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卡西尼号踏上壮丽最终章,直上云霄

11 4月 , 2019  

原标题:Saturn北极有2个陆边形漩涡

原标题:土星北极陆边形:直上云霄

原标题:Saturn的陆边形沙飓风变得更想不到了!

威尼斯人开户 1卡西尼号最终二次中距离飞掠土卫陆。图片来自:NASA

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产品:科学普及通中学华夏族民共和国

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美利坚联邦合众国国家航空航天局的卡西尼号探测器,已经完毕了最后一次与土卫陆泰坦的远距离约会,即将迎来它围绕土星最终2二圈的职务最终章。

旋转中的土星北极6边形

制作:haibaraemily

一目理解,Saturn环是Saturn标志性的特色。壮美的Saturn环为Saturn姿容加分不少,使其兼具丰硕的工本去竞争太阳系最美行星的荣誉称号。

新加坡时间四月14日14时0玖分,卡西尼号探测器对土卫6举行了第二2八次,也是最终一遍的远距离飞掠,从距离那颗卫星表面仅有97玖公里的万丈经过。

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

卡西尼号踏上壮丽最终章,直上云霄。监制:中科院处理器互联网新闻中央

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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六北极地区的碳氢化合物海洋和湖泊拍录了最终壹组新的雷达影像,本周物历史学家将对那些影象实行解析研商。那几个雷达印象覆盖的所在,在此以前被卡西尼号上的相机拍照过,但未曾被雷达扫描过。雷达钻探集体还陈设采用那个新数据来第贰回(也是终极一遍)探测量土地卫6上部分小湖泊的深度和化学组成,并招来进一步的凭证来研商被科学家称为“魔幻岛”的那种不断变更的地势特点(详见《土卫6泰坦惊现“魔幻岛”》)。

当卡西尼号探测器在201四年到达Saturn系统时,Saturn南半球正值夏日,而北极正值冬辰。卡西尼号在Saturn的南极上空发现了一个宽广的,温暖的,高空漩涡,不过在Saturn的北极空间未有看到。

除去多姿多彩的环系,Saturn最令人着迷的或然正是北极的六边形结构了。

除了那几个之外Saturn环,Saturn还有一个强烈的特征——Saturn北极的6边形暴风。

NASA喷气推进实验室的卡西尼号项目化学家Linda·施Peel克(LindaSpilker)说,“卡西尼号对土卫陆的远距离探测今后1度变成过去,但探测器已经采集的雅量数码将给地教育学家以后几10年的研商提供资料。”

壹项新的悠长商讨发现,当Saturn的北极相仿夏日时,Saturn的北极出现了令人奇怪的天性,有名的Saturn6边形漩涡上方,出现了另贰个6边形漩涡,化学家们将其称作塔状结构。那项探讨于四月二十一日在《自然通信》上刊登。

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早在上个世纪八10时代初,有名的旅客1号在造访Saturn时就专注到那几个神秘6边形沙尘暴的留存,并在二十几年后获取卡西尼号的认证。

威尼斯人开户 5卡西尼号最终3回走近土卫陆时拍片的图纸,未经任何处理。图片来源:NASA/JPL-Caltech/Space
Science Institute

那是地历史学家们第3次看见三个北极漩涡在Saturn北极空间形成,这几个气旋位于云层上方数百公里,那壹层称为平流层。

图:Saturn北极陆边形。来源:NASA

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打开壮丽最终章

对土卫陆的此次远距离飞掠,也将卡西尼号探测器送上了具有戏剧性的终极壹幕,称为壮丽最后章。随着探测器从土卫陆身旁经过,那颗卫星的重力弯折了卡西尼号的运维路线,轻微改变了探测器环绕Saturn的守则,让它不再从Saturn光环的外界擦过,而是将从土星和光环之间通过三十一次,从6月2十日开班。卡西尼号探测器将在7月1二十21日跃入Saturn大气层,以那种能够拉动足够科学商讨成果的不2诀窍,终结一切探测职务。

“这次飞掠土卫陆之后,我们就终于投身到了华丽最终章。”喷气推进实验室的卡西尼项目COO厄尔·梅泽(Earl
Maize)说,“探测器未来已经进入了一条弹道轨迹,无论怎么样,就算今后不再行使推进器对运作轨迹实行细微的调动,大家也一如既往会在六月一二五日跻身Saturn大气层。”

威尼斯人开户 7因而此次对土卫6的飞掠,卡西尼号实际仲春经踏上了最终22圈环绕Saturn的清规戒律。图片来源于:NASA
Jet Propulsion Laboratory

在此番中距离飞掠土卫6的长河中,卡西尼号相对于Saturn的周转速度拿到了大开间提高,时速差不多提升了30玖⑧英里(确切来说,每秒的运转速度加快了860.伍米)。

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2五日11:4陆到达了它方今围绕Saturn轨道的最远点。那或多或少称为远质心点,是卡西尼号环绕土星新1圈的初步。从技术角度来说,卡西尼号的亮丽最终章就从那1阵子开端,但思虑到最后章真正让人欢悦的事件是1月二23日卡西尼号从Saturn和光环之间第二遍通过,职分团队将把后人就是壮丽最后章的正儿八经源点来加以庆祝。

威尼斯人开户 85月21十3日,卡西尼号将第一遍从Saturn本体和Saturn光环之间通过。图片来源:NASA/JPL-Caltech

探测器首次越过土星和光环之间,将产生在东京(Tokyo)时间十二月21一日一7时。在穿越时期,卡西尼号将与地球失去联系大致一天时间,因为它将抓住前所未有靠近土星的火候开始展览科考。卡西尼号安插最早在东京(Tokyo)时间四月贰二二十229日一5:0伍与地球重新赢得无线国际电信联盟系。1旦有线电通讯建立成功,图片和别的数据快速就将上马传入地球。

卡西尼职责的艳丽最后章将带给我们怎么样的视觉盛宴?大家静观其变!(编辑:Steed)

出自英国莱斯特大学,那项商讨的严重性笔者Leigh
Fletcher说:“当土星北极越来越暖和时,大家的确希望看到某种格局的漩涡,它的形态确实令人好奇,五个例外的六边形漩涡在Saturn北极不一致高度形成。三个在云中,四个在高出的平流层。实际上那正是几个跨度数百英里范围的塔状结构。”

固然这一个秘密的陆边形总不自由揭穿它的面纱**。**

卡西尼号是全人类太空探索史上最宏伟的探测器之一,200四年功成名就进去Saturn轨道,在经验一三年的传说探测之旅后,于20一7年四月跌入土星大气,化作1颗流星,成为Saturn的壹部分。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,个中自然包含那些六边形台风。

Saturn北极陆边形漩涡于一九八零时代由NASA的旅行者号探测器第壹次发现,并且被探讨了几十年,它是叁个持续时间很短的波,大概与Saturn的自转有关,那种情状在地球上也能来看,例如极地的激流(Polar
Jet Stream)。

1九八3年五月,旅行者2号探测器远距离飞掠Saturn,但马上并从未发觉北极有六边形结构

下图是物教育学家使用卡西尼号传回的探测数据合成的Saturn陆边形沙暴动态变化的意况。请问是哪位道友在此渡劫?

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真的,旅行者2号马上盛传了众多包括了Saturn北极的照片,但些照片并不是正对极区拍片的,因而相当短1段时间里,人人都并未有从那个被中度拉伸变形的北极照片中看出什么…直到7年后。

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坐落Saturn北极平流层6边形漩涡的亮度图

一9八八年,美利坚联邦合众国江山光学天文台的Godfrey重新处理了这个照片[1],他将这几个照片再一次投影和拼接,才感叹地发现Saturn的北纬77°周围居然有三个那样之大的六边形涡旋结构——

值得壹提的是,当卡西尼号2004年刚进来Saturn轨道时,Saturn北半球正值冬季,超低的热度限制了卡西尼号对6边形龙卷风的探测。

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

每条边长达壹.3捌万公里,比地球的直径还要长

而Saturn的一年一定于地球的30年,直到201四年土星北半球进入夏天,卡西尼号才方可对陆边形暴风展开深切探测。有趣的是,卡西尼号瞥见了3个陡然的气象,使得Saturn6边形沙暴变得越发奇怪。

Saturn的两极不一样,当土星南极正值朱律时,南极上空的云中以及云顶都未有6边形的漩涡。

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刺探Saturn的北极涡流为啥具有陆边形结构,深层大气如何影响高层环境,化学家们对此很感兴趣,并打算查明大气层中的能量是哪些传播的。回到乐乎,查看更加多

图:“拼图”里发现的土星北极陆边形。来源:参考文献[1]

据近日颁发在《自然通讯》的壹项研商介绍,地教育学家通过分析卡西尼号的探测数据发现,在Saturn六边形龙卷风上方还设有多少个大型沙暴,而且竟然也是六边形的。

责编:

长期的四季

原先的陆边形龙卷风藏身于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的南极有未有接近的构造吧?那时候还不明白。

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因为旅行者二号飞过Saturn时,正逢土星南半球的冬季——整个南极都淹没在一片梅红之中。

毋庸置疑,那项新意识牵引出了一文山会海难题。比如,土星有啥很是之处,怎么样在北极区域创设出那一个奇怪的陆边形沙尘卷风?再者,几个陆边形尘卷风之间存在什么样关系?希望在卡西尼号遗留的数目中能够找到1些头脑吧!

而旅客二号的准则规划只是飞掠而过,看完那1眼就再也远非改过自新。

来源:三体迷归来天涯论坛,查看更多

正确,遥远的Saturn有少数和我们的地球挺像的,那正是自转轴倾角(也便是自转轴和公转轨道面的夹角)都以20多度,那代表Saturn和地球一样,也有分明的四季更替,南北极也有极昼和极夜——只可是,Saturn的一年大致有2九.八个地球年那么长,也等于说,Saturn上的各类季节,是地球的30倍长。

责编:

当然,后来等到土星的南极从深紫红中体现脸来,1些地基天文望远镜和哈勃空间望远镜都对Saturn的南北极实行过观察,然则,南极并不曾这么的陆边形涡旋,只有1个宏伟的圈子的涡流。

也等于说,Saturn北极的六边形结构不管是在太阳系中,照旧在Saturn上,都以绝无仅有的。

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图:卡西尼号拍片的Saturn南极和北极。南极有一个英豪的圆形涡旋,而北极则是3个平静的陆边形结构丰裕极点三°周围的3个微型涡旋。来源:NASA

唯独,还是由于Saturn的浮华超长版四季,大家很难持续跟踪Saturn南北极涡旋随季节的变型,不要说三个Saturn年了,跟踪半个Saturn年(1四.四个地球年)都很难。

以至于卡西尼号探测器的过来。

19玖7年七月1五日,卡西尼号发射于美利哥卡纳维拉尔角。

200肆年三月16日,卡西尼号成功进去Saturn轨道,那时北半球的长至节(二零零一年3月)刚过去不久。

以往,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Saturn的多颗卫星的认识。

平素到20一七年二月13105日,一年前的前天。

为了幸免由于轨道失控制污染染了Saturn的卫星们(特别是土卫2那样只怕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务。

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图:卡西尼号结束任务。来源:NASA

在这一3年里,卡西尼号是叱诧整个土星系的王者。

在这一三年里,卡西尼号也幸运地见证了Saturn的南半球如何从初春跻身岁杪,而北半球又是怎么着从隆冬进入春天

我们究竟有了足以持续观测Saturn北极6边形随季节变迁的火候。尤其是经过卡西尼号的复合红外光谱仪(CIHighlanderS)这几个大杀器,它也正是是多个高阶版3棱镜,能够捕捉和平解决释近红外能量信号,分析不相同波长的辐射强度和不相同化学元素的含量变化。

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图:卡西尼号的结构和它辅导的复合红外光谱仪(CIHavalS)。来源:NASA

北极:从冬天到青春

Saturn北极的6边形结构爆发在何地啊?此前觉得,在Saturn的对流层

和地球相似,对流层是Saturn最终面部分的大气层,土星的云都在这1层里。随着压强增添,从对流层顶部往下有二种分裂的物质凝结成云: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 艾德ucation, Inc

英国莱斯特学院的Fletcher小组通过跟踪卡西尼号2004-201四年的探测数据,发现从二零零七-20一三年初的Saturn北极亮温图中,北极的陆边形结构和终端的小漩涡在**对流层**中都安居存在[2]威尼斯人开户,。

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CI奥迪Q5S)获取的Saturn北极对流层的亮温图。可是须求留意的一点是,那里的“亮温”,其实是一种对辐射强度的同等表明,所以纵然是“温度”,但其实并不是以此区域的实际上温度。来源:参考文献[2]

而与平流层的相比较亮温观测也愈发证实,本条陆边形确实在对流层,因为平流层的亮温图里就一直不阅览其余6边形的印迹

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CI宝马X3S)获取的土星北极平流层的亮温图,未有看到别的陆边形的大致。来源:参考文献[2]

但Fletcher小组也发觉,从冬辰(200四年)到春天(2014年)这一里头,北半球表现出的季节性别变化化莫过于并不引人注目:尽管北半球如预期1样在逐步变暖,但一心比不上卡西尼职务起头阶段观测到的南半球春天时那样的猛烈温度变化[2]。

也正是说,在至极北半球即未来临的夏季,也便是卡西尼职分最终的几年岁月里(201四–2017年),Saturn的北极大概会突然变得生龙活虎。

化学家们十万火急地等待着卡西尼号用最终的时段来交付答案。

清夏的平流层:“另三个六边形”?

二零一七年四月,Saturn北半球的大暑如期而来。

20一柒年四月,卡西尼号截至任务。

多年来,Fletcher小组继续分析了卡西尼号最后几年的观看比赛数据,结果不仅补充了卡西尼长达一3年的极区跟踪观察的最终一点空白,还发现了越来越大的大悲大喜:

Saturn北极的平流层在春夏之交也突然开始显现出了和对流层陆边形1样的陆边形结构!那1结实刊登于2018年四月三二十三日的《自然·通信》杂志[3]

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CIRubiconS)获取的Saturn北极平流层的亮温图,从201四年一月这张初叶能够见见亮温差距的陆边形轮廓,红圈标出的是陆边形概略最清楚的几张。来源:参考文献[3]。

那么些平流层中的六边形会不会是温馨单独演进的?大概性十分的小,因为它和对流层这一个6边形太像了,很难想象在云谲波诡的Saturn大气层中,会在平等地方的差别中度独立演进三个一律的构造。

更或然的是,Saturn极区的6边形结构并不仅仅局限在对流层,而是穿破了对流层与平流层的边际(也正是对流层顶),一直延伸到了平流层——

那是八个高达300公里的六边形高塔,从云层中矗立出来。

不过,其一九夏才显现出来的平流层6边形结构是间接就有的吧?**我们还不能够明确。**由于201四年以前的平流层数据非功率信号较弱,所以化学家们近年来还不能够确认那几个平流层的陆边形塔到底是出于季节变迁到了春夏才“升上来”的,依旧直接就矗立在那里。

北极涡旋:好像真的比南极弱一点?

即便Saturn北极的6边形涡旋在卡西尼职分的最终几年里真的变得更为活泼了,但不怕在“巅峰”时代,Saturn北极温度和风的变通照旧未有达到南极“巅峰”时的水准,北相当大气中的一些碳氢化合物的相持含量(越发是丁烷、乙烯双环戊二烯、十七烷、丁贰炔和二氧化碳)也远小于南极,那象征土星的北极漩涡恐怕确实尚未南极涡流发育得那么“成熟”

那倒也简单驾驭,终归北半球的夏季产生在远日点周围,而南半球的朱律则发出在近来点周围,南北极在夏日的能量积累意况有所分化

另壹方面,咱俩对南北极气旋还有太多不打听的地方。就算大家早就知晓,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跃会伴随着温度的回升和大气中碳氢化合物的富足,但更具体的朝四暮三机制还不驾驭。除了季节(光照)因素之外,还有为数不少成分会潜移默化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、十四烷和十四烷那类冷却剂的震慑、大气层中的霾/气溶胶的震慑…这一个大家都还远远不可能深远理解。

比如说这一次的探讨还发现,在平流层较低的岗位(2mbar到十0 mbar的中度之间)(越高的地方气压越小,1bar相当于地球上的五个标准大气压),北极的体察温度与事先的答辩预计相比吻合,而南极的洞察温度却完全比理论值偏高,那表示咱俩前面对Saturn大天气温度度的辩白测度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,烟灰实线和虚线是论战值,彩色是实际上观测值。来源:参考文献[3]。

再有一种恐怕是,北半球在秋分之后还会一连变活跃,甚至会不停到春分。或然说,北半球活跃期的顶峰还不曾完全到来

但很可惜的是,卡西尼号未有机会证实这点了

唯恐接下去的地基天文望远镜和空中望远镜能够做一定的持续跟进观测。

比如…我在结尾表示,也足以期待万年跳票的詹姆士韦伯望远镜啊。(你们是当真的么?

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后 记

到底意识原来1遍推送能够发两篇小说!于是前日推送的第叁篇文章补发了二零一八年5月头阵于乐乎专栏的有关卡西尼号壮丽终章的牵线。

2018年的前些天,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,那是自己硕士结束学业典礼日子。当时写了1篇半是思念卡西尼号,半是怀念本人的篇章:卡西尼号||一眼二10年。

光阴荏苒,匆匆又是一年。

隙中驹、石中火、梦中身。

至于笔者

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灰原哀大学生(haibaraemily),从事行星科研,本公众号主页君。越多卓越,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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