提到土星,每個(gè)人都會想到它的行星環(huán)。事實(shí)上,土星除了土星環(huán)之外,還有一個(gè)非常顯著的特征。這是存在于土星北極的超級風(fēng)暴。但許多人只聽說過木星大紅斑,并不知道土星上也有一個(gè)巨大的風(fēng)暴。
極地風(fēng)暴在土星的北極比大紅斑更神秘,更令人難以置信的是,這個(gè)風(fēng)暴呈現(xiàn)出奇怪的六邊形。1980年,旅行者1號在穿越土星時(shí)發(fā)現(xiàn)了人類第一次在土星上觀察到的大風(fēng)暴。但因?yàn)槁眯姓?號的任務(wù)是飛出太陽系,所以返回的土星風(fēng)暴資料非常少。
所以,科學(xué)家們就沒有足夠的圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究了。
在2013之前,卡西尼探測器將飛越土星的北極。我們才再次解到了,這個(gè)詭異的風(fēng)暴。不管是地球上的颶風(fēng),還是木星上的大紅斑,這些風(fēng)暴都是圓形或橢圓形的,即使它們再大也是如此。但土星的這個(gè)風(fēng)暴是六邊形的。
這個(gè)六邊形風(fēng)暴隨土星的自轉(zhuǎn)一同旋轉(zhuǎn),在環(huán)繞北極的風(fēng)暴中,還伴隨著旋轉(zhuǎn)方向與六邊形云帶相反的小型漩渦。物理學(xué)家們感興趣的是這個(gè)奇怪的六邊形風(fēng)暴是如何形成的?為什么會如此穩(wěn)定?對此人們提出多種解釋,但至今仍無定論。 有人認(rèn)為六邊形星云的穩(wěn)定性可能與土星缺乏固體地形有關(guān),地球上的風(fēng)暴在遭遇地貌產(chǎn)生的摩擦后會被打亂,而土星實(shí)際上是一個(gè)龐大的氣體球,所以造成風(fēng)暴形態(tài)不容易變化。
2013年4月,NASA的卡西尼號土星探測器傳回了一張土星北極六邊形風(fēng)暴的高清照片。經(jīng)過精密的數(shù)學(xué)計(jì)算和推導(dǎo),天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn),這個(gè)六邊形風(fēng)暴的寬度在2.5萬公里以上,而地球的直徑只有12756千米,這意味著這個(gè)風(fēng)暴能夠并排放下4個(gè)地球,比木星上的大紅斑還要讓人震撼。在暴風(fēng)開始時(shí),被暴風(fēng)吞沒的地區(qū)面積總和相當(dāng)于30個(gè)地球的面積??ㄎ髂崽綔y器上發(fā)現(xiàn),風(fēng)暴中的風(fēng)速已經(jīng)達(dá)到了每小時(shí)322公里。那么,風(fēng)暴是如何形成的?它存在了多久,并將持續(xù)多久?現(xiàn)在還沒有解決這個(gè)問題呢!
有一個(gè)更可靠的推測是這樣的:這些風(fēng)暴的形成,與土星巨大的引力有關(guān)。關(guān)于為什么會有規(guī)則的六角結(jié)構(gòu),科學(xué)家們完全不知道。我們從1980年第一次發(fā)現(xiàn)土星風(fēng)暴到現(xiàn)在,它持續(xù)活躍了幾十年。即使是地球上持續(xù)時(shí)間最長的臺風(fēng),也只能維持一個(gè)月左右。我們很難想象是什么讓這個(gè)風(fēng)暴,存在了幾十年甚至更久。
事實(shí)上,如果仔細(xì)觀察,就會發(fā)現(xiàn)六邊形風(fēng)暴。有著極其復(fù)雜的構(gòu)造。它是一個(gè)至少由七層云霧組成的多級結(jié)構(gòu)。由云頂一直向上,一直延伸到300公里的高度。表面溫度極低的物體,如土衛(wèi)六或冥王星,也有云層分層。但沒有土星那么多,層狀結(jié)構(gòu)也比土星規(guī)則。
研究人員認(rèn)為:這些云霧分布的規(guī)律,很可能是由于垂直方向的重力分布所致。造成大氣密度和溫度的波動(dòng)而形成的,這一現(xiàn)象在其他星球上也能看到,包括我們的地球。區(qū)別在于這個(gè)區(qū)域的重力波,可能來自六角形風(fēng)暴本身,以及其周圍的噴流。不管是重力波還是噴流,其強(qiáng)度大且速度快于地球。不但如此,當(dāng)天從卡西尼探測器傳回的探測數(shù)據(jù)還表明,六邊形風(fēng)暴的一個(gè)角的高度位于土星的中高平流層,而另一個(gè)角位于云層的中低層。
所以這個(gè)六邊形風(fēng)暴,實(shí)際上,就像是是一座高聳的風(fēng)暴建筑物,垂直橫跨幾百公里。
為了更清楚地獲取這場六角風(fēng)暴的具體數(shù)據(jù),卡西尼號探測器上的其他探測輔助設(shè)備,都長期對著土星這個(gè)六邊形風(fēng)暴??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),卡西尼號的到達(dá)土星時(shí)剛好是土星的冬天。土星的北半球開始緩慢地形成許多風(fēng)暴漩渦。在這一過程中,土星北極的六角渦旋也變得越來越明顯。
作為一個(gè)規(guī)則的球體,科學(xué)家想從土星的南極,看看能不能發(fā)現(xiàn)一些有用的數(shù)據(jù)。但是令人意外的是,土星的南極卻是風(fēng)平浪靜的。由于根本無法實(shí)地考察,再加上卡西尼號的局限性。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)讓科學(xué)家們,根本無法解釋土星兩極之間氣候如此不對稱的原因。
六邊形風(fēng)暴的形成原因,我們現(xiàn)在也無從得知。科學(xué)家們只能通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù),提出一些合理的猜想。
在未來我們只有對土星進(jìn)行更加深入的探索,我們才能解開關(guān)于土星六邊形風(fēng)暴,甚至整個(gè)土星的秘密。
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