國外天文愛好者發(fā)現(xiàn)天王星上的超強風(fēng)暴 _天文愛好者

國外天文愛好者發(fā)現(xiàn)天王星上的超強風(fēng)暴
（報道）據(jù)鳳凰科技（編譯/嚴炎劉星）：科學(xué)日報報道，當溫和的天王星變得狂風(fēng)暴雨時，它的巨大云系統(tǒng)會變得如此明亮以至于業(yè)余的天文愛好者也能夠首次觀測到天王星朦朧的藍綠色大氣層的細節(jié) 。“天王星上的天氣非常活躍，”美國加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校天文學(xué)教授艾姆克·德·帕特（Imke de Pater）這樣說道。他帶領(lǐng)的研究小組利用夏威夷凱克天文臺的自適應(yīng)光學(xué)設(shè)備觀察天王星時首次注意到這些天氣活動。
“早在2007年就預(yù)測到了這種活動類型，當時天王星發(fā)生了42年一次的晝夜平分點，太陽直接照耀赤道。”合作調(diào)查員、美國大學(xué)天文研究協(xié)會(AURA)執(zhí)行副主席海蒂·哈默爾(Heidi Hammel)這樣說道。“但我們預(yù)測這種活動到現(xiàn)在應(yīng)該停止了。現(xiàn)在能夠觀察到這些不可思議的風(fēng)暴遠超出所有人的預(yù)料。”
德·帕特、哈默爾以及他們的研究小組于8月5日和6日利用凱克天文臺觀察天王星時檢測到天王星北半球8次巨大的風(fēng)暴。其中一次是在波長2.2微米觀測到的目前為止最明亮風(fēng)暴，這一波長能夠觀測到對流層頂下方的云層，對流層頂是同溫層最下方邊界，壓力介于300至500毫巴之間，或者相當于地球表面壓力的一半。這一風(fēng)暴形成了2.2微米的波長,而天王星其它地方反射了所有光的30% 。
當業(yè)余天文學(xué)家聽到有關(guān)這一活動的消息后，他們立即將自己的望遠鏡瞄準天王星并驚訝的發(fā)現(xiàn)本來一個平淡無奇的藍色點表面出現(xiàn)了一個明亮的斑點。
法國業(yè)余天文學(xué)家馬克·迪克拉斯(Marc Delcroix)處理了業(yè)余愛好者拍攝的圖片并證實了法國業(yè)余天文學(xué)家雷吉斯·德-貝內(nèi)迪克蒂（Régis De-Bénedictis）拍攝圖片上的一個明亮點，其它業(yè)余愛好者在9月和10月拍攝的圖片里也出現(xiàn)了這個斑點。10月3日和4日迪克拉斯利用法國南峰(Pic du Midi)1米望遠鏡拍攝的圖片也出現(xiàn)了這個斑點。在第二天晚上，“當天王星過境時我拍攝到這一特征，當時心情特別激動，我心想‘終于拍到了！’” 迪克拉斯說道。
“能夠觀察到天王星上的這種活動我非常喜悅。獲得火星、木星或者土星表面的細節(jié)現(xiàn)在已經(jīng)不是難事，但觀察到天王星和海王星的細節(jié)對我們業(yè)余者來說是新的境界，我可不希望錯過這千載難逢的好機會。”迪克拉斯表示，他就職于法國圖盧茲一家汽車零件供應(yīng)商，自2006年起他就利用自己后院的望遠鏡觀察天空，尤其是木星，自2012年他就開始偶爾利用南峰望遠鏡進行觀測。“能夠親自證實業(yè)余愛好者拍攝的天王星圖片里的明亮風(fēng)暴，我感到非常開心。”
有趣的是，10米凱克II望遠鏡近紅外光觀測到的極其明亮的風(fēng)暴并不是業(yè)余天文學(xué)家所觀測到的，后者位于大氣層深處。德·帕特的同事、美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的行星科學(xué)家拉里·思若莫斯基（Larry Sromovsky）確定了業(yè)余愛好者看到的斑點是8月5日凱克天文臺拍攝到的圖片里的少數(shù)特征之一，它只出現(xiàn)在1.6微米的波長里，而不出現(xiàn)在2.2微米的波長里。這個1.6微米波長的光來自大氣層深處，這意味著這一特征位于天王星大氣層甲烷冰最上方云層的下方。
“這個云復(fù)合體的顏色和形態(tài)學(xué)表明風(fēng)暴可能與深層大氣層里的渦流密切相關(guān) ，它與在晝夜平分點觀察到的兩個大型云復(fù)合體非常相似。” 思若莫斯基說道。這樣的渦流可能位于大氣層深處，跨越了較大的垂直距離，這可以從木星上相似的渦流，包括著名的大紅斑推斷而來。
由美國弗吉尼亞州漢普頓大學(xué)的助理教授庫尼·薩雅納吉(Kunio Sayanagi)帶領(lǐng)的天文學(xué)家小組借助業(yè)余天文學(xué)家的觀測，為哈勃太空望遠鏡設(shè)立了一個臨時觀測目標，后者于10月14日拍攝了整個天王星。通過利用一系列波長的觀測，哈勃太空望遠鏡揭示了多個風(fēng)暴組成部分，延伸距離超過9000千米，覆蓋了不同高度的云。
德·帕特、思若莫斯基、哈默爾和威斯康星大學(xué)的帕特·弗萊( Pat Fry)在11月12日美國亞利桑那州圖森召開的美國天文學(xué)協(xié)會行星科學(xué)分會的會議上展示他們的觀測細節(jié) 。
天王星是一顆冰巨星，直徑相當于地球的4倍，大氣層主要由氫和氦組成，同時含有少量甲烷使得大氣層看起來顯示輕微的藍色。由于它非常遙遠——大約是地球和太陽距離的19倍——過去天文學(xué)家只能看到該行星表面非常少的細節(jié)，直到利用凱克天文臺望遠鏡上的自適應(yīng)光學(xué)設(shè)備才顯示行星表面特征與木星表面特征非常相似。
德·帕特和她的同事在過去的十多年里一直密切關(guān)注天王星，繪制該行星的天氣狀況，包括循環(huán)云的寬度以及行星北極巨大的漩渦風(fēng)暴和對流特征。明亮的云很可能是由氣體引起的，例如甲烷上升至大氣層并凝結(jié)成具有高反射性的甲烷冰云。
由于天王星并沒有內(nèi)部熱源，因此它的大氣活動被認為單純依賴太陽光，而目前太陽在天王星北半球的照射非常微弱。因此天文學(xué)家在得知觀測結(jié)果顯示了存在如此密集的活動時感到非常驚訝。
夏威夷大學(xué)莫納分校的助理教授克里斯托弗·巴拉內(nèi)茨（Christoph Baranec）利用凱克望遠鏡進行的觀測顯示這一風(fēng)暴仍非常活躍，但具有不同的形態(tài)學(xué)，且活動強度可能有所減小。
【國外天文愛好者發(fā)現(xiàn)天王星上的超強風(fēng)暴】“如果這些特征的確是與深層渦流系統(tǒng)相關(guān)的氣流擾動所產(chǎn)生的高空云層，那么活動強度發(fā)生如此巨大的波動也是有可能的。” 思若莫斯基這樣說道。“這些意外的觀測讓我們意識到自己對其它行星大氣層大氣動力學(xué)的理解是多么有限。”