地球最吸引我的特點之一是其獨特的氣候模式,它不斷地變化著,也持續(xù)地影響著全球的生命。觀察風(fēng)暴則是我的最愛,沒有什么比親眼看著一場溫暖的夏季風(fēng)暴從地平線席卷而來更美的事兒了---那閃電的束束光紋穿云而過,隆隆咆哮的驚雷震撼大地。擁有如此復(fù)雜的大氣成分,獨特的氣候及地質(zhì)特征,地球氣候才成如今我們了解的那般獨一無二。
可是,我們也知道,其它星球同樣有大氣層,而這對于它們的氣候又意味著什么呢?比如,天王星上有颶風(fēng)嗎?金星上有洪水嗎?土星上有雷暴嗎?
為了了解我們太陽系中種類繁多的各種氣候,尤其是變幻莫測的閃電,我們就需要去了解隱藏在閃電背后的科學(xué)!
什么是閃電?
通俗地說,閃電就是一種強烈的放電現(xiàn)象,通常持續(xù)時間很短。這種放電現(xiàn)象就是由一個使電極相反的帶電物質(zhì)相互均衡,并釋放被壓制的能量的過程造成的。在暴風(fēng)雨的情況下,積雨云底部會有一塊負(fù)電荷區(qū)域,同時正電荷區(qū)域則上升至云團頂端,于是開始橫向放電。
地球上,閃電產(chǎn)生在云與云、云與地面,或同一云團的兩個區(qū)域之間。任何類型的閃電放電發(fā)生所需的主要條件包括:兩個區(qū)域之間的電位存在顯著差異(在積雨云中,閃電現(xiàn)象由冷卻的水滴和軟形態(tài)的冰雹(氣象學(xué)中叫軟雹)碰撞產(chǎn)生)。隨著電荷持續(xù)積累,最終釋放電流,穿越大氣介質(zhì)屏障,并使大氣分子在靠近地面的過程中帶電變成等離子體,視覺上便形成了閃電。如影隨形的雷聲通常是幾乎緊隨閃電(熱閃電除外)發(fā)生,而實際上打雷是一種由于大氣分子受到的壓力猝然上升而形成的沖擊波。
雷擊
基本上,閃電是一種在變化、移動的大氣條件下產(chǎn)生的自然現(xiàn)象。因此從邏輯上來看,具有變換莫測大氣環(huán)境的其他星球不也應(yīng)當(dāng)擁有風(fēng)暴和閃電嗎?
必須有的!
其他星球有閃電嗎?
現(xiàn)在,你明白了閃電的氣候基礎(chǔ),那么其他星球上若是有閃電現(xiàn)象也說得通了。只不過,其他星球上的閃電現(xiàn)象與我們地球上的可是有著千差萬別呀!
地球上的閃電還有一個很有趣的方面我們尚未提到——而這一點恰恰與探測其他星球上閃電十分相關(guān)——閃電還會產(chǎn)生一種波長比較特殊的無線電波,名為哨聲波。同時,由于在其他星球拍攝閃電顯然十分具有挑戰(zhàn)性,為閃電采用另一種度量標(biāo)準(zhǔn)會很有幫助!
火星
自從我們在星空中驚鴻一瞥,看見它如同一顆紅寶石般熠熠生輝,這顆紅色星球就始終令人類著迷不已。大多數(shù)人都知道,大部分的火星大氣都已經(jīng)被剝離,只留下一片貧瘠的荒涼之地。因此,若聽聞火星上有風(fēng)暴和閃電,人們或許會十分驚訝。席卷火星之地的巨大沙塵暴也許不會像地球上那樣充斥濕氣,而是充滿著極其優(yōu)質(zhì)的火星土。
這些沙土便隨風(fēng)暴流散各處。
由于降低的重力,僅一絲輕柔的微風(fēng)就能吹起這些優(yōu)質(zhì)沙土,并帶著它們行走百余英里,直到重力將它們引回地面。這些風(fēng)暴中心區(qū)域旋轉(zhuǎn)著的不同微粒會生成能量差異,這些能量差異將會最終在“云層”里聚積并釋放。在這些巨型沙塵暴中哨聲波就已經(jīng)能被探測到,并且可以看到一些閃電。不幸的是,長期駐扎在火星上的NASA(美國國家航空和宇宙航行局)探測器至今還未從地面抓拍到一張清晰的火星閃電照片!
木星
只要你讀過任何一點點關(guān)于木星的知識,你就一定知道,作為我們太陽系中體積最大的星球,木星完全被風(fēng)暴統(tǒng)治著。木星是一個氣體巨行星,所以它有著漩渦大氣環(huán)境。木星上最大的風(fēng)暴系統(tǒng)已在此肆虐三百余年,以“大紅斑”之名著稱(GRS),而且其體積還是地球的兩倍大!非常有趣的是,各種進(jìn)行近天體探測飛行的NASA航天器(如卡西尼號和朱諾號)都確認(rèn),木星上的閃電與我們在地球上看到的閃電是十分相似的。至于哨聲波,如前所述,在木星上也能被探測到,是證明木星上閃電的又一鐵證!
閃電來臨
由于我們地球與木星之間大氣的差異,木星上閃電的放電現(xiàn)象會需要更長時間,大概需要持續(xù)整整一或兩分鐘,而地球上閃電放電迅速,就在眨眼間!“木星閃電”的能量同樣驚人,可以達(dá)到我們星球上閃電能量的百倍。與地球上看到的趨勢不同,木星上的大部分閃電發(fā)生在兩極附近,而地球上的閃電往往集中于赤道附近。
金星
長久以來,人們認(rèn)為金星的磁場方向和大氣成分使得金星不可能有閃電,盡管金星的大小和密度與地球相似。然而,由最近的任務(wù)帶來的數(shù)據(jù)顯示,從金星發(fā)出的哨聲波,其強度和頻率與地球上的閃電相似!金星比地球更接近太陽,它從太陽接收大量能量進(jìn)入大氣層。當(dāng)能量被分配并開始分離到不同的區(qū)域時,電荷最終會積聚并釋放出來。如果金星表面沒有那么熱,那么觀察金星風(fēng)暴與觀察地球夏季風(fēng)暴并沒有太大的不同!
其他星球上的天氣
正如你可能知道的,當(dāng)談到太陽系中理想的不動產(chǎn)時,地球絕對是我們的最佳選擇。是的,我們必須應(yīng)對嚴(yán)酷的冬天、變化莫測的季節(jié)、颶風(fēng)以及其他自然災(zāi)害,但我們應(yīng)該為此感激!與太陽系的其他行星相比,我們生活在一個名副其實的天堂里。相比地球,離太陽更近的行星——水星和金星,是難以置信的熱,其溫度分別約800和864華氏度?;鹦鞘且黄汃さ幕牡兀瑤缀鯖]有大氣層可言,因此在那里的生存是不可能的。當(dāng)你遠(yuǎn)離我們的星球,到達(dá)氣體巨行星,那里甚至沒有任何堅實的地面可站!最后,你可以選擇居住在冰巨行星上,那里的表面溫度下降到接近-400華氏度(海王星)。
你可能并不總是喜歡我們的天氣
那些極端的條件使得在那里生活(目前)是不可能的,但是研究其他行星上的天氣可以給我們提供關(guān)于我們自己氣候未來的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。地球擁有太陽系中最復(fù)雜的天氣系統(tǒng),要多虧我們復(fù)雜的行星組成,以及它的大氣層、冰蓋、季節(jié)變化、人類影響等等。因為我們只能根據(jù)我們的過去來預(yù)測地球的未來氣候,所以了解其他行星的大氣是如何演變或發(fā)展的,也許能為我們自己星球上天氣的命運提供啟示!