为什么木星上的大红斑永久不变？

“木星之眼”永葆青春的秘诀究竟是什么？

木星上的大红斑。图源：Forbes.

我倒不会把大红斑称之为“永久不变”。大红斑的确是存在了很长时间——天文学家目前已经观测了它348年。但近期的观测显示它比以前小了一些，所以大红斑很有可能会在未来某天消失不见。

1890年（左）和2015年（右）大红斑对比图。图源: Universe Today.

简短的回答是我们对大红斑的变化原理没有一个确切回答。现在对大红斑的理论和木星上其它反气旋还有很多研究和争论。许多现代构想都建立在这两个模型之上：准地转（QG）和中间地转（IG）。唯一能裁定两种模型胜负的办法可能只有把探测器发送到木星大气去采集样本了。

但是我们对大红斑不太变化的一部分原因确实有达成一致。

大红斑的高度和地球相当，宽度比地球还要长三倍。在它最窄的时期大红斑仍大于地球上最大飓风的六倍直径。所以我们第一个该问的问题是，为什么地球上的飓风不会持续很长时间呢？飓风吸取着温暖水面上方的湿润气体长大，在地球上接触到冷水面或陆地就消亡了。而木星上，冷的水面和陆地都不存在。

飓风形成示意图，温暖湿润的空气是飓风最好的催化剂。图源：NASA.

然后我们下一个问题就是，飓风的寿命长短还受到木星上什么因素的影响？木星大气中稀薄的天气层里没有边界层，所以大气损耗非常少。同时木星快速的自转（导致很大的地转偏向力）造成了东西方向的强风。超厚的大气层也给飓风提供了几乎无尽的能量存储所。

气体巨星木星的构成：超厚大气层，且没有陆地。图源：Encyclopedia Britannica.

如果涡旋是由它上方/下方的强风形成的，我们有一个相当强的共识就是这个涡旋会变得稳定。计算机模型解释了为什么像大红斑这样的反气旋比木星上其他气旋都要持久。

木星大红斑与地球。图源：Space.

相关知识：

大红斑是木星大气中的一个持久不消的高气压区域。作为太阳系中最大的反气旋风暴，大红斑位于木星南纬22度，从1830年起就一直在受人类观测。如果1665到1713年的早期观测也是同样风暴的话，那大红斑至少已经存在350年了。

大红斑可能在1665年之前就出现了，但它目前的位置在1830年后才被观测到。经过1879“隆重登场”，天文学家们才开始仔细研究大红斑。但由于1830年后的现代研究与17世纪的观测之间有较长的时间断层，17世纪人们看到的大红斑和我们如今看到的或许并不是同一个。原先的大红斑到底是分散、重组、消失了，还是之前的观测记录并不完善，我们都无从得知。

1879年（左）与2014年（右）对比图，图中上南下北。图源：Universe Today

举例而言，罗伯特·胡克（Robert Hooke）在1664年就发现了木星上有一个斑，成为界内较为认可的首位大红斑观测者。但胡克观测的斑有可能完全是在木星的另一个带（北赤道带，而现在的大红斑位于南赤道带）。第二年卡西尼（Giovannl Cassini）描述的“永恒斑”更加令人信服: 尽管能见度常有波动，“卡西尼斑”还是从1665年一直被观测到了1713年，但其距现代观测的118年（1713到1830）断层让人们无法确定它们身份的同一性。

美丽的木星。图源：Media.mnn.

相关知识

木星是距离太阳第五近的行星，也是太阳系中体积最大的行星，目前已知有79颗卫星。古代的天文学家就已经知道这颗行星，罗马人以他们的神称这颗行星为朱庇特。古代中国则称木星为岁星，取其绕行天球一周为12年，与地支相同之故。

作者: Quora