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新的土星圖片顯示了季節的變化和它巨大的溫暖的極地渦旋的最后一瞥

發表于 2025-12-08 13:52:42 來源：桑間濮上網

卡西尼號的成像科學子系統(ISS)看到的2004年至2016年土星的日照變化。最上面一行顯示的土星圖片是從赤道的有利位置拍攝的土星(光環出現在側面)，并試圖顯示每張圖像中終結者的季節巨大極地位置，以表明它是變的溫的最如何隨時間變化的。最下面一行顯示的化和后瞥是赤道平面外的圖像，顯示了從南方夏季到北方夏季的渦旋過渡。由美國宇航局/JPL加州理工學院提供的新的顯示卡西尼號/國際空間站圖像編譯而成。鳴謝:uux.cn/地球物理研究雜志:行星(2023)。土星圖片DOI: 10.1029
（蜘蛛網eeook.com）據萊斯特大學：雖然英國一直在經歷溫暖的季節巨大極地秋季天氣，但一個行星科學家小組發現，變的溫的最土星的化和后瞥北半球夏末正在經歷冷卻趨勢，因為隨著秋天的渦旋到來，巨大的新的顯示行星規模的氣流已經逆轉了方向。
新的土星圖片觀測還提供了土星北極的最后一瞥，在北極開始消退到極地冬季的季節巨大極地黑暗之前，其巨大的溫暖漩渦充滿了碳氫化合物氣體。
這份行星際天氣報告是由來自JWST的萊斯特大學領導的團隊分析的新圖像，并發表在《地球物理研究雜志:行星》上。他們對這顆以冰環聞名的巨大外行星的季節變化提供了新的見解。
像地球一樣，土星也有軸向傾斜，并以同樣的方式經歷季節。然而，土星繞太陽一周需要30年，所以季節持續7.5地球年。兩個世界的北半球夏季現在即將結束。當地球在9月份前往北方秋分點時，土星在2025年前往北方秋分點，這意味著兩個行星的北極將迎來漫長的極地冬季。
萊斯特小組使用JWST上的MIRI儀器在紅外光下研究土星的大氣，這使他們能夠測量溫度，氣體豐度和從攪動的云頂到大氣中被稱為平流層的高區域的云。MIRI儀器將紅外光分解成不同的波長，使科學家們能夠看到行星大氣中豐富多樣的化學物質的指紋。
在這幅由MIRI觀測到的幾個波長組合而成的圖像中，來自北極的明亮熱輻射以藍色突出。由卡西尼任務首次觀測到的溫暖的1500公里寬的北極氣旋(NPC)，可以在北極看到。它被稱為北極平流層渦旋(NPSV)的更廣闊的溫暖氣體區域所包圍，這種渦旋形成于土星的春天，并持續了整個北半球的夏天。
這些是平流層高處的溫暖漩渦，在土星漫長的夏季被太陽的熱量加熱。隨著2025年秋分的臨近，北極平流層渦旋將開始冷卻，并將隨著北半球陷入秋天的黑暗而消失。
通過模擬中紅外光譜，科學家們注意到，在土星季節循環的這個特定點上，平流層溫度和氣體的分布與卡西尼任務在北部冬季和春季觀察到的分布截然不同。
土星有一個大規模的平流層環流模式，冬季溫度更高，乙烷和乙炔等碳氫化合物過剩，這表明富含碳氫化合物的空氣從上方下沉。空氣被認為在南部夏季中緯度上升，穿過赤道，然后下沉到北部冬季中緯度。
2022年11月拍攝的MIRI中分辨率光譜儀結果顯示，這種平流層環流現在已經逆轉，10點至40點之間在北部可以看到涼爽的平流層溫度和低碳氫化合物含量，這表明夏季貧碳氫化合物空氣的上升流，然后將流向南方。
來自萊斯特大學物理和天文學院的Leigh Fletcher教授說:“來自JWST的新數據的質量簡直令人驚嘆——在一組短暫的觀察中，我們能夠將卡西尼任務的遺產延續到一個全新的土星季節，觀察天氣模式和大氣環流如何響應變化的陽光。”
“JWST可以看到任何以前的航天器都無法看到的波長的光，產生了一個精致的數據集，激起了未來幾年的興趣。對土星的這項工作只是對所有四顆巨行星的觀測計劃的第一步，JWST正在提供我們過去從未有過的能力——如果我們可以從對一個單一世界的單一觀測中獲得如此多的新發現，想象一下等待我們的是什么發現吧？”
土星被選為JWST的早期目標，以測試其能力。萊斯特大學物理和天文學院的博士后研究員Oliver King博士解釋說，“因為它很大，很亮，旋轉，并在天空中移動，這給MIRI儀器的小視場帶來了挑戰——MIRI在任何時候都只能看到土星的一小部分，我們有使探測器飽和的風險，因為與JWST的通常目標相比，這顆行星太亮了。”
"觀測結果被分成三塊，從赤道到北極，然后向外延伸到環圈，形成最后一塊。"
弗萊徹教授補充說，“我們在8年多前就開始設計這些土星觀測數據，所以當第一批數據在2022年底著陸時，這無疑是職業生涯的一個亮點:萊斯特行星科學家團隊擠在計算機屏幕周圍，對新數據的質量感到驚訝，也許會啜飲一些起泡葡萄酒來慶祝。”
“如果沒有為土星計劃做出貢獻的更廣泛的專家團隊，尤其是太空望遠鏡的人們，他們在我們應對全新望遠鏡的所有挑戰時，忍受了我們無盡的疑問和問題，這是不可能的。”
“以前從來沒有航天器探索過土星北部的夏末和秋天，所以我們希望這只是一個起點，JWST可以在未來十年繼續卡西尼的遺產。”

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