土星除了星环还可以怎样辨别？神秘的六边形纹样带你一探土星风采

土星神秘六角风暴背后可能隐藏着地下漩涡

【简介】：土星北极的六角风暴也是一个引人入胜的地方土星一号的标志，但这种奇怪的现象只发生在土星的北极。在一项新的研究中，一对研究人员调查了土星巨大气流的动力学，以弄清楚是什么行星流体动力学创造了这个神秘的结构。

土星环并不是它唯一的标志性特征。

在土星的北极也有一个六边形的标志性特征。这一特征最早是在1981年NASA的航海者2号宇宙飞船访问土星时被科学家发现的。土星的六边形很迷人，但也很奇怪：这种奇怪的现象只发生在土星的北极。在一项新的研究中，一个研究二人组调查了土星搅动气体的动力学，希望弄清楚是哪种流体动力学创造了这种神秘的结构。

去年，马萨诸塞州剑桥市哈佛大学地球与行星科学系的RakeshYadav和JeremyBloxham进行了为期一个月的计算机模拟，以了解土星六边形背后的物理学原理。

根据他们的论文，土星内部的大气流动在环状行星的北极附近产生大大小小的涡流。在土星赤道上方约60度处，强大的水平射流被这些涡流限制，形成了六边形的边缘轮廓。

插图：2013年7月22日美国宇航局卡西尼号太空船拍摄的土星北极的自然色视图，距离大约611,000英里（984,000公里）。(来源:NASA/JPL-Caltech/SpaceScienceInstitute)

Yadav说论文的一个要点是漩涡确实存在，但是它在云顶深处被搅动，所以它就像航海者二号当美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船任务飞越土星时，六边形漩涡几乎看不见。在航海者2号数据传回地球后，科学家们假设这些六边形可能是由地下气旋造成的，正如新研究表明的那样。

亚达夫表示，虽然卡西尼号在2004年至2017年期间对土星的观测帮助科学家们更多地了解了这颗行星的流体动力学，但当飞船没有发现它们存在的突出迹象时，地下涡流理论并没有太多立足点。

Yadav模拟了深层湍流可压缩对流，这种现象发生在厚厚的多层液体或气体物质底部，底部较热，顶部较冷。这种温差导致物质以循环方式上下移动。对流在自然界中无处不在，也是飓风和龙卷风的成因。

亚达夫说，这种现象就像有人将冷水倒入锅中，点燃炉子并开始加热水时发生的情况。当水将热量传递到较冷的表面时，锅底的热量会搅动水。

插图：这张gif，由卡西尼号成像相机获得的图像制作而成，是第一部用彩色滤镜展示土星六边形的电影，也是第一部展示从北极到北纬的土星六边形的电影，周围全貌70度。我们可以在六边形的左下角看到一个漩涡，但研究人员RakeshYadav和JeremyBloxham的新模拟揭示了可能正在形成六边形的无数不可见漩涡。（来源：NASA/JPL-Caltech/SSI/HamptonUniversity）

Yadav说他们捕捉到了单极六边形背后的物理原理，他们提供了一种新的可能性——在过去，土星可能在南极有一个六边形，而不在北极，或者它可能在每个极点都有一个六边形。

但是模拟并没有做出六边形；它产生了一个有九个边而不是六个边的有角物体。亚达夫说，他们的模拟背后的力学表明，几何特征背后存在地下涡流。“在不同的条件下，我们可能更容易得到六个面而不是九个面。''

计算机模拟运行起来具有挑战性，研究人员只能在可用参数范围内进行小规模研究。该论文报道了一个这样的案例，Yadav希望研究人员在未来运行更多案例，以更好地了解土星美丽的六边形印记。

BY：DorisElinUrrutia

FY：秋白

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