旅行者2号探测器发现，风暴中的风速以及达到了2414公里每小时，相当于670米每秒。天文学家将这个现象称为海王星的大暗斑，但在1994年的时候，天文学家们通过哈勃太空望远镜来观测海王星时，却发现大暗斑神奇的消失了，他们是如此急切的想知道产生超强风暴的原因。

出品：太空伊卡洛斯

太阳系是个非常有趣的行星系统，聚集了至少三种不同的行星类型，分别是类地行星、气态行星、冰巨星。本期我们来说说冰巨星，因为很多人都不太了解冰巨星导致是什么，除了冰巨星处于太阳系行星系统外侧轨道的因素外，我们对冰巨星的直接探测也不多。太阳系有两颗冰巨星，分别是天王星和海王星。从物理特征上看，冰巨星质量中有90%的氢和氦，赤道半径在2.4至2.5万公里，这个数值小于木星的7.1万公里赤道半径，但远大于地球的6400公里赤道半径。冰巨星有个非常神奇的地方，这就是超级风暴，我们以海王星为例，其超级风暴刷新了我们对风暴风速的认识，比音速还快。

图注：海王星风暴

发射于1977年的旅行者2号探测器经历过12年的太阳系探索之后抵达海王星，在这里它发现了六个新卫星，以及拍摄了第一张海王星及其行星环的照片。同时，见证了一场超强风暴的诞生，这场风暴发生在南半球，其风向为逆时针旋转，旅行者2号探测器发现，风暴中的风速以及达到了2414公里每小时，相当于670米每秒。天文学家将这个现象称为海王星的大暗斑，但在1994年的时候，天文学家们通过哈勃太空望远镜来观测海王星时，却发现大暗斑神奇的消失了，他们是如此急切的想知道产生超强风暴的原因。

图注：海王星上风暴消失的过程，从2015年持续到2017年

670米每秒风速如何形成？

风的形成是涉及到压力差，再进一步说与行星内部热源有关，当然还有和自转有关。读者们可能对670米每秒的风速不太理解，到底这个速度相当于多少？我们对比一下就知道了，地球上有个风力等级与风速的对应关系，我们知道的台风与一级飓风是等效的，风速为120米每秒，当然也是有极大破坏力的。接下来是强台风，对应的飓风等级是二级，风速为150米每秒。再加强一些就是超强台风，对应的是三级飓风和四级飓风，风速为200米每秒，甚至更大。

图注：地球上的台风

如果风速大于每秒250米，就是五级飓风了，这是地球上最强的风暴。那么其他行星上的风暴呢？我们以木星这颗气态行星为例，其风速在每秒120米，天王星的风速为每秒250米，与地球上的五级飓风相当。因此，我们就有一个概念了，每秒670米风速刷新太阳系风暴上限，冰巨星原来还有狂暴的一面。

图注：2016年观测到的海王星风暴

为什么天王星和海王星在一样的旋转速率之下却产生了完全不同的风速呢？对于这个问题，有科学家认为这是它们内部热源是不一样，或者说还有一些我们暂时没发现的机制。但这个推测有点站不住脚，因为木星也有内部热源，但木星的风速就是不够快。所以这不能说明内部热源与速度之间的关系，因为天王星自身并不会产生热量。美国宇航局的朱诺和卡西尼号航天器的调查表明，土星和木星上的发现或许能够推测海王星风速的之快的奥秘，比如行星质量、核心的尺寸，径向密度剖面等内部结构也会对风速产生影响。根据关于风是如何形成的，以及传播深度的数据，NASA已经建立出这些行星的内部结构模型。冰巨星的风都是在较高的大气中，所以有可能是因为这些冰在凝结放热的过程所致，使得天王星和海王星的风速如此之快。

图注：木星上的风暴

不过这些数据并不是很全面，我们只测量了高层大气的风速，对于深层大气存在的涡流还不是非常了解，现在都还没有对其他行星的大气层进行任何探测。天王星和海王星在相似条件下产生的不同风暴，让我们对太阳系，以及行星的形成有一个更深层次的了解，冰巨星和太阳之间的距离也能够让我们对远离太阳的风暴有所理解，并且能够用到对系外行星风暴的调查上。

内部热源的存在

海王星风暴的存在还有一个因素是来自内部热源，美国宇航局的研究人员也对此做了很多研究，海王星散发的热量是它本身吸收热量的两倍。在行星中并不是只有海王星拥有这种能力，像木星和土星也是能够做到这一点的，它们散发的热量都是它们本身吸收的热量的两倍，只有天王星是个异类，它并没有办法做到这一点。在离太阳越来越远时，这些行星温度从高到低的排序是第一木星，其次土星，再到海王星，而天王星则不在这个行列。

图注：海王星南极的热源，可以看出南极有个亮点

导致天王星不能对外散发热量的原因可能是因为它并没有内部热源。海王星可以通过散发热量使得自身温度与天王星相似，但天王星却没有办法可以产生热量，它能做的只有吸收来自太阳的热量。在对海王星最外部的温度进行测量，而且很奇怪的是海王星的实际温度其实是与天王星一样的。但是海王星因为距离问题，从太阳身上得到的能量并不多。

图注：海王星风暴的调查可以为系外行星风暴的窥视提供依据

内部热源的存在可以简单解释为行星在形成时获得了太阳系诞生时所遗留的热量，它在行星中重力的作用下进行收缩加热，这也就是著名的开尔文-亥姆霍兹收缩效应。海王星、木星和土星都是通过这种收缩加热的方式产生热量的，在重力的作用下，行星内部的物体向下坠落从而将势能转变为热能，这也就是它们散发出的热量了。但到现在，科学家们也没有找出为什么只有天王星没有内部热源的具体原因。有可能是因为早期在天王星形成时遭遇过巨大的撞击使得它缺失了形成内部热源的这个过程。到现在这已经逐渐地演变成为什么只有海王星有内部热源，而天王星没有。