借助光环敲定土星时间

[ 录入者:Melipal | 时间:2019-02-01 21:56:53 | 作者:Melipal 译 | 来源:NASA | 浏览:385次 ]

原文标题:Scientists Finally Know What Time It Is on Saturn

作者:Gretchen McCartney & JoAnna Wendel   原文来自:NASA   Posted: 2019. 1. 18

编译:Melipal    审校:Linq

借助NASA的卡西尼号探测器传回的新数据,研究者确信,他们解决了太阳系科学的一个持久谜题——土星的日长。这个数字是10小时33分38秒。

这张由NASA的卡西尼号探测器摄于2016年的土星北半球照片是作为土星北半球夏至点考察计划的一部分而拍摄的。根据对卡西尼号数据的分析结果,土星上的一年相当于地球上的29年,一日的长度却只有10小时33分38秒。大图与说明文字请点击(图片提供:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)

数十年来,这个数字都在行星科学家面前躲躲闪闪。这是因为这颗气体巨行星并无固态表面,不存在可以用于跟踪自转的地标,还有着遮掩了行星自转速率的反常磁场。

结果有关自转问题的答案就隐藏在光环之中。

在卡西尼号环绕土星运行期间,其上携带的仪器以空前的精度考察了由冰态和固态物质组成的光滑。来自加州大学圣克鲁兹(Santa Cruz)分校的天文学与天体物理学研究生克里斯托弗·曼科维奇(Christopher Mankovich)使用这些数据来研究了光环中的波动图样。

他的工作确定处了光环对行星本身振动的反应。这与地震检波仪的数据被用于测量地震导致的运动一样。土星的内部的振动导致了自身引力场的振动。因此光环会在引力场中感知这样的运动。

曼科维奇说:“整个光环中的颗粒会迫不及待地感知引力场的振动。在光环的某些特定位置,这样的振动会在光环颗粒作轨道运动的恰当时机将后者捕获,由此能量逐渐积累了起来,而这些能量就被可见的波动带走。”

曼科维奇的研究发表在1越17日的《天体物理学报》杂志上,论文中描述了他如何构建出了与光环波动相符的土星内部结构模型。这使得他得以跟踪行星内部的运动,进而敲定土星的自转。

这项分析得出的10小时33分38秒的自转周期要比1981年进行的估计快几分钟。后者是基于NASA的旅行者号探测器发出的无线电信号测定的。

对旅行者号的数据进行的分析给出的土星日长是10小时39分23秒,它是基于磁场信息的出的。卡西尼号也使用磁场信息进行了估计,但先前的结果从10小时36秒到10小时48秒不等。

科学家经常依靠磁场来测量行星的自转速率。木星的磁场与地球一样,与自转轴并不平行。因此随着行星的转动,磁场会四向摇摆,这样颗星级就可以通过测量周期性的射电信号来了解自转速率了。但土星的情况有所不同。它那独特的磁场几乎与自转轴完全平行

这就是来自光环的发现成为确定土星日长的关键了。能够获得有关这颗行星如此核心的问题迄今最佳的答案,研究土星的科学家表示非常高兴。

卡西尼号的任务科学家琳达·斯皮尔克(Linda Spilker)说:“研究者使用光环中的波动窥探了土星的内部,结果回答了有关这颗行星的这道长久而又基本的问题。这是一个着实可靠的结果。光环把持着答案。”

使用土星光环研究土星振动的概念最初是在1982年被人提出的,但此时距离必要的观测成为可能还有很多年。

现在就职于加州硅谷NASA艾姆斯(Ames)研究中心的论文合作者马克·马利(Mark Marley)随后在1990年的博士毕业论文中充实了这个观点。他展示了计算的方法,还预言了土星光环特征可能的模样。他还指出,当时尚处规划阶段的卡西尼号探测器应该可以完成证实自己观点所需的观测。

卡西尼小组的成员、加州大学圣克鲁兹大学的天文学与天体物理学教授、论文合作者乔纳森·福特尼(Jonathan Fortney)说:“20年后,在卡西尼号任务的最好以年,科学家分析了任务采集的数据,并在马克预言的位置找到了光环上的特征。当前的这项工作旨在充分利用这些观测。”

卡西尼号的任务于2017年9月结束。当时燃料即将耗尽的探测器被任务小组刻意送入了土星大气,以防与土星的卫星相撞。

卡西尼—惠更斯计划是NASA、欧洲空间局(ESA)以及意大利空间局之间的合作项目。隶属于帕萨迪那(Pasadena)加州学院的NASA喷气推进实验室为华盛顿的NASA科学任务理事会管理着该任务。JPL负责卡西尼号轨道器的设计、研制和组装。雷达系统由JPL与意大利空间局同来自美国和欧洲数国的小组成员合作建造。

更多卡西尼号的信息请访问:https://solarsystem.nasa.gov/cassini

(全文完)

Tags:土星 自转周期

责任编辑:Melipal

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