为什么土星乐队比木星乐队更暗淡?


9

两颗行星的大气成分非常相似。那么为什么木星的波段更明显(南北赤道带等): 在此处输入图片说明

虽然土星不是:

当然除了暴风雨

(当然有暴风雨除外)


我猜这是由于成分略有不同(土星的硫含量比木星高)以及距太阳的距离所致。与太阳的距离增加->温度增加->表面能增加->更多暴风雨->大气混合更多。对这些波段的一种简单解释是,它们是木星大气中对流混合的结果(皮带在向下流,区域在向上流)。这样就可以理解土星具有较少的混合,因为它从太阳中吸收的能量更少。除此之外,我认为这仍然是一个谜。
Phiteros '16

Answers:


9

我会给这个尝试一下。欢迎更正。

最高大气温度。

给出颜色的不仅是元素,还包括元素的温度。当我们检查行星的外观时,我们基本上是在谈论从行星表面或大气反射的阳光。对于地球,其大气足够透明,因此可以从太空中看到其表面。但是,这是太阳系中唯一的行星。其他行星的大气层很稠密,所以我们所看到的基本上只是高空云。

另外,据我了解,行星的图像通常会被增强以使任何区别更加明显。因此,如果您实际飞过木星,其线条可能不会像您通常在网上找到的漂亮图片那样清晰。无论如何,这不会改变您的问题;它的线条仍然远比土星清晰得多,而且伽利略能够看到它的红色斑点,所以我认为可以肯定地说它的线条很清晰,即使我们得到的照片有些篡改。

因此,无论如何,木星与太阳之间的距离合适,会经历从冰到气体的大气过渡。正如维基百科所说,

在木星表面可见的上层氨云组织成十二个平行于赤道的纬向带,并以强大的纬向大气气流(风)为边界,这些气流称为射流。这些带在颜色上交替出现:深色带称为带,而浅色带称为区域。比带冷的区域对应于上升流,而带则标记下降的空气。人们认为该区域较浅的颜色是由氨冰引起的;确定皮带颜色较深的原因尚不确定

像所有冰一样,氨冰具有很强的反射性,因此较冷的冰带较轻。氨气是透明的,但是任何曾经飞过海洋的人都知道,如果您有足够的透明物质(水),它就会具有独特的颜色。尽管上面的Wikipedia引用中说出了深色的原因尚不确定,但最上层大气中的冰减少意味着反射光和深色变少。

土星,海王星和天王星距离太阳足够远,因为它们在最上层的大气中总是有冰,因此它们的颜色变化较小。地球的云也主要是冰(不是水蒸气),因此基本上就是答案。木星与太阳的距离合适,它的高层大气会过渡,并具有明显的波段,有些带有冰,有些没有。

“但是为什么乐队成一直线呢?”

这是由于科里奥利效应。从上方看,科里奥利效应会产生与赤道对齐的波段。木星和土星的旋转都非常快(分别为9.5和10.8小时),因此都具有很强的科里奥利效应。

在此处输入图片说明

木星的气氛不只是沿着那些可见的线移动。它通过对流从大气较热的较低部分向上循环到较高的部分。这是因为有很多热量要传递。木星(连同土星,天王星和海王星)都向太空辐射的热量超过了它们从太阳接收到的热量,因此尽管太阳的热量起到了使木星的高层大气不冻结在较暖带上的作用,但这是科里奥利效应创造了乐队。

土星也有乐队(如您所知)。它们不那么明显,因为土星的温暖带和寒冷带都冰冷。请参阅此处此处的文章以及此处带有错误彩色图片的文章,归因于土星的颜色是氨冰。

因此,要形成乐队,您只需要相对快速地旋转即可。但是对于高可见度的波段,这个巨大的气体星球需要与太阳保持适当的距离,并且/或者必须具有适当的内部热量。这一切都取决于温度。

我觉得我必须用“可能”打点,因为我不能发誓土星周围的大气层周围都有氨冰,但是我敢肯定,这是土星更均匀外观(天王星与海王星)。即使土星和木星都是99%的氢气和氦气,也主要是使这些星球具有颜色的氨。直气体分子(O2,N2,H2)和稀有气体与可见光的相互作用往往很小。

这是有关天然气巨行星颜色的有趣文章。但是,赋予大气特定颜色的科学非常复杂,超出了我的薪资等级。此外,尽管我不能保证这篇文章的准确性,但我也觉得这篇文章很有趣。由于土星的质量是木星质量的1/3,因此它散发出令人惊讶的热量。

最后,这张照片可能会提供比我们过去所见更为准确但不那么性感的土星照片。

在此处输入图片说明

最后的注解,关于木星的黑斑和黑带。维基百科说,黑暗的原因是未知的(如上所述)。虽然我认为缺乏大气中的氨冰在很大程度上是解决方案的一部分,但这是对木星暗红色斑点以及(也许在某种程度上)暗带的另一种解释。木星平均每平方米的太阳辐射约为土星的3.4倍。此外,与土星相比,它可能在大气中进行的混合更广泛,并且其高层大气中有机化合物的含量更高,再加上紫外线,它们也很可能在木星的深色线条中起作用。


1
这是一个了不起的答案。
Nico

@SirCumference在第一段中进行编辑后,其原始含义已更改。具体来说,地球是太阳系中唯一具有透明大气的行星,而其他行星则具有浓厚的大气。
Knu8 '16

@ Knu8它是如何变化的?
Cumference爵士,16年

不是行星天文学家,而是大气更冷的事实是否意味着云层中的云层比木星上的云层要低(特别是地带和地带位于甲烷雾霾之下,甲烷雾遮盖了地带和地带)?
鲍勃

@Bob,木星没有表面,因此不易定义下表面。在岩石世界上,较低的温度使大气在其他条件相同的情况下变得更加紧凑,但重力也是一个因素。由于通常会在冻结温度下形成云,因此可以使用流逝率公式和地表温度来获得近似值。例如,土卫六比地球要冷得多,但它的重力较低,浓厚的大气层要比地球高得多。
userLTK
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.