去年12月,伽利略号探测器坠入木星大气层时,在距离这颗巨行星云顶80英里的地方,遭遇了时速400英里的强风。这些风并非易于解释。地球上的风是由太阳的热量产生的。但太阳热量无法穿透木星厚厚的云层。甚至在伽利略号到达木星之前,天文学家就想知道是什么驱动着如此剧烈的木星天气系统,比如我们看到的巨大的大红斑和在行星大气层中翻滚的云带。一些人怀疑存在内部热源——也许是行星深处气体引力压缩释放的能量。这一理论刚刚得到加强:两位天文学家使用了一个木星的比例模型,模拟了木星独特的云带。
该模型由一个嵌套在一个英尺宽的有机玻璃球内的铜壳组成。冷却的防冻液填充了九英寸宽的壳体;水填充了铜和有机玻璃之间的一英寸半的间隙。该装置安装在一个电动机上并快速旋转。你基本上就是旋转这个球体,使其成为一个离心机,在这个离心机中,有效重力的方向不是指向球体的中心,而是径向向外,约翰斯·霍普金斯大学的模型创造者之一彼得·奥尔森说。这为木星提供了一个很好的模型——除了重力的方向是错误的。
奥尔森和他的同事让-巴蒂斯特·曼内维尔在模型的另一个方面弥补了这种反向重力。为了模拟木星大气层中的对流,而这种对流本身会在行星上由靠近行星核心的热源驱动,天文学家用防冻液冷却了模型的中心,使得模型中的热量流动方向与离心力的方向相反,就像木星上的热量流动方向与重力方向相反一样。
在模型旋转并开始冷却后,奥尔森和曼内维尔将荧光染料注入有机玻璃和铜壳之间的水层。想法是看看防冻液和水之间的温差是否会产生产生木星式湍流云带的对流。当天文学家用紫外线照射模型时,确实出现了独特的云带。它们在对流缓慢的地方发出明亮的光芒,这使得染料停留在水层最外层。但在对流更剧烈的地方,染料被带离表面,形成了一条暗带。
奥尔森说,伽利略号的结果表明木星大气环流并非仅仅是太阳加热造成的,而这个实验表明由热对流产生的云带的概念是合理的。












