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【金沙娱乐】卡西尼号踏上壮丽最终章,直上云霄

四月 6th, 2019  |  金沙娱乐

原标题:Saturn北极有一个6边形漩涡

原标题:土星北极6边形:直上云霄

原标题:Saturn的六边形沙暴变得更想不到了!

金沙娱乐 1卡西尼号最终壹回远距离飞掠土卫陆。图片来源于:NASA

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出品:科学普及通中学华人民共和国

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U.S.A.国家航空航天局的卡西尼号探测器,已经做到了最终1遍与土卫6泰坦的中距离约会,即将迎来它围绕Saturn最终22圈的职分最后章。

旋转中的Saturn北极陆边形

制作:haibaraemily

鲜明,土星环是Saturn标志性的风味。壮美的Saturn环为Saturn姿色加分不少,使其颇具丰富的财力去竞争太阳系最美行星的荣誉称号。

巴黎时间六月25日1四时0柒分,卡西尼号探测器对土卫陆举行了第3二陆回,也是终极1回的远距离飞掠,从离开那颗卫星表面仅有97九英里的可观经过。

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

编剧:中科院总计机网络音讯大旨

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飞掠之后,卡西尼号传回了它拍戏的图形和其他数据。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,本周科学家将对那几个影象举行分析斟酌。这几个雷达印象覆盖的地点,从前被卡西尼号上的相机拍照过,但绝非被雷达扫描过。雷达钻探集体还陈设选取这个新数据来第一遍(也是最后2次)探测量土地卫6上部分小湖泊的吃水和化学组成,并摸索进一步的证据来讨论被地艺术学家称为“魔幻岛”的那种不断变更的山势特点(详见《土卫六泰坦惊现“魔幻岛”》)。

当卡西尼号探测器在201肆年到达Saturn系统时,土星南半球正值朱律,而北极正值冬辰。卡西尼号在Saturn的南极空中发现了一个周围的,温暖的,高空漩涡,不过在Saturn的北极上空未有观看。

除去多姿多彩的环系,Saturn最令人着迷的大概就是北极的六边形结构了。

除了那几个之外Saturn环,Saturn还有一个显著的特征——Saturn北极的6边形风暴。

NASA喷气推进实验室的卡西尼号项目物军事学家琳达·施Peel克(LindaSpilker)说,“卡西尼号对土卫陆的远距离探测未来曾经改为千古,但探测器已经采集的雅量数量将给地文学家以往几10年的钻研提供质感。”

1项新的一劳永逸商量发现,当Saturn的北极象是清夏时,Saturn的北极出现了令人感叹的特性,有名的Saturn陆边形漩涡上方,现身了另1个陆边形漩涡,化学家们将其名为塔状结构。那项研商于五月7日在《自然通信》上登载。

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早在上个世纪八10时代初,知名的旅行者一号在做客Saturn时就专注到那几个神秘六边形沙暴的存在,并在二十几年后获得卡西尼号的认证。

金沙娱乐 5卡西尼号最终三遍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

那是化学家们第贰遍放见3个北极漩涡在Saturn北极空间形成,这一个气旋位于云层上方数百英里,那一层称为平流层。

图:Saturn北极6边形。来源:NASA

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敞开壮丽最后章

对土卫陆的此次远距离飞掠,也将卡西尼号探测器送上了独具戏剧性的末了①幕,称为壮丽最后章。随着探测器从土卫陆身旁经过,这颗卫星的引力弯折了卡西尼号的运行路线,轻微改变了探测器环绕土星的准则,让它不再从Saturn光环的外侧擦过,而是将从Saturn和光环之间通过二十二次,从七月222日始发。卡西尼号探测器将在4月1二十七日跃入Saturn大气层,以这种能够带动丰硕科学研商成果的秘诀,终结壹切探测职责。

“本次飞掠土卫6之后,我们固然是投身到了华丽最终章。”喷气推进实验室的卡西尼项目首席执行官厄尔·梅泽(Earl
Maize)说,“探测器未来已经进去了一条弹道轨迹,无论怎么着,尽管以往不再接纳推进器对运维轨道举行细微的调动,大家也照样会在十二月一23日进来Saturn大气层。”

金沙娱乐 7经过这一次对土卫六的飞掠,卡西尼号实际春天经踏上了最终2二圈环绕土星的清规戒律。图片源于:NASA
Jet Propulsion Laboratory

在本次中距离飞掠土卫⑥的长河中,卡西尼号相对于Saturn的运维速度得到了大开间升高,时速差不离升高了30九八公里(确切来说,每秒的周转速度加快了860.5米)。

飞掠土卫6后,卡西尼号继续前行滑行,在巴黎时间11月2231日1一:4陆抵达了它方今围绕土星轨道的最远点。那一点称作远质心点,是卡西尼号环绕Saturn新一圈的启幕。从技术角度来说,卡西尼号的艳丽最后章就从这一刻始发,但牵挂到终极章真正令人欢欣的风云是十月2日卡西尼号从Saturn和光环之间第三次穿越,任务团队将把后人便是壮丽最后章的正经起点来加以庆祝。

金沙娱乐 811月2十日,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

探测器第二遍越过Saturn和光环之间,将产生在新加坡时间五月2一日一柒时。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的空子举行科考。卡西尼号安排最早在法国首都时间5月十八日一5:0伍与地球重新取得有线国际电信联盟系。一旦有线电通讯建立成功,图片和其余数据急忙就将起来传入地球。

卡西尼职务的壮丽最终章将带给我们怎么的视觉盛宴?大家拭目以俟!(编辑:Steed)

发源U.K.莱斯特高校,那项商讨的重点小编Leigh
Fletcher说:“当Saturn北极越来越暖和时,大家真的希望看到某种方式的漩涡,它的造型确实令人诧异,多个不等的6边形漩涡在Saturn北极不相同中度形成。一个在云中,3个在高出的平流层。实际上那正是1个跨度数百英里范围的塔状结构。”

尽管这几个地下的陆边形总不私行揭露它的面罩**。**

【金沙娱乐】卡西尼号踏上壮丽最终章,直上云霄。卡西尼号是全人类太空探索史上最了不起的探测器之壹,200肆年成功进入土星轨道,在经验一三年的传说探测之旅后,于20一柒年五月跌入Saturn大气,化作一颗流星,成为土星的1局地。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,个中自然包涵这些陆边形沙暴。

Saturn北极6边形漩涡于一玖八〇时代由NASA的游客号探测器第3遍发现,并且被商讨了几10年,它是八个持续时间相当短的波,大概与Saturn的自转有关,那种场合在地球上也能来看,例如极地的激流(Polar
Jet Stream)。

一九81年11月,旅行者二号探测器远距离飞掠Saturn,但霎时并不曾察觉北极有陆边形结构

下图是物医学家使用卡西尼号传回的探测数据合成的Saturn6边形尘卷风动态变化的气象。请问是哪位道友在此渡劫?

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确实,旅行者二号随即盛传了众多涵盖了土星北极的肖像,但些照片并不是正对极区拍录的,由此不长一段时间里,芸芸众生都未曾从那么些被中度拉伸变形的北极照片中看出哪些…直到7年后。

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放在Saturn北极平流层6边形漩涡的亮度图

一玖九零年,花旗国国度光学天文台的Godfrey重新处理了这个照片[1],他将那些照片再也投影和拼接,才惊讶地意识Saturn的北纬7七°周围居然有三个这么之大的陆边形涡旋结构——

值得壹提的是,当卡西尼号200四年刚进去Saturn轨道时,Saturn北半球正值冬辰,超低的热度限制了卡西尼号对陆边形尘暴的探测。

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

金沙娱乐 ,每条边长达1.3八万英里,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,卡西尼号才得以对6边形龙卷风展开深远探测。有趣的是,卡西尼号瞥见了三个打雷式的景观,使得Saturn陆边形暴风变得越来越奇怪。

Saturn的两极不壹样,当Saturn南极正在清夏时,南极空中的云中以及云顶都未有6边形的涡流。

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摸底Saturn的北极涡旋为啥具有陆边形结构,深层大气怎么样影响高层环境,化学家们对此很感兴趣,并准备查明大气层中的能量是何许传播的。回到今日头条,查看越多

图:“拼图”里发现的Saturn北极陆边形。来源:参考文献[1]

据近日发表在《自然通讯》的一项商讨介绍,物历史学家经过分析卡西尼号的探测数据发现,在Saturn6边形飓风上方还留存二个巨型沙尘暴,而且居然也是六边形的。

主编:

长时间的四季

原先的陆边形沙暴藏身于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。

那Saturn的南极有未有接近的构造吧?那时候还不精晓。

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因为旅行者二号飞过Saturn时,正逢Saturn南半球的冬辰——整个南极都淹没在一片灰色之中。

不必置疑,那项新意识牵引出了一三种难点。比如,Saturn有啥非凡之处,怎样在北极区域构建出这个奇妙的陆边形沙尘卷风?再者,七个6边形沙台风之间存在什么样关联?希望在卡西尼号遗留的数目中能够找到1些头脑吧!

而游客二号的准则规划只是飞掠而过,看完那1眼就再也一向不改过自新。

来源:三体迷重回和讯,查看越来越多

科学,遥远的Saturn有几许和咱们的地球挺像的,那正是自转轴倾角(也等于自转轴和公转轨道面包车型地铁夹角)都是20多度,这象征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——只然而,Saturn的一年差不离有2玖.多个地球年那么长,也等于说,Saturn上的各样季节,是地球的30倍长。

主编:

当然,后来等到Saturn的南极从乌黑中暴光脸来,1些地基天文望远镜和哈勃空间望远镜都对Saturn的南北极进行过观察,然则,南极并从未如此的陆边形涡旋,唯有二个伟人的圈子的涡旋。

约等于说,Saturn北极的6边形结构不管是在太阳系中,依然在Saturn上,都以无比的。

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图:卡西尼号拍戏的土星南极和北极。南极有2个伟人的圈子涡旋,而北极则是贰个平安无事的6边形结构丰裕极点叁°相近的2个袖珍涡旋。来源:NASA

但是,照旧出于Saturn的雍容高雅超长版四季,咱们很难持续跟踪Saturn南北极涡旋随季节的变更,不要说一个Saturn年了,跟踪半个土星年(1肆.捌个地球年)都很难。

截止卡西尼号探测器的来临。

19九七年四月一二十八日,卡西尼号发射于美利哥卡纳维拉尔角。

200肆年1月十日,卡西尼号成功进入Saturn轨道,那时北半球的长至节(2003年六月)刚过去不久。

从此,卡西尼号早先了长达①三年的土星探测,刷新了小编们Saturn、Saturn环系和土星的多颗卫星的认识。

直白到20一7年12月1十日,一年前的前些天。

为了幸免由于规则失控制污染染了Saturn的卫星们(尤其是土卫2那样大概有所生命存在条件的卫星),卡西尼号选取趁燃料还未耗尽之时主动撞向Saturn大气层坠毁来甘休任务。

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图:卡西尼号结束任务。来源:NASA

在这一三年里,卡西尼号是叱诧整个土星系的王者。

在这壹三年里,卡西尼号也幸运地见证了Saturn的南半球如何从晚秋进入二之日,而北半球又是何等从隆冬进来晚秋

咱们总算有了足以没完没了观测Saturn北极6边形随季节变化的机遇。特别是因而卡西尼号的复合红外光谱仪(CI冠道S)这些大杀器,它相当于是1个高阶版3棱镜,能够捕捉和表达近红外时限信号,分析分化波长的辐射强度和见仁见智化学成分的含量变化。

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图:卡西尼号的布局和它引导的复合红外光谱仪(CI哈弗S)。来源:NASA

北极:从无序到春季

Saturn北极的⑥边形结构发生在哪个地方吧?从前认为,在Saturn的对流层

和地球相似,对流层是Saturn最底部的大气层,Saturn的云都在那1层里。随着压强扩展,从对流层顶部往下有三种分化的物质凝结成云: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:土星的对流层和平流层。改编自:©
201一Pearson 艾德ucation, Inc

英帝国莱斯特高校的Fletcher小组通过跟踪卡西尼号200四-201四年的探测数据,发现从2006-20壹叁年初的Saturn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**中都安乐存在[2]。

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CICRUISERS)获取的Saturn北极对流层的亮温图。不过须求注意的少数是,那里的“亮温”,其实是一种对辐射强度的同样表明,所以固然是“温度”,但骨子里并不是那一个区域的实际上温度。来源:参考文献[2]

而与平流层的相比亮温观测也更为证实,其一陆边形确实在对流层,因为平流层的亮温图里就平昔不观察任何6边形的印迹

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CI瑞虎S)获取的Saturn北极平流层的亮温图,未有观察别的6边形的轮廓。来源:参考文献[2]

但弗莱彻小组也发觉,从冬辰(2004年)到春季(201四年)这一之间,北半球表现出的季节性别变化化莫过于并不明白:纵然北半球如预期1样在逐年变暖,但完全不比卡西尼职务开头阶段观测到的南半球初冬时这样的能够温度变化[2]。

也正是说,在老大北半球即将赶到的伏季,也正是卡西尼职责最终的几年时光里(201四–20一7年),Saturn的北极可能会忽然变得龙腾虎跃。

化学家们急不可待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1个6边形”?

2017年2月,Saturn北半球的雨水准时到达。

20一七年十一月,卡西尼号甘休职分。

新近,Fletcher小组继续分析了卡西尼号最后几年的调查数据,结果不但填补了卡西尼长达一叁年的极区跟踪考查的末梢一点空手,还发现了更加大的悲喜:

Saturn北极的平流层在春夏之交也忽然开首显现出了和对流层陆边形一样的陆边形结构!那1结出刊登于二〇一八年六月二17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普拉多S)获取的Saturn北极平流层的亮温图,从201四年11月那张初阶能够观望亮温差别的6边形概略,红圈标出的是陆边形轮廓最清晰的几张。来源:参考文献[3]。

本条平流层中的陆边形会不会是团结单身演进的?大概性十分的小,因为它和对流层那一个6边形太像了,很难想象在变幻无常的Saturn大气层中,会在相同地方的例外中度独立演进四个一样的布局。

更可能的是,Saturn极区的陆边形结构并岂但局限在对流层,而是穿破了对流层与平流层的边际(也正是对流层顶),一向延伸到了平流层——

那是1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?**作者们还无法明确。**由于201四年以前的平流层数据功率信号较弱,所以化学家们近年来还无法认同这一个平流层的六边形塔到底是由于季节变化到了春夏才“升上来”的,依然一向就矗立在那边。

北极漩涡:好像真的比南极弱一点?

就算Saturn北极的6边形涡旋在卡西尼职分的终极几年里的确变得尤为活跃了,但固然在“巅峰”时代,Saturn北极温度清劲风的扭转还是没有达到规定的标准南极“巅峰”时的档次,北极大气中的一些碳氢化合物的相对含量(尤其是丁2烯、甲苯丁烷、异丁烯、丁贰炔和二氧化碳)也远低于南极,那意味着Saturn的北极涡流大概真的并未有南极涡旋发育得那么“成熟”

那倒也简单通晓,毕竟北半球的夏天发出在远日点相近,而南半球的夏日则发出在近来点附近,南北极在夏日的能量积累景况有所差别

另壹方面,大家对南北极气旋还有太多不打听的地点。尽管大家已经知道,Saturn北极的陆边形结构是与自转相关的极区急流引起的,知道南北极气旋的外向会伴随着温度的进步和大量中碳氢化合物的富集,但更具象的演进机制还不掌握。除了季节(光照)因素之外,还有许多要素会潜移默化大气的热度和平运动动状态,例如大气下沉引起的温度上涨、大气成分变化、四十烷和甲基那类冷却剂的熏陶、大气层中的霾/气溶胶的熏陶…这个大家都还远远不可能深入理解。

譬如说这一次的商讨还发现,在平流层较低的职责(二mbar到拾0 mbar的莫斯科大学之间)(越高的地方气压越小,1bar也便是地球上的1个标准大气压),北极的考查温度与之前的论战臆想相比适合,而南极的洞察温度却总体比理论值偏高,那象征咱俩前边对土星大空气温度度的辩驳推断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齐全的。

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图:南北极的热度随高度变化曲线,影青实线和虚线是辩论值,彩色是实际观测值。来源:参考文献[3]。

还有一种恐怕是,北半球在春分之后还会几次三番变活跃,甚至会不断到白露。或许说,北半球活跃期的顶点还没有完全到来

但很心痛的是,卡西尼号未有机会证实那点了

只怕接下去的地基天文望远镜和空间望远镜能够做一定的继续跟进观测。

例如…笔者在最后表示,也能够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

好不不难意识原本壹遍推送能够发两篇文章!于是明日推送的第一篇文章补发了二〇一八年11月首发于网易专栏的有关卡西尼号壮丽终章的介绍。

2018年的前些天,也正是卡西尼号坠毁的那天对蒙酱也是个重点的小日子,那是本身博士毕业典礼日子。当时写了1篇半是怀恋卡西尼号,半是记挂本身的文章:卡西尼号||一眼二10年。

日子荏苒,匆匆又是一年。

隙中驹、石中火、梦中身。

有关我

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灰原哀大学生(haibaraemily),从事行星科研,本公众号主页君。越来越多优秀,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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