木星南极大气图案的精妙纹理与地球上的某种现象有着惊人的相似之处
这是由公民科学家Gabriel Fiset使用NASA朱诺探测器上的JunoCam仪器的数据生成的木星南极增强色彩视图。（来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gabriel Fiset） 当我在NASA网站上看到这张木星的图像时，我感到有些晕头转向。乍一看，它看起来像是对这颗巨行星的奇幻艺术构想。但实际上，这是朱诺探测器拍摄的木星南极区域的真实图像。（一定要点击它，然后再点击一次放大。）这张图像经过了增强，以帮助突出木星大气中令人心醉神迷的漩涡、涡流和旋涡的精细细节。但无论是否经过增强，这些特征都是非常真实的。而且在我看来，它们也显得异常熟悉。我很快意识到这些图案让我想起了什么：我们自己海洋表面洋流的漩涡、涡流和旋涡。你们可以自己看看
这张可视化图像显示了2005年6月至2007年12月期间的海洋表面洋流。从墨西哥湾开始，沿着美国东海岸向北流动的、略显迂回的洋流是墨西哥湾流。（来源：NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio） 在我继续之前，让我们来谈谈它们之间的区别。首先，一个显而易见的区别：与朱诺的木星图像不同，这不是摄影。它是一个通过计算机模型生成的海洋表面洋流可视化图像，该模型综合了从地表和轨道卫星收集的数据。两颗行星的大小也存在巨大差异：1300个地球才能容纳进木星，木星是太阳系中最大的行星。而且，地球是固体的，而木星是巨大的气体——主要由与恒星相同的物质构成：氢和氦。（虽然人们常说木星是“失败的恒星”，但事实并非如此。）科学家们推测，木星内部的高压会如此强烈地挤压氢气，以至于气体变成了液体。更深处，木星是否有固体核心仍然是一个悬而未决的谜团——这也是朱诺探测器被派来解决的任务。然后是另一个最终看起来不如它可能显得那么重要的区别：朱诺图像中漩涡、涡流和旋涡的图案出现在木星的上层大气中；而地球的洋流显然出现在水中。在木星上，明暗相间的云带是大气的最明显特征。它们被向东和向西吹拂的急流所分隔。在明亮的带（称为“区域”）中，高气压允许白色氨冰云形成。在黑暗的带（称为“地带”）中，较低的压力抑制了这些白色云的形成。这让我们能够看到更深的硫化铵和硫氢化铵云，它们被有机化合物赋予了戏剧性的色彩。椭圆形风暴在木星大气中也很明显，包括在南极地区。但在那里，较低纬度的带状结构让位于“无组织丝状结构的簇，气流像巨大的缠绕绳索”，正如伴随朱诺图像的新闻稿生动地描述的那样。
随着NASA的朱诺探测器在2016年8月27日接近木星进行掠过，它的视野变得越来越清晰，北极区域的细节也越来越明显。（来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS） 不到一年前，朱诺为科学家们提供了对木星极地地区的首个详细观察。他们所看到的景象令他们惊讶。首批看到的北极图像（点击右侧图像以查看示例）“看起来与我们之前看到或想象过的任何事物都不同，”朱诺项目首席研究员、来自圣安东尼奥西南研究所的Scott Bolton说。“那里的颜色比行星的其他部分更蓝，而且有很多风暴。看不到我们熟悉的纬向带或区域与地带——这张图像几乎认不出是木星。我们看到迹象表明云层有阴影，可能表明云层比其他特征的位置更高。”南极地区看起来非常相似。与北部一样，该区域布满了旋转的风暴——类似于地球上的飓风，但规模要大得多。那么，这些特征与可视化图像中看到的洋流之间的差异为何不如其表面看起来那么重要呢？诚然，我们看不到波涛汹涌的海水和其上方的云层大气是相同的。但从物理学的角度来看，海洋和大气实际上都像液体一样运作。而且它们两者的现象——例如波浪——都可以用同一门科学分支来描述：地球物理学流体力学。
NASA的Terra卫星于2009年11月23日拍摄了这张南桑威奇群岛的自然彩色图像。岛屿上方的气流引发了向东扇形扩散的V形波。（来源：NASA Earth Observatory） 上面的卫星图像提供了一个引人注目的例子，说明我们自己的大气层是如何像流体一样运作的。那些后面带有箭头图案的物体是南桑威奇群岛。但只需一瞥，你可能会误以为它们是船只在水中航行并留下了航迹。船只后面的航迹是一种波浪现象——正如卫星图像中的箭头图案也是一种波浪现象一样。风吹过岛屿，在大风方向引发了大气中的涟漪。在这些波浪的波峰处，形成了云。而在波谷处，云蒸发了。（关于这种迷人的现象，请参阅NASA地球观测站的这篇文章。） 结论是：地球物理流体力学既适用于行星大气中看到的图案，也适用于地球上洋流的图案。我不知道你怎么样，但我发现这个想法和我在这篇文章中包含的图像一样美丽。
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