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太陽系天氣早間播報:哪顆星球天氣最猛烈?

本文由公眾號 「把科學帶回家」 提供

給孩子最好的科學教育

來源 《萬物》等

改編 犀牛

觀眾朋友們早上好,歡迎關注太陽系天氣,這裡由太陽系氣象台為您播報。想去其他星球旅行的朋友,要記好筆記提前準備(目前還沒辦法準備)。

不知不覺太陽系已經誕生了46億年,但毫無例外,地球仍然是目前天氣舒適的行星,沒有之一。

太陽系天氣早間播報:哪顆星球天氣最猛烈?

太陽系的星球(wikipedia)

地球上的溫度最低-89.2℃、最高56.9 °C、平均14.9℃,相比其他星球高則四百多度、低則零下一兩百度,地球真的不要太舒服。能這麼舒服,地球大氣功不可沒,大氣層不僅保護著這裡的生物,也帶來了風雨雷電等各種天氣現象和氣候變換,讓這顆星球活躍了起來。

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2004全年地球的變化(NASA)

當然地球上也不乏災難性的天氣,然而即使最極端的天氣,放在太陽系裡也是小巫見大巫。我們從太陽開始,依次看看各個星球的天氣狀況。

太陽-全系風暴

地球上的風,是大氣分子的大範圍運動形成的;而太陽風,就是氣體或帶電粒子從太陽到太空的流動。因為帶電粒子運動極快,所以不斷有帶電粒子掙脫太陽,太陽風也就源源不斷向外吹去。作為太陽系老大,太陽風可以輻射全星系,甚至在整個太陽系內產生了一個非常稀薄的大氣。

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太陽(NASA/SDO (AIA))

除了日常的太陽風,太陽還會不時地產生「風暴」,其表面某個區域會拋射出大量物質進入太空,還會伴隨著電磁輻射和高能帶電粒子爆發。

太陽表面噴出熾熱的氣流

(NASA/Goddard Space Flight Center)

如果太陽風暴襲向地球,會嚴重損害地球軌道上的衛星,甚至波及地面設備。所以我們嘗試通過各種探測器密切關注太陽活動,嚴陣以待。但偶爾強勁的太陽風暴襲來,還是需要關閉衛星、切斷電網確保安全。

太陽「風暴」到達地球周圍的模擬畫面

(NASA/Goddard Space Flight Center)

水星-酷暑極寒

由於離太陽最近,所以水星白天的溫度可達427℃;而因為水星上幾乎沒有大氣,所以擁有著太陽系最大的晝夜溫差,晚上最低溫度可達-170℃以下。再加上角度的原因,水星上的某些隕石坑內永遠無法照射到陽光(月球和其他行星也存在這樣的地方),這些地方溫度可能低至接近絕對零度(-273.15℃)。

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水星(NASA/JPL)

水星上當然也沒有風雨雷電,而且因為轉軸傾角接近0°,水星上也沒有四季變化,真的是一顆「枯燥」的星球。

不過有趣的是,因為其獨特的公轉和自轉,在水星上的一天相當於兩年。如果在水星表面以每小時3.2千米的速度行走,那太陽在空中的位置將始終不變,甚至可以永遠迎著日出走下去。

金星-熾熱岩星

儘管金星離太陽比水星更遠一些,但卻是太陽系溫度最高的行星,其表面平均溫度可達462℃。這得益於金星的濃厚大氣層,其大氣壓相當於地球的92倍;而且大氣中96%都是二氧化碳,因此金星獲得了太陽系最強大的溫室效應。在如此極端的溫度之下,大氣層上層落下的硫酸雨,也會在空中被蒸發乾凈。

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紫外線波段拍攝的金星大氣結構(左)

沒有雲層的金星(右)

(NASA)

不僅會「下雨」,金星上也會打雷閃電,前蘇聯和歐空局的金星探測器都記錄到了此起彼伏的閃電。

此外,歐空局的「金星快車」探測器還在金星南極上空拍到了一個巨大漩渦,大到差不多能放下整個歐洲。這個巨大漩渦的形成,是因為金星低緯度地區會受到更多光照,那裡的氣體受熱上升後向兩極移動;而極地處較冷的空氣會下沉,就像盛滿水的浴缸拔掉塞子一樣,形成漩渦。金星的極地漩渦是太陽系最多變的極地漩渦。

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這些照片由歐空局的金星快車拍攝

它在2006-2015年間一直環繞金星運行

這和金星獨特的大氣不無關係。因為金星地表大氣密度很大,所以風速非常緩慢,只有每小時幾公里;而在65千米的高度之上,大氣層轉速會高達每小時400千米,是自轉速度的60倍。

火星-沙塵漫天

火星離太陽的距離僅此於地球,位列第四。其表面溫度最低-143℃,最高35℃,平均-63℃。雖然火星挺冷的,表面遍布沙丘、礫石,也沒有穩定的液態水,但相比其他星球的惡劣天氣,火星已是除地球外最有可能存在生命的太陽系行星了。

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火星稀薄且充滿塵埃的紅色大氣層(NASA)

因其地表廣泛分布氧化鐵,所以呈現為橘紅色。

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多個探測器都曾拍到過火星表面的塵捲風

火星大氣非常稀薄,其大氣壓只有地球的0.6%,但火星上颳起風來可一點也不比地球遜色。2018年,一場巨大的沙塵暴席捲火星,我們甚至無法觀測到火星表面。這種在地球上被稱為「哈布沙暴」的風暴在火星上十分常見,每隔幾年就會發生,而這一次的規模尤其大。

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沙塵暴導致我們難以觀測火星表面

沙塵暴的大概成因是,太陽加熱火星大氣,氣體上升過程中捲起地面沙塵,進而引起了沙塵暴,但科學家至今尚未弄清這些沙塵暴為何能發展到如此大的規模。遮天蔽日的沙塵暴也給火星表面依靠太陽能驅動的火星車帶來了很大的麻煩。已經在火星上工作了近15年的機遇號火星車,就是在2018年那場沙塵暴中失聯,以後再也沒有醒過來。

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2018年好奇號火星車拍到的火星沙塵暴

(NASA)

木星-紅眼巨人

越過火星,下一個行星就是木星了,這是一顆氣態巨行星,也是太陽系最大的行星,體積相當於1300個地球。木星主要是由氣體和液體組成,有著非常非常厚的大氣層。木星大氣平均溫度約-145℃,大氣溫度會隨著高度的降低而增高。

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木星和地球大小的對比

(NASA/JPL/SSI)

這顆巨大行星上的風暴也十分壯觀,其中最為人所知的就是木星大紅斑了。這個標誌性的風暴已經在木星上肆虐了幾個世紀,不過可能不會一直持續下去。木星大紅斑的風暴氣旋類似於地球上的颶風,但尺寸要大得多。它的直徑約為 16 000 千米,差不多是地球直徑的1.3倍。科學家推測,風暴底部深入木星大氣內部,其深度超過地球海洋平均深度的100倍。然而最近有證據表明這個風暴正在縮小,也許幾十年後就不復存在了。

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旅行者1號上拍攝的木星延時影像(NASA)

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木星大紅斑一度可以裝下 3 個地球

美國航空航天局(NASA)的朱諾號探測器於 2016 年進入環木星軌道,發回了關於這顆氣態巨行星大量不可思議的數據。其中一張紅外線照片,拍到了木星北極的奇怪氣旋。

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這個圖案可能吃貨會比較熟悉,因為這太像稻某村一種糕點了:

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(來源於網路)

土星-風暴怪獸

土星也是一個氣態巨行星,土星大氣平均溫度比木星更低,大約-178℃。土星上偶爾會形成巨大的風暴,範圍超過30萬千米,幾乎籠罩整個行星。

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2011年卡西尼-惠更斯號拍攝的土星風暴

(NASA/JPL-Caltech/SSI)

而在土星的北極也有奇特的風暴氣旋,是詭異的六邊形,並且深入土星大氣下層。

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卡西尼-惠更斯號拍攝的六邊形風暴

(NASA / JPL-Caltech / SSI)

我們不僅能看見土星上的閃電,甚至還能聽見它們,這是不是很神奇?2004 年至 2017 年, NASA的卡西尼號探測器一直在環土星軌道上進行觀測,它曾在白天記錄下土星上的閃電,據估計,有些閃電強度比地球上的強1000倍。通過接收土星的射電輻射,卡西尼號還可以「聽到」風暴在土星大氣中放電的聲音。2009年土星上的一場雷暴持續了8個月,創下了太陽系的記錄。

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卡西尼號記錄的一次土星閃電

天王星、海王星-冰雪巨星

天王星和海王星儘管也屬於巨行星,但由於構成不同,被稱為「冰巨行星」。

天王星的大氣層是太陽系行星中最冷的,最低溫度只有-224℃。因為其大氣層中富含甲烷,所以天王星看起來是藍綠色或青色的,而極端的低溫也讓更多的甲烷結冰。和木星、土星、海王星相比,天王星的大氣非常平靜。1986年的旅行者2號探測器所拍攝的圖像顯示,並沒有發現像其他巨行星那樣的超級風暴。但近幾年的研究發現,天王星上的風速可達每小時900千米,已經接近我們平常說的音速(每小時1225千米或每秒340.3米)。

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地球和天王星大小的比較(NASA)

海王星是距離太陽最遠的行星,其表面顯示藍色,也有大氣層最上層甲烷的功勞。海王星表面刮著太陽系中最快的風,這裡的風速可以達到每小時2000千米以上,也就是1.6倍音速。高速的風還會引發巨大的風暴,例如 1989 年旅行者2號探測器目擊到的「大黑斑」,五年後黑斑消失。

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海王星和地球的大小比較(NASA)

右側海王星中心可以看到一個黑斑

看過其他星球的天氣,是不是覺得還是待在地球上最舒服

太陽系天氣早間播報:哪顆星球天氣最猛烈?

本次太陽系天氣播報到此結束,歡迎收看。

太陽系天氣早間播報:哪顆星球天氣最猛烈?

(Pixabay)

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看完換臉AI做的動圖,我已經不記得蒙娜麗莎長什麼樣了

硬幣的氣味是金屬味?其實那是你自己的臭味

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圖片非特別註明均來自《萬物》

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