最快的风,这里的风速可以达到每小时 2000 千米以上,也就是 1.6 倍音速。高速的风还会引发巨大的风暴,例如 1989 年旅行者 2 号探测器目击到的“大黑斑”,五年后黑斑消失。


海王星和地球的大小比较(NASA)
右侧海王星中心可以看到一个黑斑

  看过其他星球的天气,是不是觉得还是待在地球上最舒服。

  本次太阳系天气播报到此结束,欢迎收看。


Pixabay

  图片非特别注明均来自《万物》

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