木星最引人注目的標(biāo)志要算是大紅斑了，這是17世紀(jì)60年代法國天文學(xué)家卡西尼（1625～1712）發(fā)現(xiàn)的。此后，不少天文學(xué)家對大紅斑進(jìn)行過時斷時續(xù)的觀測，但一直未對其給以太多的注意。到了19世紀(jì)，人們未見到大紅斑有任何削弱的跡象，這才成為愈益令人矚目的現(xiàn)象。

木星大紅斑位于赤道南側(cè)，呈蛋圓形，長達(dá)2萬多千米，寬約1.1萬千米，可以輕松地裝下3個地球。當(dāng)科學(xué)家認(rèn)識到木星沒有固態(tài)的表面后，便肯定大紅斑不是木星上的山峰或高原，而是大氣中產(chǎn)生的現(xiàn)象。大紅斑的經(jīng)度圍繞木星運(yùn)轉(zhuǎn)而變化，而緯度保持不變。大紅斑一般保持鮮紅而略帶棕色，有時較為暗淡且模糊。“旅行者號”探測器揭示了大紅斑的真相，原來它是木星大氣中特大的漩渦，由于氣旋中含有紅磷化合物，故呈現(xiàn)紅色。這個漩渦至少未見衰減地逆時針旋轉(zhuǎn)了300多年，它究竟始于何時，無人知曉。進(jìn)一步觀測表明，大紅斑上面和下面的風(fēng)以100米／秒的速度相向刮過，但大紅斑的運(yùn)動速度只有每秒幾米。大紅斑夾在兩股高速氣流之間，好比搓在兩個手掌之間的滾珠。由于木星自轉(zhuǎn)很快，在慣性和離心力的作用下，木星大氣成一個扁球形，所以木星大氣的條紋也沿赤道伸展。

1976年，美國加利福尼亞大學(xué)的兩位科學(xué)家提出大紅斑是一個龐大孤子的假說。孤子現(xiàn)象是由一位名叫羅素的人于1834年偶然遇見的，羅素最初把他的發(fā)現(xiàn)稱為“平動波”，現(xiàn)在被稱為孤子波。孤子波在任何地方物理量都沒有陡峭的變化，而且不會彌散，它實(shí)際上是流體力學(xué)的一個解。20世紀(jì)60年代初，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算及實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了孤子波相互碰撞以后，兩個孤子波完整地復(fù)現(xiàn)。可見孤子波似乎是一種“孤立”的客體，因此人們又把孤子波稱為孤子。孤子有兩種形式：一種叫做E孤子或凸波；另一種叫做D孤子或凹波，是一類反孤子。大氣孤子不僅在地球大氣中可以觀測到，在其他行星上也可以觀測到。早在幾十年前人們就已知道木星大氣有一個重要的特征，即南熱帶低氣壓，它看來像一個D孤子。19世紀(jì)50年代這一低氣壓區(qū)開始靠近大紅斑，進(jìn)入大紅斑后便消失了，然而卻在大紅斑的另一邊保持著原來的形狀像變魔術(shù)似的又出現(xiàn)了。于是科學(xué)家提出一種關(guān)于大紅斑模型：大紅斑是一個陷于兩個D孤子之間的龐大的E孤子。按這一模型，大紅斑的位置并不很深，它漂浮在木星大氣的上面。后來通過計(jì)算機(jī)模擬和用快速旋轉(zhuǎn)的水桶實(shí)驗(yàn)證實(shí)：由于快速旋轉(zhuǎn)的木星，造成了有適宜條件的切變風(fēng)，因而在大紅斑附近會偶然形成小漩渦，這樣就可以補(bǔ)充大紅斑因摩擦而消耗的能量和因?qū)α鞫鴾p少的質(zhì)量，逐步揭示了大紅斑長壽的秘密。例如，1972年人們從地面觀測到木星北半球出現(xiàn)一個小紅斑，十幾個月后，“先驅(qū)者10號”探測器飛掠木星時發(fā)現(xiàn)它已向大紅斑靠近。一年后，“先驅(qū)者11號”探測器經(jīng)過木星時，這個小紅斑已無影無蹤了。