原标题:Saturn北极有3个陆边形漩涡

原题目:土星北极陆边形:直上云霄

原标题:Saturn的6边形飓风变得更出乎意外了!

美高梅集团网站 1卡西尼号最终二回远距离飞掠土卫6。图片来源于:NASA

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出品:科学普及通中学华夏族民共和国

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United States国家航空航天局的卡西尼号探测器,已经做到了最后三遍与土卫陆泰坦的远距离约会,即将迎来它围绕Saturn最终2二圈的天职最后章。

旋转中的Saturn北极陆边形

制作:haibaraemily

分明,Saturn环是Saturn标志性的风味。壮美的Saturn环为Saturn容颜加分不少,使其兼具丰硕的工本去竞争太阳系最美行星的荣誉称号。

东方之珠时间三月25日14时07分,卡西尼号探测器对土卫陆实行了第3贰四次,也是终极二次的中距离飞掠,从相距那颗卫星表面仅有97九公里的冲天经过。

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

制片人:中科院电脑互联网音讯焦点

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飞掠之后,卡西尼号传回了它拍片的图形和别的数据。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影象,本周地艺术学家将对这么些印象进行分析商讨。这么些雷达影象覆盖的地方,从前被卡西尼号上的相机拍照过,但未曾被雷达扫描过。雷达商讨集体还安排接纳这么些新数据来第叁回(也是最后一回)探测量土地卫陆上部分小湖泊的吃水和化学组成,并摸索进一步的证据来切磋被化学家称为“魔幻岛”的这种不断变更的山势特点(详见《土卫六泰坦惊现“魔幻岛”》)。

卡西尼号踏上壮丽最后章,直上云霄。当卡西尼号探测器在201四年到达Saturn系统时,Saturn南半球正值夏日,而北极正值严节。卡西尼号在土星的南极空中发现了二个普遍的,温暖的,高空漩涡,可是在Saturn的北极上空未有观察。

除去多姿多彩的环系,Saturn最令人着迷的大概便是北极的6边形结构了。

除此之外土星环,Saturn还有二个显然的特征——Saturn北极的陆边形暴风。

NASA喷气推进实验室的卡西尼号项目地翻译家Linda·施Peel克(LindaSpilker)说,“卡西尼号对土卫陆的中距离探测以后曾经济体改为过去,但探测器已经采集的大度数量将给地文学家以后几十年的钻研提供材料。”

1项新的一劳永逸研讨发现,当Saturn的北极象是夏日时,Saturn的北极出现了令人惊奇的性子,有名的Saturn陆边形漩涡上方,出现了另三个六边形漩涡,化学家们将其名称叫塔状结构。那项研商于二月二三十日在《自然通信》上登载。

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早在上个世纪八拾时期初,著名的旅行者一号在做客土星时就注意到那几个神秘6边形沙尘卷风的留存,并在二十几年后获得卡西尼号的印证。

美高梅集团网站 5卡西尼号最终一回走近土卫六时拍片的图形,未经任何处理。图片来源:NASA/JPL-Caltech/Space
Science Institute

那是地翻译家们首次看见二个北极漩涡在Saturn北极上空形成,那么些气旋位于云层上方数百公里,那1层称为平流层。

图:Saturn北极陆边形。来源:NASA

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拉开壮丽最后章

对土卫6的本次中远距离飞掠,也将卡西尼号探测器送上了有着戏剧性的结尾一幕,称为壮丽最后章。随着探测器从土卫6身旁经过,这颗卫星的引力弯折了卡西尼号的运转路线,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214遍,从一月2二十三日早先。卡西尼号探测器将在十二月二二十三十一日跃入Saturn大气层,以那种能够带来丰硕科学商量成果的艺术,终结一切探测职分。

“此番飞掠土卫6之后,我们就终于投身到了壮丽最终章。”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,“探测器以后曾经跻身了一条弹道轨迹,无论怎样,即使今后不再使用推进器对运作轨迹进行细微的调整,大家也一如既往会在11月1二十五日跻身Saturn大气层。”

美高梅集团网站 7透过本次对土卫6的飞掠,卡西尼号实际蚕月经踏上了最后2二圈环绕Saturn的规则。图片来源:NASA
Jet Propulsion Laboratory

在这一次远距离飞掠土卫陆的长河中,卡西尼号相对于Saturn的运转速度得到了大幅度面提高,时速大致升高了30玖八海里(确切来说,每秒的周转速度加速了860.五米)。

飞掠土卫陆后,卡西尼号继续上前滑行,在东京(Tokyo)时间十二月13日1一:肆陆到达了它如今围绕Saturn轨道的最远点。那或多或少号称远质心点,是卡西尼号环绕土星新1圈的开首。从技术角度来说,卡西尼号的亮丽最后章就从这一刻起先,但考虑到结尾章真正令人开心的轩然大波是十月2八日卡西尼号从Saturn和光环之间第叁回越过,职务团队将把后人正是壮丽最终章的标准源点来加以庆祝。

美高梅集团网站 8二月24日,卡西尼号将第3回从Saturn本体和Saturn光环之间通过。图片来源于:NASA/JPL-Caltech

探测器第贰次通过Saturn和光环之间,将爆发在法国巴黎时间十月二二三十一日1七时。在通过时期,卡西尼号将与地球失去联络差不离一天时间,因为它将掀起前所未有靠近Saturn的火候开始展览不易调查。卡西尼号安顿最早在巴黎时间7月2十一二八日一伍:0伍与地球重新取得有线国际电信联盟系。壹旦有线电通讯建立成功,图片和其余数据快捷就将开端传开地球。

卡西尼任务的瑰丽最后章将带给大家怎么的视觉盛宴?大家拭目以待!(编辑:Steed)

发源United Kingdom莱斯特大学,那项研讨的要紧小编Leigh
Fletcher说:“当Saturn北极越来越暖和时,大家实在希望看到某种方式的涡流,它的造型确实令人惊愕,四个例外的陆边形漩涡在土星北极不相同高度形成。一个在云中,三个在高出的平流层。实际上那正是1个跨度数百海里范围的塔状结构。”

就算这一个秘密的6边形总不随意揭破它的面纱**。**

卡西尼号是人类太空探索史上最宏大的探测器之壹,200四年成事进去Saturn轨道,在经历13年的神话探测之旅后,于20一7年七月落下Saturn大气,化作一颗流星,成为Saturn的一片段。卡西尼号向地球传回的雅量数据彻底改变了人类对Saturn的认识,个中当然包括这一个陆边形台风。

Saturn北极6边形漩涡于一九七陆时代由NASA的观光客号探测器第一次发现,并且被钻探了几拾年,它是一个持续时间十分长的波,恐怕与Saturn的自转有关,这种场地在地球上也能看出,例如极地的激流(Polar
Jet Stream)。

1983年一月,旅行者二号探测器远距离飞掠土星,但即时并从未发觉北极有六边形结构

下图是物农学家利用卡西尼号传回的探测数据合成的土星6边形龙卷风动态变化的景色。请问是哪位道友在此渡劫?

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的确,旅行者二号即刻传播了不少包括了Saturn北极的相片,但些照片并不是正对极区拍录的,由此相当短一段时间里,人人都尚未从那么些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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位居Saturn北极平流层陆边形漩涡的亮度图

一九九零年,美利哥江山光学天文台的Godfrey重新处理了这个照片[1],他将那一个照片再次投影和东拼西凑,才惊讶地觉察Saturn的北纬77°周围居然有八个如此之大的6边形涡旋结构——

值得一提的是,当卡西尼号200四年刚进入Saturn轨道时,Saturn北半球正值冬日,超低的热度限制了卡西尼号对6边形沙沙尘暴的探测。

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201四年Saturn北半球进入夏天,卡西尼号才方可对6边形龙卷风展开深入探测。有趣的是,卡西尼号瞥见了1个突然的现象,使得Saturn⑥边形沙暴变得更其奇怪。

Saturn的两极不一样,当Saturn南极正在夏天时,南极空间的云中以及云顶都不曾陆边形的涡旋。

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询问Saturn的北极漩涡为什么具有6边形结构,深层大气怎么样影响高层环境,地艺术学家们对此很感兴趣,并意欲查明大气层中的能量是什么传播的。归来腾讯网,查看越来越多

图:“拼图”里发现的土星北极陆边形。来源:参考文献[1]

据近来揭橥在《自然通讯》的一项商量介绍,地法学家通过分析卡西尼号的探测数据发现,在Saturn6边形沙暴上方还存在三个重型飓风,而且依旧也是陆边形的。

责编:

久而久之的四季

原来的6边形沙尘卷风藏身于Saturn大气深处,而新意识的陆边形龙卷风则盘旋在Saturn大气上部的平流层中。

这Saturn的南极有未有类似的布局吧?那时候还不知底。

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因为旅行者贰号飞过Saturn时,正逢土星南半球的冬日——整个南极都淹没在一片鲜紫之中。

不要置疑,那项新意识牵引出了1多元难题。比如,Saturn有什么尤其之处,怎么着在北极区域营造出那个新奇的6边形龙卷风?再者,多个6边形龙卷风之间存在怎么样关系?希望在卡西尼号遗留的数码中可知找到一些头脑吧!

而游客二号的准则规划只是飞掠而过,看完那1眼就再也不曾亡羊补牢。

来源:三体迷归来和讯,查看更加多

毋庸置疑,遥远的Saturn有少数和我们的地球挺像的,那正是自转轴倾角(也正是自转轴和公转轨道面包车型大巴夹角)都以20多度,这代表Saturn和地球一样,也有醒目标四季更替,南北极也有极昼和极夜——只可是,Saturn的一年大约有2玖.多少个地球年那么长,也正是说,土星上的各样季节,是地球的30倍长。

责编:

自然,后来等到土星的南极从乌黑中展示脸来,一些地基天文望远镜和哈勃空间望远镜都对Saturn的南北极举行过观望,可是,南极并未那样的6边形涡旋,唯有1个壮烈的圆形的漩涡。

也正是说,Saturn北极的陆边形结构不管是在太阳系中,照旧在Saturn上,都以独一无2的。

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图:卡西尼号拍戏的Saturn南极和北极。南极有3个壮烈的圆形涡旋,而北极则是七个安宁的6边形结构丰裕极点三°相近的二个小型涡旋。来源:NASA

不过,照旧出于Saturn的华侈超长版四季,大家很难持续跟踪土星南北极涡旋随季节的变化,不要说1个Saturn年了,跟踪半个Saturn年(1四.捌个地球年)都很难。

以至于卡西尼号探测器的赶到。

19九七年5月一二十三二十三日,卡西尼号发射于美国卡纳Vera尔角。

200四年五月二十日,卡西尼号成功进去Saturn轨道,那时北半球的冬至节(二零零三年三月)刚过去不久。

自此,卡西尼号初阶了长达一3年的Saturn探测,刷新了大家Saturn、Saturn环系和Saturn的多颗卫星的认识。

一向到20壹柒年5月二十八日,一年前的明日。

为了防止由于规则失控制污染染了Saturn的卫星们(特别是土卫2那样大概拥有生命存在条件的卫星),卡西尼号选拔趁燃料还未耗尽之时主动撞向Saturn大气层坠毁来甘休职分。

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图:卡西尼号截至职务。来源:NASA

在那一3年里,卡西尼号是叱诧整个Saturn系的王者。

在那壹三年里,卡西尼号也幸运地见证了Saturn的南半球怎么样从初春跻身二之日,而北半球又是什么从隆冬进入晚秋

咱俩好不简单有了足以不断观测Saturn北极陆边形随季节变化的火候。尤其是经过卡西尼号的复合红外光谱仪(CIENVISIONS)那个大杀器,它约等于是一个高阶版三棱镜,可以捕捉和释疑近红外复信号,分析差异波长的辐射强度和差异化学元素的含量变化。

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图:卡西尼号的结构和它教导的复合红外光谱仪(CILANDS)。来源:NASA

北极:从冬日到春天

土星北极的6边形结构暴发在哪儿啊?从前以为,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的云都在这一层里。随着压强扩张,从对流层顶部往下有三种不一致的物质凝结成云: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:©
2011皮尔逊 Education, Inc

大不列颠及英格兰联合王国莱斯特大学的Fletcher小组通过跟踪卡西尼号200四-201四年的探测数据,发现从二零零七-20一3年底的土星北极亮温图中,北极的6边形结构和终点的小漩涡在**对流层**中都笑容可掬存在[2]。

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CILacrosseS)获取的Saturn北极对流层的亮温图。不过要求留意的一点是,那里的“亮温”,其实是1种对辐射强度的一样表明,所以就算是“温度”,但实际上并不是其1区域的骨子里温度。来源:参考文献[2]

而与平流层的对待亮温观测也尤其验证,以此六边形确实在对流层,因为平流层的亮温图里就不曾看出其余陆边形的印痕

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CI福特ExplorerS)获取的土星北极平流层的亮温图,未有见到任何6边形的概貌。来源:参考文献[2]

但弗莱彻小组也发现,从冬辰(200四年)到春天(201四年)这一之内,北半球表现出的季节性别变化化实在并不显明:就算北半球如预期一样在日益变暖,但完全不比卡西尼职务起始阶段观测到的南半球深秋时那么的熊熊温度变化[2]。

也正是说,在那多少个北半球即未来到的夏天,也正是卡西尼职分最后的几年岁月里(201四–20一七年),Saturn的北极可能会蓦然变得龙腾虎跃。

科学家们急不可待地守候着卡西尼号用最终的时光来交付答案。

三夏的平流层:“另贰个六边形”?

二零一七年三月,Saturn北半球的谷雨依约而来。

20壹七年12月,卡西尼号截至职分。

近日,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观测的末段一点空白,还发现了更加大的惊喜:

土星北极的平流层在春夏之交也突然开端显现出了和对流层6边形一样的6边形结构!那1结实刊登于2018年2月3二1十三日的《自然·通信》杂志[3]

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CISportageS)获取的Saturn北极平流层的亮温图,从201四年一月那张开端能够看出亮温差别的陆边形概况,红圈标出的是6边形概略最显明的几张。来源:参考文献[3]。

这一个平流层中的6边形会不会是温馨单独演进的?恐怕性一点都不大,因为它和对流层这一个陆边形太像了,很难想象在风云变幻的Saturn大气层中,会在同一个人置的不一样中度独立演进七个相同的构造。

更大概的是,Saturn极区的6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分界(也正是对流层顶),一贯延伸到了平流层——

那是三个高达300英里的陆边形高塔,从云层中矗立出来。

不过,其一夏季才显现出来的平流层6边形结构是直接就有的吧?**大家还无法显然。**由于201肆年在此之前的平流层数据频限信号较弱,所以物文学家们近日还不可能确认这么些平流层的陆边形塔到底是由于季节变化到了春夏才“升上来”的,照旧一直就矗立在那边。

北极涡旋:好像真的比南极弱一点?

固然Saturn北极的陆边形涡旋在卡西尼职责的最后几年里确实变得进一步活泼了,但不怕在“巅峰”时代,Saturn北极温度和风的更动依旧未有达到南极“巅峰”时的水平,北相当的大气中的壹些碳氢化合物的争执含量(特别是十四烷、对二甲苯环乙基、甲苯、丁2炔和二氧化碳)也远低于南极,那表示Saturn的北极涡流大概真正尚未南极涡流发育得那么“成熟”

那倒也简单驾驭,毕竟北半球的伏季时有爆发在远日点周围,而南半球的夏日则发出在近期点周围,南北极在三夏的能量积累情状有所差异

美高梅集团网站,单向,咱俩对南北极气旋还有太多不掌握的位置。即便我们早已明白,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陪伴着温度的进步和大气中碳氢化合物的富于,但更实际的多变体制还不知情。除了季节(光照)因素之外,还有好多成分会影响大气的温度和活动状态,例如大气下沉引起的热度升高、大气成分变化、异丁烯和乙基那类冷却剂的熏陶、大气层中的霾/气溶胶的震慑…这个大家都还远远不可能深切摸底。

例如此番的钻研还发现,在平流层较低的职分(二mbar到十0 mbar的惊人之间)(越高的地点气压越小,一bar也便是地球上的2个标准大气压),北极的洞察温度与事先的争鸣推断比较相符,而南极的观看比赛温度却总体比理论值偏高,这代表咱俩前边对Saturn大天气温度度的说理推测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接头是不完备的。

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图:南北极的温度随中度变化曲线,灰湖绿实线和虚线是论战值,彩色是实际观测值。来源:参考文献[3]。

还有一种或者是,北半球在谷雨之后还会一而再变活跃,甚至会不断到秋分。只怕说,北半球活跃期的终点还并未有完全到来

但很心痛的是,卡西尼号未有机会证实那一点了

想必接下去的地基天文望远镜和空间望远镜能够做肯定的接二连三跟进观测。

例如…小编在终极表示,也得以期待万年跳票的James韦伯望远镜啊。(你们是认真的么?

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后 记

好不不难发现原先贰次推送能够发两篇小说!于是明天推送的第1篇文章补发了二〇一八年十月首发于搜狐专栏的关于卡西尼号壮丽终章的介绍。

二〇一八年的昨天,也正是卡西尼号坠毁的这天对蒙酱也是个重点的小日子,那是本身学士毕业典礼日子。当时写了一篇半是缅想卡西尼号,半是记挂本人的作品:卡西尼号||壹眼二十年。

日子荏苒,匆匆又是一年。

隙中驹、石中火、梦中身。

有关小编

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灰原哀学士(haibaraemily),从事行星科研,本公众号主页君。更加多优异,欢迎关心群众号~

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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