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土星上季节变换时令人叹为观止的色彩  

2012-09-10 00:17:41|  分类: 自然科学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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土星上季节变换时令人叹为观止的色彩 - wuwei1101 - 西花社

美国国家航空航天局(NASA)发回一些令人最为震撼的土星全真彩色图片。图片显示出被最大卫星环绕的土星呈现出永恒的美丽色彩。

这组清晰的图片由美国国家航空航天局的卡西尼号航天器拍摄。过去的8年里,卡西尼号一直绕土星旋转。

土卫六泰坦星是太阳系中与地球最相像的天体之一。虽然只是一颗卫星,但比行星水星还要大。

这组图片还捕捉到了土星南北半球季节更替时的色彩变化。

从许多方面看,泰坦星,土星的最大卫星,是迄今为止,与地球最相像的天体之一。

泰坦星有厚厚的大气层和丰富的有机化合物,就像几十亿年前处于冰天雪地中的地球。当时,地球上还没有出现向大气中释放氧气的有机生命形式。

Saturn as we generally see it: NASA's most detailed images yet (below) can show us the colour diversity as seasons sweep the planet

土星在这里就像我们通常看到的样子。下一张图片是NASA发回的最细致入微的图片,向我们展示出每个季节降临时,土星上五彩斑斓的色彩。

Amazing images: Titan, Saturn's largest moon, measures 3,200 miles, or 5,150 kilometers, across and is larger than the planet Mercury

令人震撼的图片:土卫六泰坦星, 直径3200英里,合5150公里,是土星最大的卫星,比行星中的水星还要大。

Artist's concept: What Titan might look like from the surface - a rocky world with liquid lakes

艺术家的观念:土星表面看起来像一个有液体湖泊的岩质世界。

科学家们对泰坦星兴趣浓厚,因为泰坦星有大量活动大气层以及与地球类似的复杂的地貌形成机制。

这颗卫星被一层天然形成的黄色烟雾所包裹。令人遗憾的是,卡西尼号光顾前,这层黄色烟雾就已经使卫星表面变得模糊不清了。

从2004年以来,通过卡西尼号的观测,人们对这个独特星球的研究进入了一个全新的视野。

根据卡西尼号的观测,泰坦星的地表是由液态乙烷和液态甲烷(甲烷是天然气的主要成分)形成的河流湖泊冲刷而成的。就像地球上一样,河流湖泊形成云层,然后再以雨水的形式从空中降下来。

赤道一代以及低纬度地区是广袤的被风侵蚀了的富含碳氢化合物的深色沙丘。

泰坦星也可能会发生火山喷发,不过岩浆是液态水。

卡西尼号土星之旅期间,载有欧洲建造的惠更斯号探测器。2005年1月14日,惠更斯号探测器越过泰坦星烟雾笼罩的天空,登陆泰坦星。这是人类首次登陆外太阳系的星球。

惠更斯号探测器降落期间,对大气的成分以及风速进行了测算,并发回一系列难以置信的图片,显示出泰坦星由于流动液体侵蚀形成各种地貌的模式。

探测器在一个看似由圆形水冰卵石包围的泛滥平原上着陆。

随着任务的进一步推进,卡西尼号宇宙飞船将检测土卫六季节转换时大气层和地面上的一些征象。

飞船上的雷达和摄像系统将继续透过黄色烟雾,给我们拍摄发回更多土卫六地面高分辨率的图片,扩大我们对它的认识。

科学家们满心期待地等候着能有新数据传回,以证实这个巨大的卫星表面有液体海洋存在。

对这个神奇的地方进行的探测才只是个开始。通过卡西尼号和惠更斯号,我们将会看到,这个寒冷陌生同时又与我们自己的星球极为相像的泰坦星是一个崭新的世界。

根据卡西尼号透露出的关于土星的季节信息,土星上的夏天肯定比我们地球的夏天要棒!

卡西尼号轨道近期发生偏斜或倾斜,可以径直观测到土星及其卫星上的极地地区。因此,诸如极涡的景像也许只是一种可能。

8年前,卡西尼号刚登陆土星时,北半球正值冬天,看上去呈天青蓝色。

现在,冬天将要光顾土星的南半球,而夏天则要光顾北半球,颜色也在发生反转:蓝色逐渐从北半球退去,却成了南半球的底色。

卡西尼号的科学家最近报道说,其他照片中也能看到在土星大气中新发现的南极涡现象。

Saturn in all its glory: This image, taken in October 2004, shows the full scale of the planet, including its shadow stretching across the rings

极为壮观的土星图: 这张图片摄于2004年10月,显示出土星的全貌,包括穿过土星环的阴影部分。

卡西尼号的可视光摄像仪从3月27号以来,发现泰坦星南极上空分离出的云雾中有一处浓密的黄色云团。

卡西尼号的可视红外测绘波谱测定仪在3月22日时通过红外线波长测定发现南极上空的积聚云团。

7月27号飞越泰坦星后,卡西尼号发回一张引人注目的照片和一个视频资料,显示南极涡比泰坦星旋转的快。今天发布的四张照片拍摄于2012年5月,6月和7月。

在卡西尼号探测土星的剩余时间里,科学家们盼望看到更多新的类似泰坦星南极涡现象、时间流失和季节变化等征象的照片。

卡西尼号成像研究小组位于科罗拉多州博尔德空间科学研究院。成像小组负责人卡洛琳·波柯(Carolyn Porco)说,“卡西尼号从8年前起到现在一直在轨道上运行,尽管我们不知道它在接下来5年里会给我们发回什么数据,但我们确信不管发回的是什么都会令人叹为观止。”

加利福尼亚州帕萨迪纳国家航空航天局喷气推进实验室的项目代理科学家阿曼达·亨德雷克斯(Amanda Hendrix)说,“借助卡西尼号携带的仪器,体验到土星星系上的季节性变化。这真是太奇妙了。”

“我们在图片数据中看到的一些变化,尽管其中有一些就像时间量程上的钟表机械装置一样在有规律地发生,但仍有许多变化是完全没有预料到的。感觉土星上的每一刻都令人很激动啊!”

Saturn's rings obscure part of Titan's colorful visage in this image from NASA's Cassini spacecraft

NASA卡西尼号航天器发回的图片中,土星环遮住了泰坦星部分艳丽的容貌。

这张图片(上图中)传达出的信息:土星环

在这张NASA卡西尼号航天器发回的图片中,土星环遮住了土卫六泰坦星部分艳丽的容貌。

在土卫六南极,可以看到一个极涡──大气中有一团涡旋状气体环绕着极地区域。 2012年这个现象首次出现在泰坦星大气中。

图片中土卫六北部可见大气层包括北极极冠,状如一顶烟云帽子,颜色比其它部分的大气层要深,在接近卫星顶部区域可以看到。

土星投射下的阴影使土星环的部分区域在中央部分显得颜色较深。

然而,通过土星环中部阴影区域的卡西尼环缝可以看到被照亮的割裂成条纹状的泰坦星。

该图的视角是:从土星环平面上方向土星环北部太阳照亮的一侧观望。

这些照片用红色、绿色和蓝色滤光器拍摄并合成后形成现在的本色面目。

这组图片摄于2012年5月16日,由卡西尼号航天器上窄视角照相机在距离泰坦星190万英里(相等于300万公里)的位置拍摄而成。图像比例尺为每像素等于11英里(合18公里)。

下图传达出泰坦星中颜色较深一侧的信息

从许多方面看,泰坦星,土星的最大卫星,是迄今为止发现的与地球最相似的星球之一。

厚厚的大气层和丰富的有机化合物,使泰坦星看起来像几十亿年前的那个冰冻版的地球。当时,地球上还没有向大气中释放氧气的有机生命形式。

一团自然形成的橘黄色的光化烟雾包裹着泰坦星,在卡西尼号造访之时,这团烟云令人遗憾地遮住了泰坦星的表面。

从卡西尼号航天器,向泰坦星黑暗的一侧望去,可以看到太阳光通过泰坦星大气层边缘散射下来,形成一个有色光环。

在这张图的顶部可以看到泰坦星的北极极冠,在图的底部则可以观察到似乎有南极涡现象出现。

这张图的视角是泰坦星面向土星的一侧(泰坦星直径3200英里,合5150公里)。泰坦星正北,向右偏转9度。

这组图片于2012年6月6号由卡西尼号宽视角照相机在距离泰坦星13.4万英里(合21.5公里)处拍摄。图像比例尺为每像素等于8英里(合13公里)。同样,这组图片也是通过滤光器产生的本色面目。

NASA's Cassini spacecraft looks toward the night side of Saturn's largest moon and sees sunlight scattering through the periphery of Titan's atmosphere and forming a ring of colour

卡西尼号航天器朝土星的最大卫星黑暗的一侧望去,可以看到太阳光通过泰坦星大气层边缘散射下来,形成一个有色光环。

Saturn has countless moons - at least 24, with dozens if not a couple of hundred smaller bodies in orbit. Seven of the moons are substantial, and in this image three of them can be spotted

土星有无数的卫星,其中至少有24颗卫星的轨道上还有许多较小的星体,这些较小的星体即使没有几百个,也得有好多个。有7颗卫星个头较大,这张图片中,可以看到其中的三颗。

土星马赛克

卡西尼-惠更斯号飞船于2004年10月6日在距土星约为390万英里(630万公里)处,用了两个小时,总共抢拍了126张照片,由此镶嵌成这张土星马赛克。卡西尼号的4年任务是探索这个环状星球。


土星和它的卫星

目前已知,土星有48个卫星。其中的两个在此环形星球的照片上依稀可见。右上角的是土卫一,在它上面的一边上,有着一个巨大陨石坑;底部的是土卫三,上面有一个巨大的、称为伊萨卡峡谷的裂谷带,它几乎占了该卫星绕行路线的四分之三。


土星云系统

由土星内部的热发光从下面所照亮,星球云系中的空地显得好像是白色的珍珠。这些空地的规律性表示它们可能显示了一个巨大行星波。


土星的环

存在着不同凡响的环包围了土星这个星球,并向外扩展了数十万公里。这些环,有成千上万个,是由数十亿个冰和岩石的粒子所组成,这些粒子被认为是彗星、小行星和粉碎卫星的碎片。


土星的北极

在这张2006年所拍摄的照片中,六面特征体包围了土星的北极。在20世纪80年代初就首次观察到这个六面体,由此可以证明这种特征体,不管它是什么,寿命是很长的。这张照片利用了土星的热发光所拍摄,因此具有红色的色彩。
土星的辉光

由卡西尼飞船所摄取的这张伪彩色图像中,土星的环呈现蓝色。土星的北半球的明亮度大约是南半球的两倍,因为在土星的高空,北半球的微粒的普遍程度只有男半球的一半左右,而这些粒子有力地阻止了土星发光,这样才使北半球看起来更为明亮。


土星环,北纬

卡西尼号飞船用红外线在高出行星北纬度的有利位置调查土星的扩展环系统 。木星,天王星和海王星也有环,但土星的环,是迄今为止规模最大,最为壮观的。


土星云

云层在土星上打漩涡,土星是太阳系中第二个大行星。就像比它更大的邻居-木星一样,土星也是气体行星,主要由氢和氦所组成。它的磁场的强度是地球的578倍以上。


土星的北半球

这张由于2004年12月拍摄天然彩色照片中,土星的北半球看上去好像是蓝色的。在卡西尼号4年的土星之旅,它将完成环绕土星74次和飞越土卫六44次的轨道运行。


土星的卫星——土卫一

在土星的卫星土卫一上,巨大的赫歇尔陨石坑跨越了80英里(130公里),占据了这个卫星整个表面的三分之一。陨石坑中间的峰值大约有珠穆朗玛峰一样高。陨石坑所产生的影响,几乎可以摧毁整个的土卫一。

土卫六的光环

有一个光环包围着土卫六,土卫六是土星的最大卫星。土卫六上有大气层,几乎完全氮所组成。向上扩展到大约370英里(600公里),进入太空,其厚度是地球的大气层的10倍。

土星的极地确实闪烁着绿色极光。

这些新图片展现了土星超过两天时长的极光,它们也帮助了科学家们理解是什么驱使了一些太阳系中最令人印象深刻的闪光秀。

这些伪色图像是由卡西尼号飞船在2008年11月11日摄取的65张单一照片拼合而成。

科学家们希望对土星极光的研究可以得到更多关于我们自己的南北极光的信息。

这张图片就是由卡西尼号上的光谱仪在2008年11月11日摄取的65张单一照片拼合而成。在南极闪光的绿色部分就像地球的南极极光一样。

这张图片就是由卡西尼号上的光谱仪在2008年11月11日所摄取的65张单一照片拼合而成。在南极闪光的绿色部分就像地球的南极极光一样。

图像以及一个视频只是这项新研究的一部分,这项新研究所获取的所有土星极光图像目录是由卡西尼号上所搭载的可见光及红外光谱仪(VIMS)所摄取。

这些新的伪色图片展示了土星南极闪现出超过20小时的绿色极光,而这段时间相当于土星的两天。

在NASA的喷气推进实验室中,卡西尼工程科学家琳达 斯皮尔克说:“像这样对土星极光的详细研究可以帮助我们理解我们地球上的极光是怎样产生的以及磁力圈与最顶层大气圈之间的互相作用。”

土星极光的产生过程与地球南北极的极光极为相似。

这四张图片显示了土星极光随时间的变化

太阳风中的粒子被土星的磁场所俘获带到行星的两极,在那里这些粒子与大气层顶部的带电气体相互作用并发出光。

然而在土星上,极光也有可能是在土星的卫星运动到土星的等离子层并填补磁层时由产生的电磁波产生。

卡西尼号所得到的数据会于今天呈现在在罗马召开的欧洲行星大会上。

See Explanation. Clicking on the picture will downloadthe highest resolution version available. 卡西尼镜头中的土星、光环和泰坦

说明:土星光环究竟有多薄?它的厚度约为一公里,若以相对比例而言,要比剃须刀的刀片薄上许多倍。沿光环平面拍摄的照片有时能将这种纤薄度展现得充满戏剧性效果。日前,正在土星轨道飞行的卡西尼飞船又拍下了另一张此类照片。上图是以红外偏振光拍摄于一月中旬。靠近中的土卫六(泰坦)正处于纤细的光环上方。而投在土星表面的光环阴影表明,太阳正位于光环平面的上方。如果仔细观察,还可以看到最右端处小一些的月亮——土卫二(恩克拉多斯)。卡西尼是人类首次向土星轨道派出的使者,将在此执行任务,直到2017年。

 

土星的这颗卫星发生了什么?没什么——土卫五刚好部分隐藏在土星环后面了。四月,绕土星运行的机器人卡西尼号土星探测器拍了这张横穿太阳系最有名的环的窄角照片。前景可见的环包括外面薄薄的F环和在它里面宽得多的A环和B环。尽管看起来是漂浮在土星环之上,土卫十其实在它们后面很远的地方。土卫十是土星小卫星之一,据测直径只有180千米左右。离相机更远处是被重度撞击的土卫五,直径1500千米比土卫十大得多的卫星。土卫五顶部只能透过环缝看到。卡西尼任务期限已经被延长到2017年,以在其季节变换时更好地研究这个复杂的行星系统。


科学家第一次通过“旅行者”号太空飞船拍摄的图像看到这些略显楔形、由微小颗粒组成的转瞬即逝的云团,他们将其称之为“轮辐”。之所以把这些土星B环上小云团称为“轮辐”是因为他们看上去很像自行车车轮上的辐条。那些细小的微粒带有静电,在地球上这种静电作用会使你手臂上的汗毛竖起,在土星环上这种静电力则使微小颗粒轻轻漂浮在环平面之上。科学家仍在通过分析NASA卡西尼飞船所拍摄的图像来研究这些微粒是如何充满了静电荷的。

这幅图像左侧的画面是旅行者2号飞船1981年8月2日拍摄的照片,右侧是卡西尼飞船2008年11月拍摄的。

土星上的无线电信号源

欢迎来到KSAT广播站,该广播站正在从土星的极地进行广播。多年来,科学家们对这个光环行星散发出的无线电脉冲信号的强度感到困惑。他们感到困惑,是因为他们不能在已知的现象中找到跟这种脉冲相关的情况。11个小时的间隔接近土星的转动速度,但是并不正好匹配,因此土星的磁场不是信号源。科学家们在无线电信号的强度和太阳风的变化之间也未能找到任何联系。目前,研究人员审查了来自哈勃太空望远镜和“卡西尼”号太空船的五年间的图像资料,他们说找到了线索。“卡西尼”号太空船是环绕土星及其卫星的探测器。在即将出版的《地球物理学研究快报》上,一个研究小组报道说,无线电信号的变化跟土星极光的强度正好一致。然而,这个情况的透露并不能揭示该谜团。因此,科学家们已经开始寻找极光变化的原因。一种最主要的可能性是:土卫二的粒子释放。

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