□作者: 木于

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　　卡西尼号土星探测器近日在土星上拍摄到了一个“大眼睛”。它其实是在土星南极上盘旋的飓风状漩涡。像这样拥有着被高耸的云层围绕的完美风眼的风暴，以前从未在其它行星上观测到。
　　通过风眼周围云层影子的宽度以及太阳的高度，可以判定云层的高度。投出影子来的云层比风眼中心的云层高30～75千米，这比陆地上的雷雨云高 2～5倍，比陆地上风眼周围的云层也要高2～5倍。之所以存在如此巨大的高度差是因为土星氢氦大气层要比地球大气层的密度低很多，因此在垂直尺度上有更大的延伸空间。
　　这个盘旋在南极上空的巨大风暴的中心即是南极点，也就是说，南极点是这个巨大极地风暴系统的风眼。就像地球上的飓风那样，这个南极风眼上空没有云，高耸的云层像一堵墙环绕在四周并将影子投射到中央风眼内。虽然在形态上有些类似，但我们现在并不清楚它跟地球上的飓风是否具有相同的形成过程。
　　在大多数照片里，极地风暴的中心都相当暗，这说明其上方存在着罕有的无云大气，而通常那里都会存在大量明亮的氨云。这个氨云层的极地空洞表现为这个飓风状风暴的风眼。罕见的暗云可能存在于这个深深的空洞的底部，使其看起来更加幽暗。
　　这个南极风暴显示出两个由中央环延伸出来的旋臂，旋臂的跨度约8000千米，远比地球上的飓风旋臂来的大。
　　眼状的云墙是地球上飓风的特征之一。太阳照射使海水温度升高，产生暖湿的水汽并不断上升。上升、暖湿的大气降低了气压，强风随即填充到这些低压区域，从而形成大量的云。地球的自转使云开始旋转。旋转的云形成了环状的飓风眼。
　　尽管并不知道是否所有潮湿空气的对流都能够像在地球上一样推动暴风的形成，但是这个拥有风眼以及旋臂的极地黑色飓风系统确是实实在在存在。这种独特的风眼状结构的云层之前还没有在地球以外的其他行星上发现。即使木星上比这个极地风暴大很多倍的大红斑也没有风眼，没有云墙，其中心相当的平静。
　　但是这个巨大的土星风暴又与地球上的风暴不同，因为它基本上锁定在土星南极区域，不像地球上的风暴那样到处飘移，而且它并不是在一个液态水的海洋上形成的。
　　科学家利用卡西尼号两个不同仪器拍摄的土星南极照片进一步分析了这个神奇的“大眼睛”。这些照片清晰地显示了盘旋在那里的一个飓风状的风暴，以及环绕在南极附近不同厚度的云层结构。不同波长下的影像揭示了这些跨度几万千米的云层的高度，这里所显示的四张黑白照片是由卡西尼号上的成像科学子系统拍摄的，红色和蓝色的照片则是由可见光与红外线制图分光仪拍摄的。照片所使用的拍摄波段分别为（由左至右，由上至下）460纳米，752纳米，728纳米；890纳米，2800纳米，5000纳米。
　　从左上角的这幅照片看，由于大气本身对波长为460纳米的蓝光上所产生的强烈散射作用，风眼并不是很明显。而在右下角最后一幅照片上，因为拍摄波长为5000纳米，其辐射源来自行星本身的热辐射，所以风眼显现的格外清楚。从这张清楚的热辐射照片来看，极地空洞相对来说的确是拥有较深的无云层。
　　在来自成像科学子系统的照片中，风眼看起来在波长为728纳米以及890纳米的甲烷气体吸收线上显得较为暗淡，只能看到最高的云层，这说明风眼中的云层较其周围的要深很多。这个效应在可见光与红外线制图分光仪所拍摄的照片中也很明显。
　　在5000纳米波段的照片上可以看到大量黑色的斑点，这些结构同2800纳米波段照片中的一些细节相关联，从而可以看出在土星南极地区，跨度达十几千米的对流活动出人意料的丰富。这些反常的对流活动可能与土星南半球目前所处的季节有关，土星南半球现在正处于夏季。未来几年的持续观测，当土星南极的季节由夏季改为秋季的时候，将会帮助科学家理解季节变化在推动土星南极地区大气变化方面的作用。
　　这些照片是2006年10月11日当卡西尼号距离土星340000千米时拍摄的。在原始图像中，成像科学子系统的分辨率为每像素17千米，可见光与红外线制图分光仪的分辨率为每像素174千米。在这里，两者的图片都缩放到同样的尺寸以便观察。

文章作者:木于
责任编辑:skylook