哈勃望远镜监测木星和天王星上不断变化的天气和季节

自1990年发射以来，美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜一直是行星际天气观测者，密切关注大部分气体外行星不断变化的大气层。这是一个不眨眼的眼睛，可以让哈勃望远镜的敏锐度和灵敏度随着时间的推移监测复杂活动的万花筒。今天，木星和天王星的新图像被分享。

火星以外的外行星没有像地球上那样影响天气的固体表面。阳光驱动大气环流的能力要小得多。然而，这些都是不断变化的世界。哈勃 - 作为行星际气象学家 - 正在跟踪，就像每年一样。

木星的天气是由内而外驱动的，因为从其内部渗透的热量比从太阳接收的热量还要多。这种热量间接地推动了云层中的颜色变化周期，就像目前突出交替气旋和反气旋系统的周期一样。天王星的季节以蜗牛的速度流逝，因为完成绕太阳一周需要84年。

但那些季节是极端的，因为天王星是倾斜的。随着北半球夏季的临近，哈勃望远镜看到高空光化学雾霾的极帽越来越大，看起来类似于地球上城市的烟雾。

哈勃太空望远镜的外行星大气遗产(OPAL)计划于2014年启动，一直为我们提供巨行星的年度视图。以下是一些最近的图像。

木星

[图1]– 木星的预报是北纬低纬度的暴风雨天气。可以看到一连串突出的交替风暴，形成一些行星天文学家称之为“涡街”。这是嵌套旋风和反气旋的波浪模式，锁定在一起，就像顺时针和逆时针移动的机器的交替齿轮一样。

如果风暴彼此足够接近并合并在一起，它们可能会形成更大的风暴，可能与大红斑目前的大小相媲美。气旋和反气旋的交错模式阻止了个别风暴的合并。

在这些风暴的内部也可以看到活动;在1990年代，哈勃没有看到任何内置雷暴的气旋或反气旋，但这些风暴在过去十年中如雨后春笋般涌现。强烈的色差表明哈勃望远镜也看到了不同的云的高度和深度。

橙色的卫星木卫一(Io)对木星五彩缤纷的云顶进行了照片轰炸，给木星的西侧投下了阴影。哈勃望远镜的分辨率非常敏锐，可以看到木卫一的斑驳橙色外观，这是由其众多活火山引起的。

这些火山是在1年旅行者1979号宇宙飞船飞过时首次发现的。月球熔融的内部被一层薄薄的地壳覆盖，火山通过它喷射物质。硫磺在不同的温度下呈现出不同的色调，这就是为什么木卫一的表面如此丰富多彩的原因。这张照片拍摄于12年2022月<>日。

[图2]– 木星传说中的大红斑在这个观点中占据了中心位置。虽然这个漩涡大到足以吞噬地球，但根据可追溯到150年前的观测记录，它实际上已经缩小到有史以来最小的尺寸。可以看到木星的冰冷卫星木卫三在右下角凌日这颗巨大的行星。

木卫三比水星略大，是太阳系中最大的卫星。这是一个陨石坑的世界，主要有一个水冰表面，由内部热量驱动的表观冰川流。这张照片拍摄于6年2023月<>日。

木星及其大型海洋卫星(木卫三，木卫四和木卫二)是欧空局木星冰卫星探测器(果汁)的目标。目前正在准备Juice于13年2023月<>日从法属圭亚那的欧洲太空港升空。

木卫三是果汁的主要目标。作为人类在外太阳系的下一个大胆任务，Juice将完成围绕木卫三的多次飞越，并最终进入月球轨道。

该任务将探索各种关键主题：木卫三的神秘磁场，隐藏的海洋，复杂的核心，冰含量和外壳，它与当地环境和木星的相互作用，它过去和现在的活动，以及月球是否可能是一个宜居的环境。

天王星

行星古怪的天王星在跟随其84年的轨道时侧绕太阳旋转，而不是像地球那样以更“垂直”的位置旋转。它奇怪倾斜的“水平”旋转轴与行星轨道平面的角度仅八度。最近的一种理论认为，天王星曾经有一个巨大的卫星，引力破坏了它的稳定性，然后撞上了它。

其他可能性包括行星形成过程中的巨大撞击，甚至是随着时间的推移相互施加共振扭矩的巨型行星。天王星倾斜的后果是，在长达42年的时间内，一个半球的部分地区完全没有阳光。

当旅行者2号宇宙飞船在1980年代访问时，这颗行星的南极几乎直接指向太阳。 哈勃的最新视图显示北极现在向太阳倾斜。

[图3]这是哈勃望远镜拍摄的天王星视图，拍摄于2014年，即北方春分七年后，当时太阳直接照射在行星的赤道上空，并显示了OPAL计划的第一批图像之一。带有甲烷冰晶云的多个风暴出现在地球青色低层大气上方的中北纬度地区。

哈勃望远镜在2007年拍摄了环系统，但在这个视图中，环在七年后开始打开。此时，这颗行星有多个小风暴，甚至还有一些微弱的云带。

正如在 2022 年看到的那样，天王星的北极显示出加厚的光化学雾霾，看起来类似于城市上空的烟雾。在极地霾边界边缘附近可以看到几场小风暴。哈勃一直在追踪北极帽的大小和亮度，并且年复一年地变得越来越亮。

天文学家正在解开多种效应 - 来自大气环流，粒子特性和化学过程 - 控制大气极帽如何随季节变化。在2007年的天王星春分时，两极都不是特别亮。

随着2028年北方夏至的临近，盖子可能会变得更亮，并将直接对准地球，从而可以很好地看到环和北极;然后，环形系统将正面出现。这张照片拍摄于10年2022月<>日。

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