聚集在木星南极的若干个风暴。这是“朱诺号”探测器拍摄的照片
科学家曾观测到，木星的南极潜藏着一处引人注目的景象——一群风暴漩涡以不同寻常的几何图案排列着。这种由美国航天航空局（NASA）的“朱诺号”太空探测器首次发现的现象为科学家们带来了一个谜题：木星风暴的外在表现为何如此奇特？尽管它们与地球上的飓风类似，但地球飓风并不会像这些外星风暴一样在两极聚集，并排列成五边形或六边形。
美国“物理学组织”9月24日消息称，美国加州理工学院（Caltech）行星科学教授Andy Ingersoll实验室的一个研究小组已经发现了木星风暴外在表现如此奇特的原因。他们采用的数学公式源自近150年前英国数学物理学家Alfred Mayer和工程师Kelvin勋爵写下的证明结果。这一研究近日发表于《美国国家科学院院刊》。
Ingersoll教授表示，木星上的风暴与每年夏秋两季袭击美国东海岸的风暴非常相似，只是规模要大得多。和地球风暴类似，木星的风暴也常常在赤道附近形成。然而，地球风暴在离开赤道后不久就会消散，而木星风暴则会一直前进至两极，并形成难以解释的稳定几何结构。
关于为什么木星表面风暴会形成这种几何结构而其他行星则不会，Ingersoll团队发现，答案可以追溯到Alfred Mayer和Kelvin勋爵1878年进行的研究。
当时Mayer在水池中放置了一些漂浮的圆形磁铁，他观察到这些磁铁会自发地排列成几何形状（就像在木星上看到的那样），而排列形状取决于磁铁的数量。而Kelvin勋爵根据Mayer的观察结果，建立了一个数学模型来解释磁铁的行为表现。
据部分现有理论预测，由于行星的自转，风暴倾向于在极点处发生合并。而受到该数学模型启发，研究小组试图获取令木星风暴漩涡稳定存在并形成几何结构的具体参数组合。他们利用浅水方程模拟木星风暴漩涡，最终确定：如果每处风暴都被一圈风向与风暴自旋方向相反的风所包围，即所谓的“反气旋环”（anticyclonic ring），就会形成类似木星的具有稳定几何结构的风暴圈。“反气旋环”的存在促使风暴相互排斥，而非合并。而这层“包围圈”的深度也会影响几何结构的稳定性。
Ingersoll表示，这项研究可以帮助科学家更好地了解地球上的天气变化。他说：“其他行星的气候行为比地球要多得多，你可以利用其他行星的天气进行理论测试。”
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