土星北极六边形,土星的六边形风暴变得更奇怪了

原标题:紫炁星的六边形沙暴变得更出人意料了!

原题目:木星北极六边形:直上云霄

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出品:科普通中学华夏族民共和国

卡西尼号2014年7月拍片到的紫炁星北半球。
在过去的12年里,卡西尼号探测器翼翼小心地为我们探索着木星系统,根据任务布署,以往离开它的落幕演出投身紫炁星大气并在罗睺的胸怀中消殒,唯有一年时间了。
卡西尼号是全人类迄今最理想的高空探索项目之一,亦是20世纪最后一艘行星际探测的大飞船。在美利哥太空网上,探测器团队最近颁发了一段令人咋舌的录像,以此向探测器表明爱慕。录制由卡西尼号拍录而成,表现了罗睺在五个罗睺日内大气层的变型,将水星大气中纺锤形的风云、距木星近日的D环、其北极的大六边形射流每三个边长都比地球的直径还大,清晰地显示给世人。
航行七年风调雨顺入轨
卡西尼号在新加坡时间一九九九年3月1日16时41分发出升空,本人是卡西尼惠更斯号飞船的贰个组成都部队分,首要职分是对火星系进行空间探测,包罗环绕月孛星飞行,对水星及其大气、光环、卫星和磁场进行浓厚考察等。
就算单单信赖火箭的推力在7年之内飞到月孛星,卡西尼号使用的燃料无法不难70吨。于是,其使用了名为智慧曲线的措施借用行星的重力来加神速度。在通过6年3个月、35亿公里的一劳永逸太空旅行之后,卡西尼号于二〇〇〇年二月2十日按陈设顺利进入环绕火星的守则。
以此为起源,卡西尼号探测器陆续发现了土卫六上存在湖泊和伟强沙尘卷风,在土卫五上发现富含氦气的大气,调查并观看罗睺上的季节性别变化化,并在破格的无比条件中实行科学探测。它为生存在地球上的稠人广众提供了汪洋出自浩瀚宇宙的秘闻金星的图形,为科学家探索外太空带来了海量素材和难得材质。
领会早期地球模样
毫无疑问,卡西尼号对紫炁星最大的卫星土卫六的探测将载入史册。
土卫六泰坦是水星最大的卫星,位列太阳系最有恐怕孕育生命的星斗榜单前5名以内,而且除地球外,唯有土卫六拥有规律与地球水循环相似的所谓双环戊二烯循环。迄今,天国学家仍视泰坦为最相仿地球环境的卫星从卡西尼号再次来到的图样来看,那颗星星的湖泊、丘陵,甚至雾、霾和雨,与苏格兰的天气和地形很相似。
二零零零年,卡西尼号释放了惠更斯号着陆器。惠更斯号进入土卫六的大气层,成为第1艘在太阳系较外侧天体上着陆的飞船,并调查切磋发现土卫六表面存在液体物质,成分为液态庚烷,与地球早期的颜值类似。
二〇〇七年1月,卡西尼号飞船在方今一回飞过土卫六时,发现其外层大气中留存各类繁杂有机物。当时卡西尼号掠过距土卫六表面1027英里处,它搭载的离子和中子质谱仪发现了有机物踪迹这被认为是卡西尼号职业生涯中最动人心弦的意识之一。
二零一一年四月首,随着探测器3次又2次地扫过土卫六,卡西尼号采集的数量注脚,在那颗被大雾环绕的卫星厚厚的冰壳之下,拥有二个颤巍巍着的大洋。二零一五年,地历史学家们肯定,该星球冰层下真的存在一个满世界性海洋。
二零一四年四月,卡西尼号第3回确认在土卫六表面流动着液态沟渠,那个陡峭峡谷很像美利坚独资国密歇根州沿俄勒冈河附近。
正是凭借卡西尼号,大家乘上了土卫六那艘时光机,领略到3个可怜挨着早期地球的星辰,其甚至要比我们方今的地球更像今后的和谐,它让我们见证了地球早期的情事,辅助人类爆料本人诞生之谜。
任务倒计时已开发银行
从二零一九年110月末,卡西尼号探测器将启幕施行它的结尾两个义务。个中一项是变轨飞行,届时卡西尼号将从原先轨道切换来金星北极上面并濒临该星球的F环。从度岁3月2二22日起,探测器会飞掠F环23遍,并在火星和紫炁星环的茶余饭后中绕行贰10次。
测度在二零一七年一月1二1二十日,卡西尼号将进入水星的大气层,同时为大家发回前所未有的罗睺大气成分精确数据但这也是大家和卡西尼号道永别的时候,地面会失掉和这些探测器的关联,而它会在紫炁星大气的吹拂下,如流星般点火殆尽。
终极义务的倒计时已开发银行,但卡西尼号的人命正进入到最明亮时刻。对卡西尼号团队来说,那段旅程才是确实惊心动魄的背水第一回大战。此阶段职分能解开越多关于水星的机要,包含那颗星星的内部结构、重力场及磁场,卡西尼号将不负职务地回传数据,直至笔者彻底消陨在罗睺的怀抱中。来源:科技(science and technology)晚报

眼看,月孛星环是紫炁星标志性的特点。壮美的水星环为木星姿首加分不少,使其拥有丰裕的资本去竞争太阳系最美行星的荣誉称号。

制作:haibaraemily

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编剧:中科院电脑互连网音信宗旨

除开月孛星环,木星还有2个眼看的特色——月孛星北极的六边形暴风。

除去多姿多彩的环系,水星最令人着迷的可能正是北极的六边形结构了。

早在上个世纪八十时期初,盛名的游客1号在造访水星时就专注到那么些地下六边形暴风的留存,并在二十几年后收获卡西尼号的注明。

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图:紫炁星北极六边形。来源:NASA

卡西尼号是人类太空探索史上最伟大的探测器之一,二零零二年成功进去木星轨道,在经历13年的神话探测之旅后,于前年十二月跌入木星大气,化作一颗流星,成为金星的一片段。卡西尼号向地球传回的海量数据彻底改变了人类对水星的认识,在那之中当然包含这些六边形暴风。

尽管这一个隐私的六边形总不随意揭破它的面纱**。**

下图是物管理学家利用卡西尼号传回的探测数据合成的木星六边形龙卷风动态变化的意况。请问是哪位道友在此渡劫?

一九八五年四月,旅行者2号探测器远距离飞掠木星,但当即并从未察觉北极有六边形结构

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诚然,旅行者2号马上传遍了过多暗含了水星北极的肖像,但些照片并不是正对极区拍戏的,因而不短一段时间里,大千世界都没有从这么些被中度拉伸变形的北极照片中看出什么…直到7年后。

值得说的是,当卡西尼号2000年刚进来水星轨道时,水星北半球正值冬天,超低的温度限制了卡西尼号对六边形台风的探测。

一九八八年,U.S.江山光学天文台的Godfrey重新处理了这一个照片[1],他将那么些照片重新投影和东拼西凑,才惊讶地觉察金星的北纬77°附近居然有3个如此之大的六边形涡旋结构——

而月孛星的一年一定于地球的30年,直到二〇一四年火星北半球进入夏天,卡西尼号才能够对六边形沙飓风展开长远探测。有趣的是,卡西尼号瞥见了3个突然的境况,使得水星六边形台风变得尤为奇怪。

每条边长达1.38万海里,比地球的直径还要长

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据近来公布在《自然通信》的一项研商介绍,物军事学家通过分析卡西尼号的探测数据发现,在罗睺六边形暴风上方还存在3个重型沙尘暴,而且甚至也是六边形的。

图:“拼图”里发现的木星北极六边形。来源:参考文献[1]

原来的六边形沙暴藏身于罗睺大气深处,而新意识的六边形风暴则盘旋在火星大气上部的平流层中。

漫长的四季

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那土星的南极有没有类似的结构吧?那时候还不知晓。

不必置疑,那项新意识牵引出了一多重难题。比如,金星有啥极度之处,怎样在北极区域构建出那个新奇的六边形台风?再者,七个六边形沙台风之间存在哪些联系?希望在卡西尼号遗留的多寡中可见找到一些端倪吧!

因为旅行者2号飞过月孛星时,正逢罗睺南半球的冬日,冬辰——整个南极都淹没在一片暗绿之中。

来源:三体迷再次来到博客园,查看愈来愈多

而游客2号的轨道规划只是飞掠而过,看完这一眼就再也绝非改过自新。

责编:

是的,遥远的火星有少数和我们的地球挺像的,那就是自转轴倾角(也正是自转轴和公转轨道面包车型大巴夹角)都以20多度,那代表紫炁星和地球一样,也有强烈的四季更替,南北极也有极昼和极夜——只不过,水星的一年大致有29.五个地球年那么长,也正是说,罗睺上的种种季节,是地球的30倍长。

当然,后来等到金星的南极从黑暗中揭穿脸来,一些地基天文望远镜和哈勃空间望远镜都对金星的南北极进行过阅览,可是,南极并从未那样的六边形涡旋,唯有1个伟人的圈子的涡流。

也等于说,紫炁星北极的六边形结构不管是在太阳系中,依然在月孛星上,都以绝世的。

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图:卡西尼号拍戏的火星南极和北极。南极有三个高大的圆形涡旋,而北极则是二个稳定的六边形结构丰裕极点3°附近的2个袖珍涡旋。来源:NASA

但是,依旧出于月孛星的雍容华贵超长版四季,我们很难持续跟踪火星南北极涡旋随季节的变化,不要说3个水星年了,跟踪半个火星年(14.九个地球年)都很难。

以至卡西尼号探测器的来到。

1999年二月1二13日,卡西尼号发射于United States卡纳维拉尔角。

2002年10月十六日,卡西尼号成功进去木星轨道,这时北半球的冬至节(二〇〇二年一月)刚过去不久。

然后,卡西尼号起先了长达13年的木星探测,刷新了小编们月孛星、水星环系和罗睺的多颗卫星的认识。

直接到二〇一七年12月1二十四日,一年前的明日。

为了制止由于规则失控制污染染了罗睺的卫星们(越发是土卫二那样或者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木星大气层坠毁来甘休职务。

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图:卡西尼号甘休任务。来源:NASA

在那13年里,卡西尼号是叱诧整个火星系的王者。

在那13年里,卡西尼号也幸运地见证了金星的南半球如何从清祀跻身嘉平月,而北半球又是什么从隆冬进入清祀

我们总算有了足以持续观测月孛星北极六边形随季节变化的空子。尤其是经过卡西尼号的复合红外光谱仪(CIHighlanderS)这些大杀器,它约等于是3个高阶版三棱镜,能够捕捉和平化解释近红外信号,分析不相同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:卡西尼号的结构和它带领的复合红外光谱仪(CI景逸SUVS)。来源:NASA

北极:从冬日,冬辰到仲春

水星北极的六边形结构产生在哪儿呢?从前觉得,在紫炁星的对流层

和地球相似,对流层是木星最底部的大气层,紫炁星的云都在这一层里。随着压强扩充,从对流层顶部往下有二种分歧的物质凝结成云: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:水星的对流层和平流层。改编自:©
二〇一三Pearson 艾德ucation, Inc

United Kingdom莱斯特高校的Fletcher小组通过跟踪卡西尼号二〇〇四-二零一六年的探测数据,发现从2005-2011年初的木星北极亮温图中,北极的六边形结构和终端的小漩涡在**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(CI兰德酷路泽S)获取的月孛星北极对流层的亮温图。但是供给注意的一点是,那里的“亮温”,其实是一种对辐射强度的同一表明,所以尽管是“温度”,但实际上并不是其一区域的莫过于温度。来源:参考文献[2]

而与平流层的比较亮温观测也特别表达,其一六边形确实在对流层,因为平流层的亮温图里就从未有过看到任何六边形的划痕

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CILX570S)获取的木星北极平流层的亮温图,没有观看其余六边形的概况。来源:参考文献[2]

但Fletcher小组也发现,从冬天(二〇〇四年)到春季(二〇一五年)这一中间,北半球表现出的季节性别变化化莫过于并不明了:固然北半球如预期一样在逐年变暖,但一心比不上卡西尼职责初叶阶段观测到的南半球早春时那样的能够温度变化[2]。

也等于说,在这个北半球即将到来的夏日,也便是卡西尼职责最终的几年时间里(2016–二零一七年),金星的北极只怕会冷不丁变得龙精虎猛。

物经济学家们着急地伺机着卡西尼号用最终的时段来交付答案。

清夏的平流层:“另1个六边形”?

前年八月,火星北半球的小满依约而来。

前年三月,卡西尼号甘休任务。

前不久,Fletcher小组继续分析了卡西尼号最后几年的体察数据,结果不但填补了卡西尼长达13年的极区跟踪观察的末了一点空白,还发现了更大的悲喜:

月孛星北极的平流层在春夏之交也忽然开端显现出了和对流层六边形一样的六边形结构!这一结果发布于二〇一八年二月七日的《自然·通信》杂志[3]

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图:卡西尼号的复合红外光谱仪(CIRS)获取的木星北极平流层的亮温图,从2015年10月那张初步能够见到亮温差距的六边形概略,红圈标出的是六边形概况最分明的几张。来源:参考文献[3]。

本条平流层中的六边形会不会是投机独自演进的?恐怕性相当的小,因为它和对流层那几个六边形太像了,很难想象在风谲云诡的火星大气层中,会在同等地点的不及中度独立演进三个一样的结构。

更也许的是,水星极区的六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境界(也正是对流层顶),一贯延伸到了平流层——

那是一个高达300英里的六边形高塔,从云层中独立出来。

不过,其一夏日才显现出来的平流层六边形结构是直接就有的吧?**大家还不能够分明。**由于二〇一五年在此以前的平流层数据信号较弱,所以化学家们如今还不可能认同那么些平流层的六边形塔到底是由于季节变迁到了春夏才“升上来”的,依旧直接就矗立在那里。

北极漩涡:好像真的比南极弱一点?

就算木星北极的六边形涡旋在卡西尼任务的结尾几年里确实变得越来越活泼了,但哪怕在“巅峰”时代,罗睺北极温度清劲风的浮动仍然没有直达南极“巅峰”时的品位,北十分大气中的一些碳氢化合物的相对含量(越发是二甲苯、乙基三十烷、十六烷、丁二炔和二氧化碳)也远低于南极,那象征水星的北极漩涡大概真正尚未南极涡流发育得那么“成熟”

那倒也不难精通,终究北半球的夏季发出在远日点附近,而南半球的夏季则发出在方今点附近,南北极在清夏的能量积累情形有所分裂

一面,咱俩对南北极气旋还有太多不打听的地点。固然大家早就清楚,木星北极的六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大批量中碳氢化合物的丰裕,但更切实的朝令夕改机制还不晓得。除了季节(光照)因素之外,还有不少成分会潜移默化大气的热度和移动状态,例如大气下沉引起的热度提高、大气成分变化、乙苯和芳烃那类冷却剂的影响、大气层中的霾/气溶胶的影响…这个我们都还远远不能深刻通晓。

比如此次的钻研还发现,在平流层较低的岗位(2
mbar到100 mbar的可观之间)(越高的地方气压越小,1
bar相当于地球上的3个标准大气压),北极的观看比赛温度与在此以前的争鸣猜测相比较适合,而南极的观望温度却总体比理论值偏高,那意味大家以前对月孛星大天气温度度的论争臆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知情是不完备的。

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

再有一种或然是,北半球在大雪之后还会一连变活跃,甚至会不停到白露。也许说,北半球活跃期的终端还一直不完全到来

但很惋惜的是,卡西尼号没有机会证实这一点了

大概接下去的地基天文望远镜和空中望远镜能够做肯定的接续跟进观测。

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。(你们是认真的么?

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后 记

算是发现原来2次推送能够发两篇小说!于是前天推送的第贰篇作品补发了2018年十月头阵于和讯专栏的有关卡西尼号壮丽终章的牵线。

2018年的今天,也正是卡西尼号坠毁的那天对蒙酱也是个关键的日子,那是本身大学生结束学业典礼日子。当时写了一篇半是驰念卡西尼号,半是记挂本身的文章:卡西尼号||一眼二十年。

生活荏苒,匆匆又是一年。

隙中驹、石中火、梦中身。

关于小编

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灰原哀大学生(haibaraemily),从事行星科研,本公众号主页君。越多特出,欢迎关注群众号~

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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