直上云霄,Saturn的陆边形风暴变得更奇怪了

原标题:Saturn北极有1个6边形漩涡

原题目:Saturn北极陆边形:直上云霄

原标题:Saturn的陆边形沙台风变得更出人意料了!

美高梅4858官方网站 1卡西尼号最后一遍中距离飞掠土卫陆。图片来源于:NASA

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出品:科学普及通中学国

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美利坚合众国国家航空航天局的卡西尼号探测器,已经形成了最后3回与土卫六泰坦的远距离约会,即将迎来它围绕Saturn最终22圈的天职最后章。

旋转中的Saturn北极陆边形

制作:haibaraemily

举世出名,Saturn环是Saturn标志性的性状。壮美的Saturn环为土星姿首加分不少,使其有着丰裕的财力去竞争太阳系最美行星的荣誉称号。

香港时间6月10日1四时0九分,卡西尼号探测器对土卫6举行了第一2八次,也是终极一遍的远距离飞掠,从相距这颗卫星表面仅有97玖公里的莫斯中国科学技术大学学经过。

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

发行人:中科院电脑网络音信核心

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飞掠之后,卡西尼号传回了它拍录的图形和此外数据。卡西尼号上的雷达对遍布在土卫陆北极地区的碳氢化合物海洋和湖泊拍片了最终一组新的雷达印象,本周地法学家将对这么些映像进行解析研究。那一个雷达影像覆盖的地区,从前被卡西尼号上的相机拍照过,但从没被雷达扫描过。雷达研讨集体还安插选择那么些新数据来第三回(也是最后三回)探测量土地卫6上部分小湖泊的深度和化学组成,并物色进一步的证据来研商被化学家称为“魔幻岛”的那种不断变动的地貌特点(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,而北极正值九冬。卡西尼号在Saturn的南极空中发现了四个广泛的,温暖的,高空漩涡,可是在Saturn的北极上空未有阅览。

除却多姿多彩的环系,Saturn最令人着迷的大概正是北极的6边形结构了。

除去Saturn环,Saturn还有二个明显的脾气——Saturn北极的6边形飓风。

NASA喷气推进实验室的卡西尼号项目地法学家Linda·施Peel克(LindaSpilker)说,“卡西尼号对土卫6的中远距离探测以后曾经变为千古,但探测器已经募集的大气数额将给地历史学家现在几十年的钻研提供材质。”

一项新的久远商量发现,当Saturn的北极相仿夏日时,Saturn的北极辈出了让人愕然的风味,有名的Saturn陆边形漩涡上方,出现了另三个陆边形漩涡,物管理学家们将其誉为塔状结构。那项商讨于7月11十三日在《自然通信》上公布。

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早在上个世纪八10时代初,有名的观光客1号在做客Saturn时就专注到这些秘密六边形沙尘暴的留存,并在二十几年后收获卡西尼号的求证。

美高梅4858官方网站 5卡西尼号最终1次走近土卫六时拍录的图片,未经任何处理。图片源于:NASA/JPL-Caltech/Space
Science Institute

那是地军事学家们第3遍看见二个北极漩涡在Saturn北极空间形成,那几个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的这一次远距离飞掠,也将卡西尼号探测器送上了具有戏剧性的最终1幕,称为壮丽最终章。随着探测器从土卫六身旁经过,这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的准则,让它不再从Saturn光环的外侧擦过,而是将从Saturn和光环之间通过23遍,从五月贰五日上马。卡西尼号探测器将在10月1二十二日跃入Saturn大气层,以那种能够拉动充裕科学切磋成果的主意,终结1切探测职务。

“本次飞掠土卫6之后,我们尽管是投身到了华丽最后章。”喷气推进实验室的卡西尼项目老板厄尔·梅泽(Earl
Maize)说,“探测器以往已经进来了一条弹道轨迹,无论怎样,即便未来不再行使推进器对运作轨迹举行细微的调动,我们也仍旧会在十月1210日进来Saturn大气层。”

美高梅4858官方网站 7经过这一次对土卫6的飞掠,卡西尼号实际晚春经踏上了最终22圈环绕Saturn的清规戒律。图片源于:NASA
Jet Propulsion Laboratory

在这一次中距离飞掠土卫陆的长河中,卡西尼号相对于Saturn的运营速度得到了小幅面提高,时速差不离进步了3098英里(确切来说,每秒的运作速度加速了860.5米)。

飞掠土卫6后,卡西尼号继续前行滑行,在香港(Hong Kong)时间三月二二十二十三日1一:4陆到达了它近来围绕Saturn轨道的最远点。那或多或少叫作远质心点,是卡西尼号环绕Saturn新壹圈的发端。从技术角度来说,卡西尼号的艳丽最后章就从那壹阵子发轫,但记挂到终极章真正让人开心的风云是6月贰二十一日卡西尼号从Saturn和光环之间第二次穿越,职分共青团和少先队将把后者正是壮丽最后章的正式起源来加以庆祝。

美高梅4858官方网站 83月二十日,卡西尼号将第贰次从Saturn本体和Saturn光环之间通过。图片来源:NASA/JPL-Caltech

探测器第2回越过Saturn和光环之间,将发生在新加坡时间七月二二七日一7时。在穿越期间,卡西尼号将与地球失去联络大约一天时间,因为它将吸引前所未有靠近Saturn的空子开始展览科考。卡西尼号陈设最早在新加坡时间11月2二十二日一五:0伍与地球重新赢得有线国际电信联盟系。一旦无线电通讯建立成功,图片和别的数据急忙就将先导流传地球。

卡西尼任务的瑰丽最后章将带给大家什么样的视觉盛宴?大家静观其变!(编辑:Steed)

源于英帝国莱斯特大学,那项研讨的第二小编Leigh
Fletcher说:“当Saturn北极越来越暖和时,大家确实希望看到某种格局的涡旋,它的样子确实令人诧异,五个分化的6边形漩涡在Saturn北极分裂中度形成。二个在云中,一个在高出的平流层。实际上那正是二个跨度数百海里范围的塔状结构。”

固然这一个秘密的陆边形总不随意揭露它的面纱**。**

卡西尼号是全人类太空探索史上最宏大的探测器之壹,2004年成事跻身Saturn轨道,在经验一三年的神话探测之旅后,于20一七年8月落下Saturn大气,化作壹颗流星,成为Saturn的一片段。卡西尼号向地球传回的海量数据彻底改变了人类对Saturn的认识,个中自然包含那些6边形风暴。

Saturn北极6边形漩涡于197陆年间由NASA的观光客号探测器第四回发现,并且被研究了几十年,它是贰个持续时间非常短的波,大概与Saturn的自转有关,那种气象在地球上也能收看,例如极地的奔流(Polar
Jet Stream)。

直上云霄,Saturn的陆边形风暴变得更奇怪了。壹玖8四年5月,旅行者二号探测器中距离飞掠Saturn,但登时并从未察觉北极有六边形结构

下图是化学家使用卡西尼号传回的探测数据合成的土星6边形沙暴动态变化的情况。请问是哪位道友在此渡劫?

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真正,旅行者二号随即传入了许多富含了Saturn北极的照片,但些照片并不是正对极区拍戏的,因而不长一段时间里,人人都不曾从这一个被中度拉伸变形的北极照片中看出什么样…直到7年后。

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身处Saturn北极平流层6边形漩涡的亮度图

一九玖零年,U.S.A.江山光学天文台的Godfrey重新处理了那个照片[1],他将这几个照片重复投影和拼接,才惊讶地意识Saturn的北纬7柒°周边居然有二个如此之大的六边形涡旋结构——

值得说的是,当卡西尼号二零零三年刚进入Saturn轨道时,土星北半球正值冬季,超低的热度限制了卡西尼号对6边形沙尘卷风的探测。

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

每条边长达1.3九千0公里,比地球的直径还要长

而Saturn的一年一定于地球的30年,直到201四年Saturn北半球进入夏季,卡西尼号才得以对陆边形沙沙尘暴展开长远探测。有趣的是,卡西尼号瞥见了多少个不期而然的场所,使得Saturn6边形龙卷风变得越来越奇怪。

Saturn的两极不1样,当Saturn南极正在夏天时,南极空间的云中以及云顶都未曾6边形的涡流。

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摸底Saturn的北极涡旋为什么具有6边形结构,深层大气如何影响高层环境,物文学家们对此很感兴趣,并总计查明大气层中的能量是怎么样传播的。重返微博,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]

据近日颁发在《自然通信》的壹项商量介绍,物历史学家经过分析卡西尼号的探测数据发现,在Saturn陆边形龙卷风上方还设有一个巨型沙暴,而且居然也是六边形的。

小编:

久而久之的四季

本来的6边形台风藏身于Saturn大气深处,而新意识的陆边形台风则盘旋在Saturn大气上部的平流层中。

那Saturn的南极有没有类似的构造吧?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南半球的冬季——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文山会海难题。比如,Saturn有啥异样之处,如何在北极区域营造出这几个奇怪的6边形沙暴?再者,八个陆边形沙龙卷风之间存在什么样关系?希望在卡西尼号遗留的多少中能够找到一些头脑吧!

而游客二号的准则规划只是飞掠而过,看完那壹眼就再也从不回头。

来源:三体迷重临天涯论坛,查看更加多

没有错,遥远的Saturn有少数和大家的地球挺像的,那便是自转轴倾角(也等于自转轴和公转轨道面包车型大巴夹角)都是20多度,那代表Saturn和地球一样,也有鲜明的四季更替,南北极也有极昼和极夜——只可是,Saturn的一年大约有2九.五个地球年那么长,也便是说,Saturn上的各类季节,是地球的30倍长。

小编:

当然,后来等到Saturn的南极从乌黑中呈现脸来,壹些地基天文望远镜和哈勃空间望远镜都对Saturn的南北极进行过观看,但是,南极并未那样的6边形涡旋,唯有二个宏伟的圈子的漩涡。

约等于说,Saturn北极的陆边形结构不管是在太阳系中,照旧在Saturn上,都以无可比拟的。

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图:卡西尼号拍片的Saturn南极和北极。南极有二个宏伟的圈子涡旋,而北极则是一个安居乐业的6边形结构丰硕极点三°相近的二个小型涡旋。来源:NASA

而是,仍然出于Saturn的雍容高雅超长版四季,大家很难持续跟踪Saturn南北极涡旋随季节的变动,不要说多个土星年了,跟踪半个Saturn年(1四.多少个地球年)都很难。

截止卡西尼号探测器的到来。

19九七年7月一1030日,卡西尼号发射于U.S.A.卡纳Vera尔角。

200四年112月一日,卡西尼号成功进入Saturn轨道,那时北半球的冬节(二〇〇一年七月)刚过去不久。

从此,卡西尼号伊始了长达壹三年的土星探测,刷新了大家Saturn、Saturn环系和Saturn的多颗卫星的认识。

直接到20一7年七月1八日,一年前的今日。

为了制止由于规则失控污染了土星的卫星们(特别是土卫二那样可能全数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大气层坠毁来停止职务。

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图:卡西尼号甘休职务。来源:NASA

在那1三年里,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Saturn的南半球如何从早春进来星回节,而北半球又是怎么从隆冬跻身早春

我们到底有了足以没完没了观测Saturn北极6边形随季节变化的空子。尤其是由此卡西尼号的复合红外光谱仪(CI安德拉S)这一个大杀器,它也就是是2个高阶版3棱镜,能够捕捉和表明近红外信号,分析不一致波长的辐射强度和不相同化学成分的含量变化。

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图:卡西尼号的组织和它带领的复合红外光谱仪(CI中华VS)。来源:NASA

北极:从冬日到阳节

Saturn北极的陆边形结构发生在哪个地方吗?以前认为,在Saturn的对流层

和地球相似,对流层是Saturn最尾巴部分的大气层,Saturn的云都在那1层里。随着压强扩大,从对流层顶部往下有两种区别的物质凝结成云: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

英帝国莱斯特大学的Fletcher小组通过跟踪卡西尼号200四-2014年的探测数据,发现从二零零五-20一叁年终的土星北极亮温图中,北极的陆边形结构和终极的小漩涡在**对流层**中都平稳存在[2]。

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CI凯雷德S)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1种对辐射强度的一律表达,所以就算是“温度”,但实质上并不是那些区域的其实温度。来源:参考文献[2]

而与平流层的相比较亮温观测也更是表达,那一个陆边形确实在对流层,因为平流层的亮温图里就从不观望其余陆边形的印迹

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CI奇骏S)获取的Saturn北极平流层的亮温图,未有观察其余六边形的轮廓。来源:参考文献[2]

美高梅4858官方网站,但Fletcher小组也发觉,从冬天(200四年)到春日(201四年)那第一中学间,北半球表现出的季节性别变化化实在并不分明:尽管北半球如预期一样在渐渐变暖,但完全比不上卡西尼职分发轫阶段观测到的南半球晚秋时那么的能够温度变化[2]。

也正是说,在12分北半球即未来临的九夏,也便是卡西尼任务最终的几年时光里(201四–20一七年),Saturn的北不小概会突然变得生龙活虎。

化学家们等不比地等候着卡西尼号用最终的时节来交付答案。

夏日的平流层:“另2个陆边形”?

前年八月,Saturn北半球的立秋依约而来。

20一七年十月,卡西尼号甘休任务。

前不久,Fletcher小组继续分析了卡西尼号最终几年的观测数据,结果不但填补了卡西尼长达一三年的极区跟踪阅览标末梢一点空荡荡,还发现了更加大的悲喜:

Saturn北极的平流层在春夏之交也赫然早先显现出了和对流层陆边形壹样的6边形结构!那一结果刊登于二〇一八年四月二日的《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昂科拉S)获取的Saturn北极平流层的亮温图,从201肆年10月那张开始可以看到亮温差别的6边形概略,红圈标出的是6边形概略最清楚的几张。来源:参考文献[3]。

以此平流层中的陆边形会不会是协调单身演进的?恐怕性十分小,因为它和对流层那么些6边形太像了,很难想象在变化莫测的Saturn大气层中,会在平等地点的例外中度独立演进七个1律的布局。

更可能的是,Saturn极区的六边形结构并不光局限在对流层,而是穿破了对流层与平流层的分界(约等于对流层顶),一贯延伸到了平流层——

那是2个高达300公里的六边形高塔,从云层中矗立出来。

不过,以此夏日才显现出来的平流层⑥边形结构是平素就部分吧?**笔者们还无法明确。**由于201四年之前的平流层数据信号较弱,所以物医学家们如今还相当的小概肯定那么些平流层的6边形塔到底是由于季节变化到了春夏才“升上来”的,依然一直就矗立在那边。

北极涡流:好像真的比南极弱一点?

就算Saturn北极的陆边形涡旋在卡西尼任务的终极几年里真的变得尤为活跃了,但固然在“巅峰”时期,Saturn北极温度微风的浮动还是未有高达南极“巅峰”时的品位,北一点都不小气中的1些碳氢化合物的对峙含量(越发是乙基、甲苯辛烷、十九烷、丁2炔和二氧化碳)也远低于南极,这意味Saturn的北极漩涡大概确实未有南极漩涡发育得那么“成熟”

那倒也简单明白,究竟北半球的夏天发生在远日点相近,而南半球的夏季则发出在近期点周围,南北极在夏季的能量积累情形有所区别

1方面,大家对南北极气旋还有太多不打听的地点。尽管大家已经明白,Saturn北极的6边形结构是与自转相关的极区急流引起的,知道南北极气旋的龙精虎猛会陪伴着温度的升高和多量中碳氢化合物的富于,但更切实的演进体制还不亮堂。除了季节(光照)因素之外,还有不少要素会影响大气的温度和活动状态,例如大气下沉引起的热度上涨、大气成分变化、乙炔和丁烷那类冷却剂的熏陶、大气层中的霾/气溶胶的熏陶…那一个大家都还远远不能够深刻摸底。

诸如此次的商讨还发现,在平流层较低的岗位(二mbar到100 mbar的冲天之间)(越高的地点气压越小,一bar相当于地球上的一个标准大气压),北极的观望温度与以前的辩论揣测相比较吻合,而南极的体察温度却完全比理论值偏高,那代表我们事先对土星大天气温度度的论争揣摸中漏掉了某种唯有南极才有的热源,也意味大家对极区温度变化学工业机械制的知晓是不完备的。

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图:南北极的温度随中度变化曲线,奶油色实线和虚线是辩论值,彩色是实在观测值。来源:参考文献[3]。

再有1种或然是,北半球在秋分之后还会继续变活跃,甚至会没完没了到白露。或然说,北半球活跃期的巅峰还未有完全到来

但很心痛的是,卡西尼号未有机会证实那点了

唯恐接下去的地基天文望远镜和空中望远镜能够做肯定的接轨跟进观测。

诸如…小编在最后表示,也得以期待万年跳票的James韦伯望远镜啊。(你们是当真的么?

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后 记

归根到底意识原先3次推送可以发两篇小说!于是今日推送的第2篇小说补发了二零一八年五月首发于腾讯网专栏的有关卡西尼号壮丽终章的牵线。

二〇一八年的今天,也正是卡西尼号坠毁的那天对蒙酱也是个基本点的小日子,那是自家大学生毕业典礼日子。当时写了1篇半是驰念卡西尼号,半是纪念自个儿的文章:卡西尼号||1眼二10年。

生活荏苒,匆匆又是一年。

隙中驹、石中火、梦中身。

有关小编

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灰原哀大学生(haibaraemily),从事行星科研,本公众号主页君。越来越多突出,欢迎关怀群众号~

知乎、微博、果壳:@haibaraemily

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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