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土星上的大眼楮
（2007年03月28日 15:28）
來源︰《太空探索》
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□作者: 木于
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卡西尼號土星探測器近日在土星上拍攝到了一個“大眼楮”。它其實是在土星南極上盤旋的颶風狀漩渦。像這樣擁有著被高聳的雲層圍繞的完美風眼的風暴，以前從未在其它行星上觀測到。
通過風眼周圍雲層影子的寬度以及太陽的高度，可以判定雲層的高度。投出影子來的雲層比風眼中心的雲層高30∼75千米，這比陸地上的雷雨雲高 2∼5倍，比陸地上風眼周圍的雲層也要高2∼5倍。之所以存在如此巨大的高度差是因為土星氫氦大氣層要比地球大氣層的密度低很多，因此在垂直尺度上有更大的延伸空間。
這個盤旋在南極上空的巨大風暴的中心即是南極點，也就是說，南極點是這個巨大極地風暴系統的風眼。就像地球上的颶風那樣，這個南極風眼上空沒有雲，高聳的雲層像一堵牆環繞在四周並將影子投射到中央風眼內。雖然在形態上有些類似，但我們現在並不清楚它跟地球上的颶風是否具有相同的形成過程。
在大多數照片里，極地風暴的中心都相當暗，這說明其上方存在著罕有的無雲大氣，而通常那里都會存在大量明亮的氨雲。這個氨雲層的極地空洞表現為這個颶風狀風暴的風眼。罕見的暗雲可能存在于這個深深的空洞的底部，使其看起來更加幽暗。
這個南極風暴顯示出兩個由中央環延伸出來的旋臂，旋臂的跨度約8000千米，遠比地球上的颶風旋臂來的大。
眼狀的雲牆是地球上颶風的特征之一。太陽照射使海水溫度升高，產生暖濕的水汽並不斷上升。上升、暖濕的大氣降低了氣壓，強風隨即填充到這些低壓區域，從而形成大量的雲。地球的自轉使雲開始旋轉。旋轉的雲形成了環狀的颶風眼。
盡管並不知道是否所有潮濕空氣的對流都能夠像在地球上一樣推動暴風的形成，但是這個擁有風眼以及旋臂的極地黑色颶風系統確是實實在在存在。這種獨特的風眼狀結構的雲層之前還沒有在地球以外的其他行星上發現。即使木星上比這個極地風暴大很多倍的大紅斑也沒有風眼，沒有雲牆，其中心相當的平靜。
但是這個巨大的土星風暴又與地球上的風暴不同，因為它基本上鎖定在土星南極區域，不像地球上的風暴那樣到處飄移，而且它並不是在一個液態水的海洋上形成的。 
科學家利用卡西尼號兩個不同儀器拍攝的土星南極照片進一步分析了這個神奇的“大眼楮”。這些照片清晰地顯示了盤旋在那里的一個颶風狀的風暴，以及環繞在南極附近不同厚度的雲層結構。不同波長下的影像揭示了這些跨度幾萬千米的雲層的高度，這里所顯示的四張黑白照片是由卡西尼號上的成像科學子系統拍攝的，紅色和藍色的照片則是由可見光與紅外線制圖分光儀拍攝的。照片所使用的拍攝波段分別為（由左至右，由上至下）460納米，752納米，728納米；890納米，2800納米，5000納米。
從左上角的這幅照片看，由于大氣本身對波長為460納米的藍光上所產生的強烈散射作用，風眼並不是很明顯。而在右下角最後一幅照片上，因為拍攝波長為5000納米，其輻射源來自行星本身的熱輻射，所以風眼顯現的格外清楚。從這張清楚的熱輻射照片來看，極地空洞相對來說的確是擁有較深的無雲層。
在來自成像科學子系統的照片中，風眼看起來在波長為728納米以及890納米的甲烷氣體吸收線上顯得較為暗淡，只能看到最高的雲層，這說明風眼中的雲層較其周圍的要深很多。這個效應在可見光與紅外線制圖分光儀所拍攝的照片中也很明顯。
在5000納米波段的照片上可以看到大量黑色的斑點，這些結構同2800納米波段照片中的一些細節相關聯，從而可以看出在土星南極地區，跨度達十幾千米的對流活動出人意料的豐富。這些反常的對流活動可能與土星南半球目前所處的季節有關，土星南半球現在正處于夏季。未來幾年的持續觀測，當土星南極的季節由夏季改為秋季的時候，將會幫助科學家理解季節變化在推動土星南極地區大氣變化方面的作用。
這些照片是2006年10月11日當卡西尼號距離土星340000千米時拍攝的。在原始圖像中，成像科學子系統的分辨率為每像素17千米，可見光與紅外線制圖分光儀的分辨率為每像素174千米。在這里，兩者的圖片都縮放到同樣的尺寸以便觀察。
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文章作者:木于
責任編輯:skylook
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