木星大氣層和气象学

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木星大氣層和气象学之间的区别

木星大氣層 vs. 气象学

木星大氣層是太陽系內最大的行星大氣層，主要由和太陽的比例大致相同的氫分子和氦構成，其他的化學成分，包括甲烷、氨、硫化氫和水只有很少的數量。水被認為存在於大氣層的深處，所以被觀測到的數值偏低。氧、氮、硫和惰性氣體的豐度大約是太陽的三倍。 木星的大氣層沒有明確的邊界，並且逐漸轉變成為行星內部的流體。從最低處到最高處，大氣的層次為對流層、平流層、增溫層和散逸層，各層有各自的溫度梯度特徵。最底層的對流層有複雜的雲雾组成的系統，並且呈現朦朧狀，包括數層的氨、硫化氫氨和水。上層的氨雲是可見的木星表面，組織成12道平行於赤道的帶狀雲，並且被稱為噴射氣流的強大帶狀氣流（風）分隔著。這些交替的雲氣有著不同顏色：暗的雲氣稱為帶（belt），而亮的雲氣稱為區（zone）。區的溫度比帶低，是上升的氣流，而帶是下降的氣體。較淺顏色的區被认为是由氨冰形成的，但形成顏色較深的帶的物质則尚未確知。這些帶狀結構和噴流的起源也還未被瞭解，不过已存在兩種解釋的模型。淺灘模型（shallow model）認為它們是覆蓋在穩定的內部結構上的表面現象。深層模型（deep model）認為帶和噴流是被組織成一定數量的圓柱體，是深入至深層木星地函的氫分子循環顯示在木星的表面。 木星的大氣層顯示廣泛的活動現象，包括不穩定的帶狀物、旋渦（氣旋和反氣旋）、風暴和閃電。旋渦自身會呈現巨大的紅色、白色或棕色的斑點（長圓形），最大的兩個斑點是大紅斑（GRS）和也是紅色的BA橢圓。這兩個和許多其他的大斑點都是反氣旋，較小的反氣旋傾向於白色，旋渦被認為深度不會超過數百公里，相對來說是較淺的結構。位於南半球的大紅斑，是太陽系中已知最大的旋渦，它可以容下數個地球，並且已經至少存在了300年。BA橢圓在大紅斑的南邊，大小是大紅斑的三分之一，是在2000年由3個白色的橢圓合併形成的紅斑。 木星有威力強大、經常伴著閃電的風暴。風暴是潮濕的大氣對流造成水的蒸發和結露造成的結果。他們是強大上升氣流的啟動源，形成明亮和濃厚的雲層。風暴主要形成在帶的區域。木星上有少數的閃電遠比地球的更具威力，但是平均的活動水準只是可以和地球上的不相上下。. 气象学是把大气当作研究的客体，从定性和定量两方面来说明大气特征的学科，集中研究大气的天气情况和变化规律和对天气的预报。气象学是大气科学的一个分支。.

大氣環流

大氣環流是指地球--上大規模的空氣流動，以及（與較小規模的海洋環流一起）重新分配熱量和水汽的途徑。 大規模的大氣環流即使年年有所不同，其基本結構頗能維持不變。然而，個別天气系統，如中緯度低壓區、熱帶對流環流等，是在「隨機」情況下產生的，而且氣象通常只能在發生前一段短時間內被預測。這段時間理論上可以長達一個月，而現在實際上只有十天左右（見混沌理論）。不過，這些系統總生成的結果气候较为穩定。.

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云

云是大气层中以水為主，包含其他多种較少量化学物质构成的可见液滴或冰晶集合体，这些悬浮的颗粒物也被称作气溶胶。研究雲的科學稱為云物理学，為氣象學的一支。實務上，雲專指距離地面較遠的液滴冰晶集合體，距離地表較近的則稱為霧，不過兩者在化學構成上其實是相同的。在太阳系的其它一些行星和卫星上也观测到云。由于各星球的温度特性不同，构成云的物质也有多种，比如甲烷，氨，硫酸。雲在中華文化中具有重大價值意義，在古典文學中，由於雲的輕、淡、隨風吹送、高舉脫俗，盈溢等現象，常被寄託為作者的的理想、品質、操守、氣節、感悟等。 科學上，雲的主要結構為水，當大氣中的水氣達到飽和蒸汽壓時，便會成雲。在地球上，水氣能達到飽和通常肇於兩種原因：空气的冷却和水氣的增加。当雲的密度超過空氣浮力時，有些雲會落至地面，形成降水；幡状云則不會形成降水，因為所有液態水在到达地表前就先被蒸发了。云是地球上水循环和能量的最好例子。太阳輻射電磁波至地表，提供熱能使地表水蒸发形成水蒸气；最後，雲再藉由降水的方式釋放潛熱並將水回歸至地表。 雲的顏色與外觀成因於水滴或冰晶散射陽光的行為。此外，因为云反射和散射所有波段的电磁波，所以云的颜色成灰度色，云层比较薄时成白色，但是当它们变得太厚或太浓密而使得阳光不能通过的话，它们可以看起来是灰色或黑色的。 虽然地球上大部分的云都形成于对流层，但有时也会在平流层和中间层观测到云。这三个大气层的主要圈层常並稱為「均质层」，均質層中大氣各物質組成比例大致均勻（水除外），不太因地點、時間、高度改變。均質層常與非均質層作為對比，後者由增溫层和散逸层組成屬於外层空间的过度区。.

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高速氣流

速氣流，或稱噴射氣流、高空急流、極鋒噴流（Jet Stream），是行星尺度的大气环流。在地球上，指数條圍繞地球的強而窄的高速氣流帶，集中在對流層頂，在中高緯西風帶內或在低緯度地區都可出現。其水平長度達上萬公里，寬數百公里，厚數公里。中心風速有時可達每小時200至300公里的偏西風，而且可以有一個或多個風速極大中心，具有強大的水平風切變和垂直風切變。高速氣流附近亦有強大風切變，這也是所謂飛機上的亂流。.

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闪电

闪电，在大气科学中指大气中的强放电现象。在夏季的雷雨天气，雷电现象较为常见。它的发生与云层中气流的运动强度有关。有资料显示，冬季下雪时也可能发生雷电现象，即雷雪，但是发生機會相当微小。若有嚴重的火山爆發時，或是原子彈爆炸產生曇狀雲，空中可能因短路而發生閃電。 闪电的放電作用通常會產生电光。雷电起因一般被认为是云层内的各种微粒因为碰撞摩擦而积累电荷，当电荷的量达到一定的水平，等效于云层间或者云层与大地之间的电压达到或超过某个特定的值时，会因为局部电场强度达到或超过当时条件下空气的电击穿强度从而引起放电。空气中的電力經過放電作用急速地將空氣加熱、膨脹，因膨脹而被壓縮成電漿，再而產生了闪电的特殊構件雷（衝擊波的聲音）。目前对于放电具体过程的认识还不能透徹明白，一般被认为和长间隙击穿的现象相类似。 闪电的电流很大，其峰值一般能达到几万安培，但是其持续的时间很短，一般只有几十微秒。所以闪电电流的能量不如想象的那么巨大。不过雷电电流的功率很大，对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大，所以需要安装避雷针或避雷器等以在一定程度上保护这些建筑和设备的安全。.

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雷暴

雷暴是一種產生閃電及雷聲的自然天氣現象。它通常伴隨著滂沱大雨或冰雹，而在冬季時甚至會隨暴風雪而來。 雷暴可以在世界任何地方發生，甚至發生在兩極和沙漠地帶，但通常在低緯度的地方（特別是熱帶雨林地區）會較頻繁地發生，可以每日都會發生。在亞熱帶和溫帶等中緯度地區，雷暴則通常會在夏季的下午或傍晚發生，有時在冬季也會受冷鋒影響而有短時性雷暴。烏干達及印尼為全世界雷暴發生最頻繁的地方，除此之外，在美國中西部及南部州份會發生威力最強烈的雷暴，因為這些雷暴會與冰雹或龍捲風一起發生。至今為止，全世界從未出現過雷暴的地區只有南美洲智利北部的阿他加馬沙漠，該地因氣候過於乾燥和難以形成雨雲才會未出現過雷暴。 雷暴會在大氣不穩定時發生，並且會製造大量的雨水或冰晶。通常其發生有三種特定情況：地球大氣層低空帶的濕度很高，這可以由露點溫度觀察得到；高空與低空的溫度差異極大，亦即是氣溫遞減率極大；冷鋒受到外力的逼迫而匯聚。 在古老的文明裡，雷暴有著極大的影響力。不論是中國古代、古羅馬或美洲古文明皆有與雷暴相關的神話。.

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极光

極光（Aurora）是在高緯度（北極和南極）的天空中，帶電的高能粒子和高層大氣（熱層）中的原子碰撞造成的發光現象。帶電粒子來自磁層和太陽風，在地球上，它們被地球的磁場帶進大氣層。大多數的極光發生在所謂的“極光帶”，在觀察上，這是在所有的經度上距離地磁極10°至20°，緯度寬約3°至6°的帶狀區域。太陽風受到地球的磁場導引直接進入大氣層。當磁暴發生時，在較低的緯度也會出現極光。极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。 在英、法等许多西方语言中，人们遵照伽利略的习惯，直接用奥罗拉（Aurora）女神的名字来称呼极光现象。.

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