原标题:Saturn北极有三个陆边形漩涡

原标题:Saturn北极陆边形:直上云霄

原标题:Saturn的6边形沙飓风变得更奇怪了!

金沙网址 1卡西尼号最终3次中距离飞掠土卫6。图片源于:NASA

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出品:科学普及中华夏族民共和国

点击“*卡西尼号踏上壮丽最后章,Saturn的6边形沙暴变得更意料之外了。*”**能够订阅哦!

美利坚联邦合众国国家航空航天局的卡西尼号探测器,已经做到了最终一遍与土卫陆泰坦的中远距离约会,即将迎来它围绕Saturn最后2二圈的义务最终章。

旋转中的Saturn北极6边形

制作:haibaraemily

让人侧目,Saturn环是Saturn标志性的本性。壮美的Saturn环为Saturn姿色加分不少,使其兼具丰硕的工本去竞争太阳系最美行星的荣誉称号。

新加坡时间十二月1八日14时08分,卡西尼号探测器对土卫陆举行了第22四遍,也是终极1遍的远距离飞掠,从离开那颗卫星表面仅有97玖海里的可观经过。

Credit: NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton
University

发行人:中科院计算机互联网音讯宗旨

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飞掠之后,卡西尼号传回了它拍戏的图纸和别的数据。卡西尼号上的雷达对分布在土卫陆北极地区的碳氢化合物海洋和湖泊拍戏了最后一组新的雷达影象,本周物工学家将对那么些形象进行剖析切磋。这个雷达印象覆盖的地带,此前被卡西尼号上的照相机拍片过,但未曾被雷达扫描过。雷达斟酌组织还陈设利用那些新数据来第叁次(也是最后叁回)探测量土地卫陆上一些小湖泊的纵深和化学组成,并物色进一步的证据来钻探被化学家称为“魔幻岛”的那种不断转变的山势特征(详见《土卫6泰坦惊现“魔幻岛”》)。

当卡西尼号探测器在201四年抵达Saturn系统时,Saturn南半球正值夏天,而北极正值冬天。卡西尼号在Saturn的南极空间发现了一个周围的,温暖的,高空漩涡,可是在Saturn的北极上空未有观察。

除外多姿多彩的环系,Saturn最令人着迷的可能就是金沙网址 ,北极的六边形结构了。

除了这些之外Saturn环,Saturn还有1个显而易见的表征——Saturn北极的陆边形尘卷风。

NASA喷气推进实验室的卡西尼号项目化学家琳达·施Peel克(LindaSpilker)说,“卡西尼号对土卫6的远距离探测现在曾经济体改为过去,但探测器已经征集的大方数量将给物艺术学家以后几拾年的钻研提供材质。”

1项新的暂劳永逸钻探发现,当Saturn的北极类似三夏时,Saturn的北极出现了令人惊奇的特征,盛名的土星六边形漩涡上方,出现了另贰个6边形漩涡,物管理学家们将其名称叫塔状结构。那项切磋于九月33日在《自然通信》上登载。

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早在上个世纪八10时代初,盛名的旅行者一号在做客Saturn时就专注到这些秘密陆边形台风的存在,并在二十几年后得到卡西尼号的辨证。

金沙网址 5卡西尼号最后3回走近土卫陆时拍录的图样,未经任何处理。图片来自:NASA/JPL-Caltech/Space
Science Institute

那是物医学家们第二重放见一个北极漩涡在Saturn北极空间形成,这么些气旋位于云层上方数百英里,那1层称为平流层。

图:Saturn北极六边形。来源:NASA

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敞开壮丽最终章

对土卫6的此番中远距离飞掠,也将卡西尼号探测器送上了富有戏剧性的最终壹幕,称为壮丽最后章。随着探测器从土卫6身旁经过,那颗卫星的重力弯折了卡西尼号的周转路线,轻微改变了探测器环绕Saturn的轨道,让它不再从Saturn光环的外场擦过,而是将从Saturn和光环之间通过二十一次,从十一月二二十五日初始。卡西尼号探测器将在7月1三1日跃入Saturn大气层,以那种能够带动丰盛科学商量成果的艺术,终结一切探测职分。

“这次飞掠土卫6之后,大家就到底投身到了壮丽最后章。”喷气推进实验室的卡西尼项目首席营业官厄尔·梅泽(Earl
Maize)说,“探测器今后早已进去了一条弹道轨迹,无论怎么着,就算以后不再利用推进器对运维轨道举办细微的调动,我们也照样会在四月一二十八日进入Saturn大气层。”

金沙网址 7经过本次对土卫陆的飞掠,卡西尼号实际末春经踏上了最终22圈环绕Saturn的守则。图片源于:NASA
Jet Propulsion Laboratory

在这一次中距离飞掠土卫六的进程中,卡西尼号相对于Saturn的运行速度得到了大开间进步,时速差不离升高了30九捌公里(确切来说,每秒的运作速度加快了860.5米)。

飞掠土卫6后,卡西尼号继续向前滑行,在东方之珠时间四月2十五日11:4陆抵达了它最近围绕Saturn轨道的最远点。那点称为远质心点,是卡西尼号环绕Saturn新一圈的始发。从技术角度来说,卡西尼号的华丽最后章就从这一刻初叶,但考虑到终极章真正令人快乐的事件是3月231日卡西尼号从Saturn和光环之间第1次通过,职务团队将把后人就是壮丽最后章的专业源点来加以庆祝。

金沙网址 8一月2二3日,卡西尼号将第2回从Saturn本体和Saturn光环之间通过。图片来源:NASA/JPL-Caltech

探测器第二回穿越Saturn和光环之间,将发出在东京(Tokyo)时间十二月2二七日17时。在穿越时期,卡西尼号将与地球失去联系差不多1天时间,因为它将抓住前所未有靠近Saturn的时机举行正确调查。卡西尼号布置最早在法国首都时间11月四日15:05与地球重新赢得有线国际电信联盟系。壹旦无线电通讯建立成功,图片和别的数据赶快就将上马流传地球。

卡西尼义务的艳丽最后章将带给我们怎样的视觉盛宴?大家拭目以俟!(编辑:Steed)

发源大不列颠及英格兰联合王国莱斯特高校,那项商讨的基本点小编Leigh
Fletcher说:“当Saturn北极越来越暖和时,我们的确希望看到某种形式的漩涡,它的造型确实令人惊呆,三个不等的6边形漩涡在土星北极差异高度形成。二个在云中,3个在高出的平流层。实际上那便是一个跨度数百英里范围的塔状结构。”

固然这几个秘密的6边形总不随便揭示它的面纱**。**

卡西尼号是人类太空探索史上最宏伟的探测器之1,2004年功成名就进入Saturn轨道,在经历1三年的神话探测之旅后,于20一七年10月跌入Saturn大气,化作一颗流星,成为Saturn的1某些。卡西尼号向地球传回的雅量数据彻底改变了人类对土星的认识,当中当然包涵这几个6边形尘卷风。

土星北极6边形漩涡于一玖七6年份由NASA的游人号探测器第1遍发现,并且被商讨了几十年,它是3个持续时间非常短的波,或许与Saturn的自转有关,那种场馆在地球上也能看到,例如极地的激流(Polar
Jet Stream)。

一9捌伍年七月,旅行者二号探测器远距离飞掠Saturn,但当即并不曾发觉北极有6边形结构

下图是地教育学家利用卡西尼号传回的探测数据合成的Saturn6边形沙风暴动态变化的景色。请问是哪位道友在此渡劫?

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的确,旅行者二号立刻盛传了无数涵盖了Saturn北极的肖像,但些照片并不是正对极区拍录的,因而不长壹段时间里,大千世界都未有从那些被高度拉伸变形的北极照片中看出什么…直到7年后。

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位居土星北极平流层6边形漩涡的亮度图

一玖八六年,美利哥国度光学天文台的Godfrey重新处理了这个照片[1],他将那一个照片重新投影和拼接,才咋舌地觉察Saturn的北纬77°周围居然有1个这么之大的陆边形涡旋结构——

值得壹提的是,当卡西尼号200肆年刚进去Saturn轨道时,土星北半球正值严节,超低的温度限制了卡西尼号对陆边形尘卷风的探测。

Credit: NASA/JPL-Caltech/University of
Leicester/GSFC/L.N. Fletcher et al. 2018

每条边长达一.38万英里,比地球的直径还要长

而Saturn的一年一定于地球的30年,直到2014年Saturn北半球进入夏天,卡西尼号才方可对陆边形沙暴展开深切探测。有趣的是,卡西尼号瞥见了一个陡然的现象,使得Saturn陆边形沙风暴变得更为奇怪。

Saturn的两极不1样,当Saturn南极正在夏日时,南极空间的云中以及云顶都并未有6边形的涡流。

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问询Saturn的北极涡旋为啥具有6边形结构,深层大气怎样影响高层环境,物法学家们对此很感兴趣,并总结查明大气层中的能量是什么传播的。回到乐乎,查看更加多

图:“拼图”里发现的Saturn北极6边形。来源:参考文献[1]

据近年来文告在《自然通信》的1项商量介绍,化学家经过分析卡西尼号的探测数据发现,在Saturn陆边形沙暴风上方还存在一个特大型龙卷风,而且仍旧也是6边形的。

主编:

天长日久的四季

原本的陆边形沙暴藏身于Saturn大气深处,而新意识的6边形龙卷风则盘旋在Saturn大气上部的平流层中。

那Saturn的南极有未有周围的布局吧?那时候还不明白。

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因为旅行者2号飞过Saturn时,正逢Saturn南半球的无序——整个南极都淹没在一片乌黑之中。

毋庸置疑,那项新意识牵引出了一名目繁多难题。比如,Saturn有啥特殊之处,如何在北极区域构建出那个新奇的6边形沙暴?再者,五个6边形沙暴之间存在什么关系?希望在卡西尼号遗留的数额中能够找到一些端倪吧!

而游客2号的守则规划只是飞掠而过,看完那壹眼就再也一直不悔过。

来源:三体迷回到今日头条,查看更加多

正确,遥远的Saturn有某个和我们的地球挺像的,那就是自转轴倾角(相当于自转轴和公转轨道面包车型客车夹角)都以20多度,那表示Saturn和地球一样,也有强烈的四季更替,南北极也有极昼和极夜——只然则,Saturn的一年差不离有2九.五个地球年那么长,也正是说,Saturn上的每一个季节,是地球的30倍长。

主编:

本来,后来等到Saturn的南极从乌黑中流露脸来,壹些地基天文望远镜和哈勃空间望远镜都对Saturn的南北极进行过观望,可是,南极并未这么的陆边形涡旋,唯有一个宏大的圈子的漩涡。

也正是说,Saturn北极的陆边形结构不管是在太阳系中,依旧在Saturn上,皆以绝无仅有的。

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图:卡西尼号拍戏的土星南极和北极。南极有八个宏大的圈子涡旋,而北极则是2个平安无事的陆边形结构丰盛极点三°周边的二个小型涡旋。来源:NASA

唯独,照旧出于土星的美轮美奂超长版四季,大家很难持续跟踪Saturn南北极涡旋随季节的变更,不要说3个Saturn年了,跟踪半个Saturn年(14.柒个地球年)都很难。

直到卡西尼号探测器的过来。

19玖七年十一月一二二十八日,卡西尼号发射于U.S.A.卡纳维拉尔角。

2004年1一月三十一日,卡西尼号成功进去Saturn轨道,那时北半球的亚岁(二零零四年3月)刚过去不久。

而后,卡西尼号开端了长达1叁年的Saturn探测,刷新了大家Saturn、Saturn环系和土星的多颗卫星的认识。

一向到20壹七年10月1二十三日,一年前的前些天。

为了幸免由于轨道失控制污染染了土星的卫星们(越发是土卫贰那样只怕全部生命存在条件的卫星),卡西尼号选择趁燃料还未耗尽之时主动撞向Saturn大气层坠毁来结束义务。

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图:卡西尼号截止职分。来源:NASA

在那壹3年里,卡西尼号是叱诧整个Saturn系的王者。

在那一三年里,卡西尼号也幸运地见证了土星的南半球怎么样从初冬跻身严冬,而北半球又是怎么着从隆冬进入深秋

大家终究有了足以穿梭观测Saturn北极6边形随季节变迁的机遇。特别是因此卡西尼号的复合红外光谱仪(CI大切诺基S)这么些大杀器,它也等于是一个高阶版3棱镜,能够捕捉和表明近红外实信号,分析差别波长的辐射强度和差异化学成分的含量变化。

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图:卡西尼号的组织和它指引的复合红外光谱仪(CIKugaS)。来源:NASA

北极:从九冬到青春

Saturn北极的6边形结构爆发在何地吗?在此之前觉得,在Saturn的对流层

和地球相似,对流层是Saturn最底部的大气层,Saturn的云都在这一层里。随着压强增添,从对流层顶部往下有三种不一样的物质凝结成云:最上层是氨的冰,中间是氢硫化氨的冰,最下层是水冰。

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图:Saturn的对流层和平流层。改编自:©
2011Pearson 艾德ucation, Inc

United Kingdom莱斯特高校的Fletcher小组通过跟踪卡西尼号200四-201四年的探测数据,发现从二零零七-20一三年终的土星北极亮温图中,北极的六边形结构和终极的小漩涡在**对流层**中都安宁存在[2]。

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CICR-VS)获取的Saturn北极对流层的亮温图。可是必要专注的有些是,那里的“亮温”,其实是一种对辐射强度的相同表达,所以固然是“温度”,但实则并不是以此区域的实际温度。来源:参考文献[2]

而与平流层的对照亮温观测也进一步验证,本条陆边形确实在对流层,因为平流层的亮温图里就从未观察其余陆边形的印痕

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CIENCORES)获取的土星北极平流层的亮温图,未有看出此外6边形的概况。来源:参考文献[2]

但Fletcher小组也发现,从冬季(2004年)到仲春(201四年)这一中间,北半球表现出的季节性变化实在并不明了:固然北半球如预期壹样在逐步变暖,但一心不及卡西尼义务开头阶段观测到的南半球深秋时那么的猛烈温度变化[2]。

也正是说,在老大北半球即以往到的夏天,也正是卡西尼任务最终的几年岁月里(201肆–20一七年),土星的北极大概会冷不丁变得龙精虎猛。

物历史学家们十万火急地等待着卡西尼号用最终的时节来交给答案。

夏日的平流层:“另2个6边形”?

20一柒年二月,Saturn北半球的夏至接踵而至。

2017年二月,卡西尼号结束任务。

多年来,Fletcher小组继续分析了卡西尼号最终几年的观看比赛数据,结果不但填补了卡西尼长达一三年的极区跟踪考察的终极一点空手,还发现了越来越大的惊喜:

Saturn北极的平流层在春夏之交也赫然起先显现出了和对流层陆边形1样的陆边形结构!那壹结出公布于二〇一八年2月33日的《自然·通信》杂志[3]

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CI牧马人S)获取的Saturn北极平流层的亮温图,从2014年四月那张开首能够看看亮温差别的陆边形概略,红圈标出的是六边形概略最显明的几张。来源:参考文献[3]。

本条平流层中的6边形会不会是团结单身演进的?恐怕性相当小,因为它和对流层那么些陆边形太像了,很难想象在变幻无常的Saturn大气层中,会在同一人置的不等高度独立演进七个相同的布局。

更大概的是,Saturn极区的陆边形结构并不但局限在对流层,而是穿破了对流层与平流层的边界(也便是对流层顶),平素延伸到了平流层——

那是一个高达300公里的6边形高塔,从云层中矗立出来。

不过,本条夏日才显现出来的平流层陆边形结构是直接就部分吧?**小编们还不可能明确。**由于2014年从前的平流层数据功率信号较弱,所以化学家们日前还不能够确认那些平流层的6边形塔到底是由于季节变化到了春夏才“升上来”的,依然向来就矗立在那里。

北极漩涡:好像真的比南极弱一点?

即使Saturn北极的6边形涡旋在卡西尼职分的末尾几年里的确变得尤其活泼了,但就算在“巅峰”时代,Saturn北极温度和风的更动依然未有高达南极“巅峰”时的品位,北非常大气中的壹些碳氢化合物的相对含量(尤其是三十烷、二十烷戊烷、丁烷、丁二炔和二氧化碳)也远小于南极,那意味Saturn的北极涡旋或者真的并未有南极涡旋发育得那么“成熟”

这倒也简单精晓,究竟北半球的朱律时有发生在远日点周边,而南半球的伏季则发出在如今点附近,南北极在夏季的能量积累情况有所区别

一派,咱俩对南北极气旋还有太多不精通的地方。就算大家早已领会,Saturn北极的陆边形结构是与自转相关的极区急流引起的,知道南北极气旋的活泼会伴随着温度的升高和大量中碳氢化合物的富足,但更切实的多变机制还不亮堂。除了季节(光照)因素之外,还有不少要素会影响大气的热度和活动状态,例如大气下沉引起的温度上涨、大气成分变化、十七烷和环丁烷那类冷却剂的熏陶、大气层中的霾/气溶胶的熏陶…这一个大家都还远远不能够浓厚摸底。

诸如本次的研商还发现,在平流层较低的职位(贰mbar到100 mbar的万丈之间)(越高的地方气压越小,一bar也就是地球上的三个标准大气压),北极的阅览温度与前边的辩论估量比较相符,而南极的体察温度却完全比理论值偏高,那代表我们从前对Saturn大空气温度度的论争测度中漏掉了某种只有南极才有的热源,也象征大家对极区温度变化学工业机械制的明亮是不齐全的。

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图:南北极的温度随中度变化曲线,赫色实线和虚线是理论值,彩色是事实上观测值。来源:参考文献[3]。

还有壹种或者是,北半球在小寒之后还会继续变活跃,甚至会持续到大雪。恐怕说,北半球活跃期的极端还从未完全到来

但很可惜的是,卡西尼号未有机会证实这点了

或是接下去的地基天文望远镜和空间望远镜可以做肯定的持续跟进观测。

比如说…作者在最终表示,也足以期待万年跳票的詹姆士Weber望远镜啊。(你们是认真的么?

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后 记

归根结蒂发现原来1遍推送能够发两篇文章!于是昨天推送的第1篇小说补发了二零一八年1七月头阵于天涯论坛专栏的关于卡西尼号壮丽终章的牵线。

2018年的后天,也便是卡西尼号坠毁的那天对蒙酱也是个关键的光阴,那是自作者大学生结束学业典礼日子。当时写了壹篇半是眷恋卡西尼号,半是眷恋自个儿的稿子:卡西尼号||壹眼二10年。

小日子荏苒,匆匆又是一年。

隙中驹、石中火、梦中身。

至于笔者

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灰原哀硕士(haibaraemily),从事行星科研,本公众号主页君。越多优质,欢迎关怀群众号~

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参考文献

[1] Godfrey, D. A.(1988). A hexagonal
feature around Saturn’s north pole. Icarus, 76(2), 335-356.

[2] Fletcher, Leigh N.,et al. “Seasonal
evolution of Saturn’s polar temperatures andcomposition.” Icarus 250
(2015): 131-153.

[3] Fletcher, L. N., Orton, G. S.,
Sinclair, J. A., Guerlet, S.,Read, P. L., Antuñano, A., … & Hurley, J.
(2018). A hexagon in Saturn’snorthern stratosphere surrounding the
emerging summertime polar vortex. Nature communications, 9.

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