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为何土星是橙色?
土星有何气象奇观?
为什么土星有环?
年美国宇航局哈勃太空望远镜的土星视图。正文:
土星,这个环绕太阳运行的第六颗行星,夹在木星和天王星之间,平均距离太阳逾14亿公里。它最为人所知的特征就是那个壮观的环系统,并有着宇宙中“最多卫星数”的桂冠,饱含了颗官方确认的卫星,而相邻的木星仅有92颗。
自古至今,人类借助肉眼和各种科技工具不断观察和探索土星。翻开历史,科学家们盯着镜子里的土星形象进行推敲,最为令人印象深刻的莫过于美国宇航局卡西尼号航天器带回的详实资料。13年内,该航天器为众多科学家提供了丰富的关于土星及其环和卫星系统的信息,这项壮志汗牛的任务在年9月15日以一个壮丽的俯冲大气层的场景画上了句号。
土星的体型略小于邻居木星,但仍然能容纳个地球大小的世界,并且还有充足的空间容纳更多。然而,它的大气层主要构成是氢气与少量的氦气,其质量仅是地球的95倍,这使得它在所有行星中密度最低。实际上,土星的密度如此之低,倘若在一个足以容纳土星的海洋中,它会安然浮在水面上。
土星上六边形极地风暴的Fale彩色图像
那么为什么土星是橙色的呢?这都归功于大气层中丰富的硫磺痕迹,它们使土星呈现出一种近似焦黑的橙色。在恶劣的风暴中,深焙的氨云和水冰从深处升至云顶,在上空形成了白色的条纹。
尽管土星没有像木星那样眼目多彩的条纹或呈玫瑰色的大型风暴那样醒目,但其气象奇迹却同样令人叹为观止,其中最让人瞩目的就是其形状奇特的六边形风暴。始于年,卡西尼在土星北极上空首次发现这一奇特现象。在后面的几十年间,卡西尼号传回的新的风暴细节让人一度困惑。但行星科学家通过综合这些细节构建的湍流模型,却解释了这一看似不可思议的几何美丽云图案长期存在于土星两极的原因。
另外,土星深处液态的氦雨为其独特的对称磁场创造了必要的温度条件,同时以一种不同寻常的方式分散了热量,从而保持土星核心区的温度高于预期。靠近土星核心,金属特性的压缩气体氢的密度迅速增加。这个核心的确切起止点以及行为模式尚未明了,但最新的研究似乎揭示了它向行星环的吸引方式——它可能不是一个光滑紧凑的物质球体,而是一个模糊的、震动的斑点。
土星是怎么拥有环的呢?虽然在整个太阳系中,不只土星一个行星有环,但其惊艳的冰岩石和尘埃的环状盘无疑是最令人注目和复杂的一个。
在初次发现这些环时,伽利略将其误认为是卫星。后来荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯使用更强大的望远镜,终于在年看透了土星环的真面目。
太阳背光的土星颜色夸张视图
如今,我们将环系划分为七个主要环,由内向外分别记作D、C、B、A、F、G和E环。它们从离土星云顶不超过10,公里的D环开始,然后以E环结束,而这个纤细的环向太空延伸的距离至少为42万公里。即便土星的环系统广袤且威武,但由小型巨石、砾石以及尘域组成的各个环层通常只有9米厚。
这些冰冷的环物质从何而来至今仍是个未解之谜,有的人推测它们可能源于被捕获的矮行星被撕裂的遗骸,也有人猜测这些环是数十亿年前土星形成时留下的物质。研究估计它们或许在1亿年前就形成了,而对于已经存在了45亿年的太阳系来说,这只是历史的一小段。
无论这些环的起源如何,我们都非常幸运能看到它们。现在,这些冰冷的物质正在慢慢地向土星云顶倾泻。以它们当前的分布速度,它们可能在未来1亿年内就会消失。
总结:
土星是一个充满奇妙的行星,无论是其漂浮的特性,还是形状奇特的六边形风暴,或是充满神秘的环,都给人留下了深刻的印象。当然,除了这些,土星还有更多等待我们去探索的秘密。
知识拓展:
虽然我们对土星有了一些了解,但其更深层的内部结构、环的确切来源以及其他未知现象等依然是个迷。因此,科学家们仍需要通过更多的观察和研究以揭开其面纱,但无论结果如何,人们对神秘土星的探索决不会停止。