2013年3月31日 星期日

[數碼新聞]太陽系壯觀極地渦旋:土星渦旋呈現完美六邊形

土星上的六邊形


  新浪科技訊 香港時間3月31日消息,據美國《連線》雜誌網站報導,金星是地球的近鄰,科學家們很早就知道在其南極上空長期存在一個巨型氣旋結構。而最新的一項研究顯示這一氣旋結構的複雜性和難以預測性可能遠超此前的想像。這項研究工作對金星上空的這一結構進行了更為詳盡的考察,有關結果發表在了3月24日出版的《自然‧地球科學》上。

  金星擁有極為濃密的大氣層,其主要成分是二氧化碳,這樣的結果是在其近地表附近的大氣壓強高達90倍地球標準大氣壓,另外其地表的溫度也是高的驚人,達到450攝氏度,連鉛都能被熔化。金星的自轉非常緩慢,金星上的一天相當於地球上的243天,但是金星的大氣氣流流動卻快的驚人,達到360公里每小?保��恍枰?4天時間便可以繞金星運動一週。此前的衛星觀測已經發現在金星的南北兩極上空都存在擁有兩個中心的S狀渦旋結構。

  金星的極地渦旋是一個存在於金星兩極地區上空的巨型氣旋結構。觀察顯示幾乎任何一個擁有可觀大氣層的太陽系行星或衛星都能在其極地地區上空形成此類結構,其中包括地球。這種氣旋結構與行星大氣相互作用,產生長期的混沌結構。這樣的結果,至少在地球上,會對氣候環境塑造以及臭氧層缺失機制產生重要影響。

  由於金星並非太陽系中唯一一顆擁有劇烈大氣動盪的行星,以下這一圖集對行星大氣中的渦旋結構進行一次粗略的盤點:

  1 土星上的六邊形


土星上的六邊形

  這是土星北極上空的極地渦旋,它一個最讓人驚奇的特徵便是它不規則的外形:它看上去幾乎就是一個完美的六邊形。正如這張由卡西尼探測器在紅外波段拍攝的照片所展示的那樣,這一結構幾乎從土星北半球北緯78度附近一直延伸開來。這個巨大六邊形的每一邊邊長都在1.38萬公里左右,這稍稍超越了地球的直徑。在土星南極上空同樣存在一個渦旋結構,但是那個渦旋就沒有顯示這種奇特的六邊形形狀。

  2 混沌的金星渦旋結構
混沌的金星渦旋結構

混沌的金星渦旋結構

  借助歐洲空間局的金星快車探測器,天文學家們得以對金星南極地區上空的渦旋結構開展仔細觀察。這一幾乎是永久性的渦旋結構高度約20公里,這一高度超過地球上最高的山峰──珠穆朗瑪峰海拔高度的兩倍以上。觀察顯示這一巨型氣旋在金星極地地區上空做紊亂運動。科學家們已經找出了這一渦旋結構圍繞運轉的兩個中心,這兩個中心位於不同的高度上,它們相互之間獨立運動,並不顯示特定的模式。這樣的情況和其它行星上的不同,以地球為例,這種極地渦旋結構要比金星上的情況穩定得多。

  這裏呈現的一系列圖像展示的是金星南極地區上空不斷髮生改變的渦旋結構。上欄展示的是63公里高度上金星雲層的每日變化情況,下欄所展示的則是42公里高度上金星雲層的每日變化情況。

  3 土星之眼
土星之眼

土星之眼

  土星的極地渦旋結構可能是整個太陽系中最為狂暴的。這張照片由美國宇航局卡西尼探測器拍攝。

  4 地球的極地渦旋
地球的極地渦旋

地球的極地渦旋

  地球也有兩個基地我選結構,分別位於南極和北極上空,深度跨越地球的對流層和平流層。這種渦旋結構在冬季達到最大強度,從而讓西向盛行風來勢兇猛。在北極地區,這一巨大極地渦旋的中心位置位於俄羅斯西伯利亞東北部地區以及加拿大海岸外巴芬島上空。

  在南極地區,極地渦旋結構相比北極地區要穩定的多,期旋轉中心位於南極羅斯冰架附近。大氣中的氮氧化物與氯氟烴物質相互作用,造成南極地區上空臭氧層的嚴重損失,乃至形成臭氧層空洞。

  5 木星的北極渦旋
木星的北極渦旋

木星的北極渦旋

  這是美國宇航局卡西尼探測器於2000年飛越木星附近時拍攝的圖像,照片中可以看到一個地球大小的木星北極渦旋結構。

  6 火星上的小型渦旋
火星上的小型渦旋

火星上的小型渦旋

  儘管火星的大氣層非常稀薄,然而火星極地仍然可以出現一些小型的渦旋結構,比如在這張1999年哈勃望遠鏡拍攝的圖像上的這張。這一渦旋懸浮於火星北極地區上空,直徑超過1600公里。看上去這一系統中所含的沙塵較少,因此很有可能是由水汽成分形成的。

  7 土衛六大氣渦旋
7 土衛六大氣渦旋

土衛六大氣渦旋

  甚至一些太陽系中的衛星也能擁有渦旋系統。這裏所展示的是土星最大的衛星──土衛六的極地渦旋。這張照片上所展示的這一渦旋結構存在於土衛六南極地區上空。該渦旋結構形成於2009年,當時正值土衛六逐漸迎來初冬。(晨風)



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