土星風暴

土星是太陽系中風最大的一顆行星，它被神秘的光環所包圍著。土星上的風速最快可達每小時1000英里以上。土星風暴開始於一塊巨大的烏雲，體積與地球差不多。土星風暴在其南北半球都有，但最強烈的風暴還是出現在赤道附近。2012年7月22日，美太空飛行器拍到土星強大風暴，持續約200天。

基本介紹

• 中文名：土星風暴
• 類別歸屬：天文氣象
• 行星歸屬：土星
• 風暴大小：體積與地球相近
• 速度：每小時100英里以上
• 活動周期：1周左右

形成條件

土星風暴開始於一塊巨大的烏雲，這塊烏雲的體積與地球差不多

。土星風暴被認為是近似對地球雷暴與無線電噪聲生產在高壓閃電放電。當風暴開始時，被風暴吞沒的地方面積加起來相當於30個地球那么大。據天文學家們的計算，土星風暴的移動速度約為每秒450米，這一速度是地球上噴氣式飛機速度的10倍，比木星表面的風暴還要快上3倍。

在地球上，風暴一般只持續數周時間，在成熟後就逐漸衰弱下去，不會再從周圍環境中獲取新的能量。而在土星和其它巨行星上，風暴通常可以可以持續數月、數年，甚至幾個世紀。而且它們通常不是逐漸衰弱下去，而是以合併的形式結束其旅程。

在土星上風暴是在整個星球是以環形的路線移動的。在土星的夏天，熱空氣會向著相反的方向運動，在一定的高度上變得極不穩定，由於其中氨的含量較大，最終會形成冰狀的結晶體。

探測發現

到達土星之前三個月，卡西尼號土星探測器目睹了土星表面兩個大風暴併合成一個大風暴全過程，這是人類第二次在這個帶環大行星上看到這一種現象。

這兩個風暴直徑大約1000公里，相對於土星內部的自轉而言，它們都在向西移動，經過約一個月後，在2004年3月19－20日間合併成了一個新的大風暴。

北面的那個風暴移動速度大約是南面那個風暴的2倍，分別為11米/秒和6米/秒。它們就象高速公路上的兩部汽車相互追趕，並在合併中沿著反時針方向旋轉。這與地球南半球颶風的旋轉方向正好相反。

土星風暴

3月20日，就在併合之後不久，新形成的風暴在南－北方向是拉長的，兩端各有一個亮的雲點。兩天之後，新風暴的形狀越來越圓，原來的兩個雲點向周圍擴散變成了一層暈。

11月27日，土星北極附近出現風暴漩渦雲，距離土星大約40萬公里的美國宇航局“卡西尼”探測器拍攝到這一過程。

卡西尼探測器在土星極地拍攝到類似氣旋的風暴，由於土星較長的冬季北極處於黑暗之中僅能在紅外波段下觀測到。當土星緩慢環繞太陽運行，光線將最終抵達土星北極。

卡西尼探測器於1997年發射，自2004年以來一直環繞土星系統運行。

巨型風暴

2010年5月23日，正在土星軌道運行的美國宇航局卡西尼號探測器和歐洲南方天文台的地基大型望遠鏡正在追蹤土星北半球出現的一個特大型風暴的發展動向。這個風暴規模罕見，席捲土星全球。

卡西尼號探測器搭載的無線電和等離子波科學設備首先探測到土星大氣深處存在一個巨大的湍流，隨後在2010年12月份，地面上的業餘愛好者們相繼觀測到土星大氣表面出現一個巨大的風暴。隨著其強度增加，這個風暴逐漸發展成為一個力量驚人的雷暴雲團。這個風暴在土星動盪的大氣中形成了一個直徑超過3000英里(約合5000公里)的暗色漩渦，規模幾乎和木星上的大紅斑相當。

這種劇烈的動盪擾動了土星原本相對平靜的平流層，形成一塊相對溫暖的區域，在紅外波段看起來非常明亮，就像是一座星際燈塔。有關這項研究的詳細論文將發表在本周出版的《科學》雜誌。

雷·弗萊徹(Leigh Fletcher)來自英國牛津大學，他是這項研究的第一作者，同時也是卡西尼項目組的成員。他說：“地球上的任何風暴都不能和這個風暴系統相提並論。這樣大規模的風暴是罕見的。在土星上，這樣規模的風暴自從1876年有記錄以來只觀測到6次，最近的一次還是在1990年。”

這也是首次當風暴發生時在土星軌道上恰好有一艘人類的探測器，這也使它成為首個被在軌的宇宙飛船近距離仔細考察的土星風暴。除此之外它還是首個被從熱紅外波段進行研究的土星風暴，在這一波段土星的熱輻射特徵能讓科研人員了解其大氣溫度分布，風速以及化學組成情況。

土星風暴

位於智利帕拉那山的歐洲南方天文台甚大望遠鏡(VLT)和卡西尼探測器的合成紅外光譜儀(CIRS)小組通力合作，獲取土星大氣表面的溫度數據。

格林·奧頓(Glenn Orton)是美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的科學家，也是這一論文的合著者。他說：“我們的這次觀測顯示此次風暴事件對土星大氣層產生了嚴重的影響，發生了能量和物質的遠距離輸送，並導致大氣環流模式的改變。這進一步引起了高空噴流和巨大漩渦結構的出現，也打亂了土星正常的季節轉變。”

根據測量數據，研究人員們認為這次的風暴是土星有觀測以來出現的最強烈的一次，這讓他們很吃驚。這個風暴的起因僅僅是一次發生在土星深層大氣的常規擾動，但是後來卻穿破上覆的大氣和雲層，進入平流層並發展成了一次規模空前的劇烈風暴。

布里吉特·亨茨曼(Brigette Hesman)是美國馬里蘭大學的科學家，也是卡西尼合成紅外光譜儀(CIRS)小組成員。他說：“在地球上，民航班機一般會選擇在平流層中飛行以避免受到天氣影響。但如果你是在土星上空飛行，那么這個風暴就實在升的太高了，飛機沒辦法避開它。”

這場風暴之劇烈，還有其他數據可以說明問題。比如，由於它從土星大氣層下方各個層面捲起來的物質，土星上層大氣的化學成分出現了變化。卡西尼合成紅外光譜儀的觀測數據中可以發現乙炔和磷化氫含量的明顯改變。這兩種化學物質經常被用作土星大氣運動的示蹤劑。在另一項獨立的研究中，噴氣推進實驗室(JPL)的凱文·巴恩斯(Kevin Baines)領導下的卡西尼可見光與紅外成像分光設備(VIMS)小組獲取的數據分析確認了這次風暴正在捲起大量的深層物質，其中包括將數倍於任何以往風暴情況的氨捲起，送至高層大氣。

卡西尼探測器是一個美國宇航局和歐洲空間局之間，以及義大利航天局的合作項目，於1997年10月發射升空，於2004年7月成功進入土星軌道開展考察工作。整個項目由美國宇航局噴氣推進實驗室負責管理。

六邊形風暴

美國國家航天航空局的卡西尼土星探測器於1997年升空，一直在努力探索土星的種種秘密，預計它將於2017年通過與土星相撞終結使命。在工作期間，卡西尼號一直在對土星及其大氣、光環、衛星和磁場進行深入考察，2012年3月，探測器曾發現土衛四上存在氧氣。
從2009年8月開始，太陽光開始照射到土星的北半球上，這給了卡西尼探測器對土星北半球展開調查的機會。2012年間，美國國家航天航空局便公布了一組來自土星北極地區的風暴照片，可以看到，照片中土星風暴竟呈神秘的六邊形。
太陽系的所有行星中，這個巨大的“六邊形”風暴系統可謂獨一無二。從土星的北緯70度開始一直在北極點都是這個巨型風暴的統治區域。從圖中可以看出這個巨型風暴的中心有著明顯的漩渦狀結構，邊緣呈現明顯的六邊形，寬度大約為3萬公里左右，卡西尼探測器的調查結果發現風暴內風速已達到每小時322公里。這是太陽系內罕見的超級風暴，其最大的類似颶風的渦流直徑達到了3500公里，是地球上已知最大颶風的兩倍。
行星學家認為，這是一個波動劇烈的高速氣流。因為與地球不同，土星是一顆氣體行星，上面沒有阻礙氣候模式變化的地面景觀，這便意味著，這個“六邊形”風暴系統可以在土星表面盤旋很長時間。地球上一次典型的颶風大概能持續一周時間，但土星上的這個風暴系統應該可以持續數十年，或許數個世紀。
此外，該六邊形風暴中還出現了許多較小的六邊形風暴。
科學家懷疑，此六邊形風暴的形成與土星北半球的地形有關。另外，科學家還發現，地球上南極臭氧空洞形成的封閉區域，與土星的六邊形風暴也有些相似—在地球上的冬季，可破壞臭氧層的化學反應發生後，形成的急流可阻止外面的臭氧對空洞進行補給—土星六邊形風暴中央有些空洞，土星大氣中的氣溶膠也無法進入這些空洞中。

持續百天

2012年7月23日，美國宇航局卡西尼號飛船拍到了土星出現的迄今為止最大的風暴。隨後，該機構公開了這些不可思議的照片。

照片上明亮的藍色斑點顯示出一個強大雷擊

科學家表示，他們看到這些照片時大吃一驚。照片中位於巨大風暴下明亮的藍色斑點顯示出強大的閃電。美國帕薩迪納市加利福尼亞理工學院的尤利婭娜-迪尤迪娜說，他們事先並不知道會有這樣的發現。她表示：“我們並沒有想到在土星的白天半球能看到閃電，因為通常只有在夜晚半球才能看到這種天氣現象。事實上，卡西尼號能探測到的閃電就表明它非常強烈。” 2011年3月，土星爆發過類似風暴。當時，這個太空飛行器觀測到一個巨大風暴出現在土星上，同時發現了閃電。

從照片右上角可以看到，巨大風暴產生雷擊

研究人員在這個太空飛行器主相機上的一個藍色濾光鏡記錄下這些閃光後就能確定閃電位置。然後，科學家把這個藍色色調放大，就可以確定雷擊的大小和位置。這些研究人員發現，卡西尼號這次記錄下的雷擊非常強大。

這些看得見的雷電閃光所產生的能量在一秒鐘後能迅速達到約30億瓦，相當於地球上一些迄今記錄在案的最大最強的雷電閃光。科學家說，根據卡西尼號的記錄，這個閃電穿越的地區長達100英里(約合160公里)。這個太空飛行器共發現了8個雷電閃光。

拍到驚人閃電的卡西尼號藝術概念圖

造成這個強大雷擊的風暴是土星迄今記錄在案壽命最長的，從2010年12月開始，持續了令人難以置信的200天，於2011年6月底結束。它進入頂峰時將土星完全包裹。

1997年卡西尼號由美國宇航局發射升空，從2006以來一直繞土星運行。它的最新任務有望持續到2017年。卡西尼號軌道飛行器項目科學家琳達-斯皮克表示：“在過去8年裡，土星大氣不斷發生變化。我們很想看看接下來會發生什麼。”

近日美國宇航局的卡西尼號探測器在土星北極地區拍攝到一個巨大的風暴系統，事實上這一風暴系統已經存在數年之久。根據美國宇航局此次公布的圖像和視頻來看，這個風暴系統的風暴眼直徑達到2000公里，這相當於地球上最強大颶風風暴眼大小的20倍以上。