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土星神秘六邊形渦旋之謎終於解開:高速氣流遭風衝撞

北京時間9月25日消息,土星北極的巨大六邊形渦旋已經困擾了科學家近三十年,近期的研究結果顯示,這一難題有望得到解答。這個奇特的六邊形結構的旋轉動態如圖所示。該渦旋位於土星北極上空,旋轉速度與土星的自轉速度相同,其寬度超過32190公里

在近30年時間裡,科學家一直對土星北極的這個巨大渦旋困惑不已。根據卡西尼號的探測結果,研究者發現渦旋延伸到了土星大氣層的深處。

這張假彩色圖片顯示的是圍繞土星北極旋轉的巨大六邊形渦旋。根據近期一項計算機模擬的研究結果,這一奇景可能是土星大氣層深處的風在雲層水平上衝撞高速氣流而形成的。

卡西尼號為科學家提供了這個巨型六邊形渦旋的近距離特寫,並呈現了它的真實色彩。

其他圖像顯示,該六邊形渦旋的旋轉速度與土星自轉速度相同,同時還發現有一個高速氣流隨著其軌跡自西向東以354公里的時速旋轉。

為了解釋這個渦旋為何呈現六邊形,科學家提出了許多假說。新近的發現結果或許會幫助他們了解土星濃厚雲層下發生的一切。

北京時間9月25日消息,土星北極的巨大六邊形渦旋已經困擾了科學家近三十年,近期的研究結果顯示,這一難題有望得到解答。

該六邊形渦旋的寬度約為2萬英里(約合32187公里),旋轉速度與土星繞軸旋轉的速度相同。目前,科學家認為該渦旋是由風的運動所導致。與地球極地的高速氣流相似。土星極地周圍的高速氣流在雲層水平上自西向東圍繞北極運動,遭到下方的風衝撞之後,形成了六邊形的形狀。

天文學家稱,這些發現提供了關於渦旋形狀的“簡單”解釋。相關研究結果發表在《天體物理期刊通訊》(Astrophysical Journal Letters)上。

論文作者、新墨西哥礦業及科技學院的行星物理學家Raúl Morales-Juberías稱,渦旋形狀形成的關鍵是高速氣流的高度。Raúl Morales-Juberías及其同事構建了土星北半球大氣層的計算機模型,觀察風在不同水平上的行為。“以往的數值和實驗室模型工作在模擬該六邊形的部分特徵上取得了成功,但並不是全部,”研究人員稱,“我們呈現的數值模擬顯示,淺層氣流的不穩定性能夠形成緩慢移動的平衡狀態,與土星北極發現的六邊形在形態和相速度上非常接近。我們還發現,在匹配六邊形渦旋的特徵,尤其是漂移率和形狀鋒利度時,模型底部的風與雲層水平上的風一樣重要。”

20世紀80年代早期,美國航空航天局(NASA)的旅行者號探測器飛掠過土星,拍下了這一六邊形渦旋的圖片。不過,直到1988年,科學家才第一次從圖片中發現這一現象。之後,NASA的卡西尼號獲得了該渦旋的近距離彩色圖像。

熱力學圖像顯示,該渦旋向下延伸了97公里,到達了土星大氣層的深處。不過,科學家依然對渦旋的形狀如何形成感到困惑,因為它似乎不會受到季節變化的影響。對此科學家提出了許多解釋。舉例來說,地球上的水體漩渦有時候會產生幾何形狀的渦旋。還有人提出,這個渦旋是土星大氣層深處“羅斯貝波”的例證,由於高速氣流圍繞北極運動,使羅斯貝波出現垂直擴散。

新的研究結果則發現,高速氣流下方的風或許是渦旋幾何形狀的成因,正是這些風與高速氣流的碰撞,導致渦旋呈現六邊形。

研究人員稱,這一結果能夠解釋為什麼六邊形渦旋沒有受到季節變化的影響。研究者希望,通過對六邊形渦旋運動的研究,可以更深入了解隱藏在土星上層大氣層下方的風活動。Morales-Juberías教授說:“通過一個非常簡單的模型,我們已經可以將這個六邊形的許多特徵匹配起來。”

阿波羅網責任編輯:于飛 來源:新浪科技 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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