外星颶風:其他行星也有巨大的風暴

颶風艾琳是地球上的一場巨型風暴。但與木星和土星上的巨大旋風相比,它只是個小兒科

以地球標準衡量,颶風艾琳是一場巨型風暴。但與木星和土星上的巨大旋風相比,它只是個小兒科。

我們的星球並不是太陽系中唯一擁有巨大類颶風風暴的星球。例如,氣體巨行星木星和土星會產生比整個地球還大的旋轉風暴。科學家們說,雖然這些風暴的能量來源不是像地球颶風那樣的溫暖海水,但在很多方面它們是相似的。

“當然存在比地球颶風更大的,帶有雷電和降雨的風暴,”加州理工學院的大氣科學家安德魯·英格索爾說,他是美國宇航局卡西尼號土星探測任務的研究員。“而且更猛烈——這些行星上的風也更強。” [照片:太陽系中最強大的風暴]


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巨行星,巨型風暴

颶風艾琳在今天(8月26日)襲擊美國東海岸時,寬度約為 600 英里(966 公里)。

這既大又可怕,但與我們太陽系氣體巨行星上的風暴相比,就相形見絀了。英格索爾說,木星的大紅斑——已經持續肆虐至少 180 年——可以容納兩個完整的地球。

而在 12 月,土星上爆發了一場寬度約為 6,200 英里(10,000 公里)的雷暴。這場被稱為大白斑的風暴仍然強勁,它的一些雲層已經環繞了這個環狀行星。[十大極端行星事實]

大白斑也像地球上的雷暴一樣產生大量閃電。

“我們可以在夜晚看到閃電,我們可以聽到閃電的無線電靜電,”英格索爾告訴 SPACE.com。“閃電中的能量比地球上的閃電強得多。”

此外,去年,天文學家在海王星南極發現了一個數千英里寬的旋風。海王星的風暴類似於幾年前在土星南極發現的旋轉風暴,後者甚至有一個發育良好的風眼,就像地球上的颶風一樣。

但是土星極地渦旋比地球上發現的任何颶風都大得多。僅它的風眼直徑就約為 2,500 英里(4,000 公里);典型的地球颶風的風眼可能只有 2 或 3 英里寬。

能量和水分

在地球上,颶風從溫暖的海水中獲得能量。

熱帶或亞熱帶海洋上空溫暖潮溼的空氣上升,導致其下方形成低氣壓區。高壓空氣湧入以填補空隙。但是那裡的空氣很快也會變暖、變溼並上升。隨著這種模式的重複,一場巨大的漩渦風暴就誕生了。

木星和土星沒有海洋,因此它們的旋轉風暴不是嚴格意義上的地球“颶風”。但英格索爾說,類似的物理過程孕育了它們。[照片:太陽系中最大的行星木星]

“熱量產生浮力;熱空氣上升,”英格索爾說。“熱量還會導致水分蒸發,當水分凝結並形成雨時,就會釋放能量。因此,能量和水分。”

地球颶風的大部分能量最終來自太陽。但這可能並非木星和土星的情況,它們比地球離我們的恆星遠得多。

“它們太大了,以至於仍然保留了一些形成時的熱量,”英格索爾說。“因此它們有自己的內部熱量,可以產生這些巨大的風暴。”

他補充說,水分需求解釋了為什麼巨大的類颶風風暴似乎不會發生在金星或火星上。

“巨行星在雲層下方有水分,”英格索爾說。“但是金星沒有。金星像骨頭一樣乾燥,又熱又幹燥。這無法比較。火星又冷又幹燥。”

土星風暴之謎

土星的大白斑往往每隔幾十年爆發一次,打破長期的平靜和靜止。科學家們仍然不確定為什麼巨行星上的一些風暴會如此巨大,如此不頻繁。

“由於某種原因,它們長期儲存能量,然後在一次猛烈的巨型風暴中釋放出來,”英格索爾說。“它們本不必那樣發展;它們可以時不時地釋放出一點小能量。但它們沒有那樣做。”

他希望卡西尼號能夠幫助解決這個問題——這只是科學家們在試圖瞭解其他行星上的天氣系統時正在努力解決的眾多問題之一。

“我們目前正在研究這場巨大的土星風暴,正是考慮到這個問題,”英格索爾說。

 

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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