■ 伯納德·弗因

來(lái)自于德國(guó)馬普太陽(yáng)系研究所、加拿大艾伯塔大學(xué)和美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家們已經(jīng)提出了一個(gè)新的三維計(jì)算機(jī)模型，成功地描述和解釋了木星帶狀風(fēng)圈的所有重要特征。這項(xiàng)模擬暗示，木星上的風(fēng)流系統(tǒng)也許一直深入到7000千米以下的深層大氣之中。

驅(qū)動(dòng)這些風(fēng)流的力量是一些較小的湍流，它們被行星彎曲的表面和迅速的自轉(zhuǎn)整理成了環(huán)繞行星的帶狀風(fēng)圈。這個(gè)計(jì)算機(jī)模型還解釋了為什么會(huì)存在二種類(lèi)型的風(fēng)圈：赤道附近的是強(qiáng)勁而寬闊的風(fēng)圈，而較高緯度則是狹窄的微風(fēng)帶。這些原因深藏在行星的內(nèi)部，在那里，極大的壓強(qiáng)使得大氣呈現(xiàn)出一種金屬狀態(tài)。

木星，我們太陽(yáng)系中最大的行星，提供了一幅迷人的景色。許多不同色彩的云帶就像腰帶一樣環(huán)抱著這顆行星，這些云帶反映出了一個(gè)極其強(qiáng)勁和穩(wěn)定的、沿著東西方向吹動(dòng)的風(fēng)流系統(tǒng)。將1979年的“旅行者”號(hào)和最近的“卡西尼”號(hào)飛船所做的測(cè)量進(jìn)行比較，結(jié)果顯示這個(gè)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有發(fā)生過(guò)變化。這些風(fēng)隨著云帶的變化而改變方向：赤道二邊暗云帶中的風(fēng)吹向東方，而極地附近暗云帶中的風(fēng)則吹向西方。最強(qiáng)的風(fēng)圈位于赤道上，以每秒170米的速度吹向東方。這些風(fēng)圈可以被分成二類(lèi)：較強(qiáng)、較寬的風(fēng)圈集中在赤道附近，而較高緯度的風(fēng)圈通常較弱、較窄。

德國(guó)、加拿大和美國(guó)的研究者組成的小組已經(jīng)提出了第一個(gè)計(jì)算機(jī)模型，能夠模擬木星風(fēng)圈系統(tǒng)的所有重要性質(zhì)，并且可以解釋它的起源。關(guān)于木星大氣動(dòng)力學(xué)的模型可以被分為二類(lèi)：淺層模型和深層模型。淺層模型的支持者們將地球氣象學(xué)中發(fā)展起來(lái)的技術(shù)應(yīng)用到木星的大氣層之中。因?yàn)榕c行星的直徑相比，地球的大氣層是非常薄的，它的球殼形態(tài)可以用一個(gè)簡(jiǎn)化的球面來(lái)近似，這使得計(jì)算機(jī)模擬可以運(yùn)行得更快。這種模型也成功地產(chǎn)生出了幾條云帶，但在其他方面卻失敗了：赤道風(fēng)圈——木星上最強(qiáng)的風(fēng)圈吹錯(cuò)了方向，二類(lèi)風(fēng)圈之間的差別也消失了，所有的風(fēng)圈都差不多。

在20世紀(jì)70年代，德國(guó)拜羅伊特大學(xué)的榮譽(yù)退休教授弗雷德里克·伯西發(fā)展出第一個(gè)深層動(dòng)力學(xué)模型。他指出，木星和地球大氣之間，存在著一個(gè)重要的差異：地球的大氣是有行星的巖石表面作為邊界的。而木星是一個(gè)氣體行星。根本沒(méi)有一個(gè)底面能夠?qū)L(fēng)限制在薄薄的一層球面上。這樣，高速風(fēng)流就被限制在了外側(cè)10%的行星半徑之內(nèi)。