哈勃2021年的外太阳系照片

如果我们不得不仅仅依靠航天器来了解外行星,我们将不会取得很大进展。将航天器带到外太阳系需要付出巨大的努力。但多亏了哈勃太空望远镜,我们可以在不离开地球轨道的情况下密切关注气态巨行星。

美国宇航局的外行星大气遗产(OPAL) 计划密切关注外行星,以监测其大气的变化。木星、土星、天王星和海王星的变化发生在数年和数十年甚至更长的时间尺度上,因此哈勃每年都会检查一下这些气体/冰巨星的状况。它为科学家提供了很长的数据基线。每年 OPAL 都会捕获外行星的图像,并且 OPAL 计划继续进行,直到哈勃本身不再运行,或者直到哈勃的WFC3/UVIS 相机不再运行。

木星

即便是对天文学不甚了解的人也都知道,木星是一个巨大的气体球,具有视觉上令人惊叹且千变万化的大气,木星的大红斑(GRS) 甚至有自己的维基百科页面。今年哈勃拍摄的木星图像充分展示了这颗行星迷人的大气层。

哈勃2021年的外太阳系照片哈勃于 2021 年 9 月 4 日看到的木星。

在今年的图像中,行星赤道区的颜色引起了 OPAL 团队的兴趣。它现在有一种不寻常的深橙色色调。该地区通常是白色或淡黄色,尽管最近偏离了该计划,但深橙色仍然令人惊讶。

在高层大气中可见的大部分是氨。木星大气中的暗带称为带,而较亮的带称为带。这些区域比带更冷,并且与上升流有关。带是下降气体。这些带颜色较浅的原因是氨冰,而带较暗的原因尚不确定。

哈勃2021年的外太阳系照片木星的两张哈勃 OPAL 图像。左边是 2020 年的图像,右边是 2021 年的图像。请注意 2020 年 GRS 下方的小白点,它在 2021 年消失了。还请注意赤道区加深的橙色色调,这让科学家们感到惊讶. 2020 年图像中的月亮是欧罗巴。

2021 年的图像显示了几个细长的红色风暴细胞,科学家称之为“驳船”。它们实际上是气旋涡旋,这意味着它们逆时针旋转。在赤道和 GRS 以南也有几个较小的气旋风暴。

哈勃2021年的外太阳系照片这张图片来自 OPAL 2015,让我们对木星有了不同的看法。它显示了赤道地区以北的罕见波浪结构。

土星

没有其他行星的大气层像木星一样具有视觉吸引力。但是土星有它美丽的环,这些环有自己的维基百科页面,就像土星的 GRS 一样。

哈勃2021年的外太阳系照片哈勃在 2021 年 9 月 12 日对土星的新观察显示,这颗行星北半球的波段发生了快速而极端的颜色变化,现在是初秋。在 2019 年和 2020 年的哈勃观测中,这些波段发生了变化。哈勃的土星图像在南半球的冬天之后捕捉到了这颗行星,在南极挥之不去的蓝色色调中很明显。

虽然不像木星的那么明显,但土星的带也是不断变化的,并不完全被理解。它们象征着赤道上风速达到 1800 公里/小时的强大风暴。虽然在 OPAL 图像中不清楚,但土星在其北极也承载着一场持久的六边形风暴。

哈勃2021年的外太阳系照片2020 年哈勃 OPAL 图像在左侧,2021 年图像在右侧。OPAL 团队注意到北半球快速和极端的颜色变化,这是由大气中的碳氢化合物和夏季加热增加引起的。

土星环在土星的每幅图像中都很突出。1655 年,克里斯蒂安·惠更斯 (Christian Huygens) 第一个将它们确定为环绕地球的圆盘。它们主要由水冰制成,大小从微小的颗粒到巨石不等。形成它们的确切机制尚不完全清楚,天文学家也不确定它们的年龄。一些证据表明它们来自太阳系的早期,而来自卡西尼号的数据表明它们相对年轻,年龄在 1000 万到 1 亿年之间。

哈勃2021年的外太阳系照片这不是 OPAL 图像,而是由 141 张广角图像组成的合成图像,由太阳背光。4 点钟位置的小暗点是地球。

天王星

天王星还有很长的路要走,哈勃的图像不像木星和土星那样清晰。与作为气态巨行星的木星和土星不同,天王星是冰巨星。但是仍然有可能追踪这颗行星高层大气的变化。

哈勃2021年的外太阳系照片哈勃 10 月 25 日对天王星的观测使这颗行星明亮的北极光罩成为聚光灯下的焦点。

这张照片捕捉到了天王星北半球的春天。科学家们认为,来自太阳的紫外线辐射增加使极地地区变得明亮,尽管他们并不确定原因。冰巨星比气巨星拥有更多的甲烷,而增加的紫外线可能会使甲烷更不透明。或者大气中的气溶胶颗粒可能会发生其他事情。

在过去几年的 OPAL 观测中,有一件事是不变的。即使大气罩变亮,最南端的锐利边界仍保持在同一纬度。急流可能会强制执行该障碍。

天王星是一颗奇怪的行星,因为它相对于围绕太阳运行的轨道几乎成 90 度角。这意味着与地球相比,这颗行星有非常奇怪的季节。它的轨道需要 84 个地球年才能完成,因此每个季节有 21 年之久。与其他行星不同,天王星围绕太阳的轨道几乎是圆形的,所以它的季节完全取决于行星的倾斜。

海王星

海王星有它自己的斑点,虽然它是黑色的而不是红色的。自 1989 年以来,天文学家一直在关注它。实际上,它不是一个黑点,而是一系列反复出现的风暴,每隔几年就会消失和重新形成。相比之下,木星的 GRS 已经存在了数百年。

哈勃2021年的外太阳系照片这张哈勃图像是 2021 年 9 月 7 日作为 OPAL 计划的一部分拍摄的。黑点是可见的,南极上的另一个细长的黑圈也是可见的。

OPAL 团队多年来一直在观察海王星的暗点。之前的图像显示了黑斑,这是一场大西洋大小的风暴,向南移动,走向一定的破坏。然后在 2020 年,OPAL 图像显示该点向北倒退。30 年来,哈勃一直在观察海王星上风暴的形成和消散,但它以前从未见过这种情况。这是哈勃自 1993 年以来观测到的第四次暗点风暴,之前所有的风暴或多或少都沿着一条直线路径到达赤道,然后在那里消散。

哈勃2021年的外太阳系照片海王星 2020 年 OPAL 图像在左侧,2021 年 OPAL 图像在右侧。请注意 2020 年图像中大黑斑右侧的小暗风暴,而在 2021 年图像中完全不存在。

和它的姐妹天王星一样,海王星也是一颗冰巨星,而不是一颗气巨星。大气中较大比例的甲烷使其呈现蓝色外观。

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投稿时间:2021-11-25  最后更新:2021-11-25

标签:海王星   天王星   木星   土星   太阳系   赤道   行星   巨星   大气   图像   风暴   照片

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