木星大红斑持续缩小

木星的大红斑正在缩小。几十年来，太阳系最大的风暴一直在缓慢减弱，但一些新的研究可能解释了其中的原因。为这个巨大的反气旋提供能量的风暴越来越少，导致它缩小。这项研究结果发表在 2024 年 9 月出版的《伊卡洛斯》杂志上。

大红斑是什么？

大红斑位于木星的南半球，可以说是这颗气态巨行星最著名的特征。它是一个旋转的红橙色椭圆形高压区，宽度超过 10,000 英里。它的宽度约为地球的 1.3 倍。

大红斑的风速始终超过每小时 200 英里，但在更远的地方风速可达每小时 400 英里以上。由于大红斑的风向是逆时针，所以从技术上讲，它是一个反气旋。

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尽管大红斑已被广泛研究，但围绕着它仍有许多未解之谜。天文学家并不清楚它的具体形成时间、形成原因，以及它为何呈现玫瑰色。

“过去 200 年来，许多人都观察过大红斑，并像我一样对它着迷，”这项研究的共同作者、耶鲁大学博士生 Caleb Keaveney 在一份声明中说道。“他们中的许多人并不是专业的天文学家——他们只是充满热情和好奇。再加上我在谈论我的工作时看到的人们的好奇心，让我觉得自己是某个比自己更伟大的事物的一部分。”

业余和专业天文学家确实知道，近一个世纪以来，大红斑一直在缩小。特别是过去 50 年来，它的体积越来越小。它的纬度范围（即风暴位于南北方向）一直保持一致。然而，它的经度范围（即风暴位于东边或西边）却随着时间的推移而缩小。19 世纪末，它位于约 40 度。当美国宇航局的朱诺号航天器于 2006 年抵达并绕行地球一圈时，它发现大红斑位于 14 度。

木星风暴和热穹顶

在这项新研究中，耶鲁大学、北卡罗来纳州立大学和路易斯维尔大学的团队研究了较小、短暂的木星风暴对大红斑的影响。他们使用一种名为显式行星等熵坐标 (EPIC) 模型对该大红斑进行了一系列 3D 模拟。该大气模型由研究合著者蒂莫西·道林 (Timothy Dowling) 在 20 世纪 90 年代开发，用于模拟另一颗行星的大气层。

他们的一些模型模拟了大红斑与频率和强度各异的小型木星风暴之间的相互作用。另一组控制模拟忽略了较小的风暴。模拟结果比较表明，其他风暴的存在增强了大红斑，使其变得更大。

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基夫尼说：“我们通过数值模拟发现，通过向大红斑提供较小的风暴，就像我们在木星上看到的那样，我们可以调节它的大小。”

研究团队的建模部分基于地球大气中观测到的长期高压系统。这些系统被称为热穹顶或热块，经常出现在横跨地球中纬度地区的西风急流中。它们在极端天气事件（包括热浪和干旱）中起着重要作用。

这些块的寿命与与更小、更短暂的天气机制的相互作用有关，包括高压涡流和具有逆时针风的反气旋。

“我们的研究对地球上的天气事件有着令人信服的意义，”基夫尼说。“与附近天气系统的相互作用已被证明可以维持和放大热穹顶，这激发了我们的假设，即木星上的类似相互作用可以维持大红斑。在验证这一假设时，我们为对地球热穹顶的理解提供了额外的支持。”

额外的建模将有助于研究人员完善这些新发现，并可能对大红斑的形成过程提供一些新的见解。