親子觀星會

土星北極六角形結構的自轉週期似與土星真正自轉週期相同
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1228

科學家約在30年前就知道土星北極大氣有個奇怪的六角形風暴，而且除了土星之外，不曾在太陽系其他天體上發現類似模樣的結構。近期研究測定了這個六角形結構的自轉速度，讓天文學家們感到更興奮的是，六角形結構的自轉週期可能與土星本身的自轉週期相同。為什麼這個結論會讓天文學家興奮？那是因為，土星真正的自轉週期始終是個謎，太陽系8大行星中，僅剩土星迄今尚不曾測得精確自轉週期。

　　航海家1號和2號太空船分別於1980年和1981年首度飛掠距離太陽15億公里遠的土星，科學家當時就從這兩艘太空船拍攝的影像中發現北極最上層的雲頂有個六角形結構。這個結構相當穩定，位置並沒有隨時間移動，但是和土星本身一樣，無法確定精確的自轉週期。此外，航海家太空船拍攝的影像還顯示六角形結構中有到封閉式的噴流，噴流中的雲隨風移動的速度非常快，高達每小時400公里。

　　近30年之後，相當於1土星年的時間，西班牙巴斯克大學（University of the Basque Country）等行星科學家Agustín Sánchez-Lavega等人於2008年至2014年間，利用位在西班牙的卡拉阿托天文台（Calar Alto Observatory）望遠鏡與卡西尼號太空船（Cassini）太空望遠鏡的觀測資料，再度詳細地觀察土星北極地區，確認六角形結構還在原地，不過此時已經有能力測量夠精確的六角形結構所在位置，結果發現它仍然保持非常穩定的狀態，結構內的噴流也沒什麼變化。此外，他們也精確測定六角形結構的自轉週期為10小時39分23秒。

　　土星的自轉軸相對於軌道面有將近27度的傾斜角，使得極區大氣會遭逢劇烈的季節變換，有7年多的時間處在永夜，其餘23年時間所受到的太陽輻射則隨時間改變。然而，季節變換一點都沒影響到六角形結構和噴流的穩定，因此兩者應該都屬於一個深深根植於土星大氣中的龐大波動的一部份。由此，這些科學家推測六角形結構和噴流是洛士貝波（Rossby wave）的表現型式，類似地球中高緯度地區的大氣長波運動。地球30~60度之間的中緯度地區高空有速度非常快、由西向東移動的大氣噴流，造成此處經常處於低氣壓區，並使得地面常有高氣壓駐在此區。

　　土星是個主要由氫氣等氣體構成的行星，直徑約為地球的9.4倍，其上層大氣溫度很低，沒有固態的表面，大氣層的厚度很厚。Agustín Sánchez-Lavega等人指出：噴流的六角形波動其實是垂直方向傳播的結果，所以可以呈現土星隱匿在深處的大氣狀況，所以六角形結構的運動可能與土星深處有關連，如此一來，六角形結構的自轉週期很可能就是土星的自轉週期。

　　當然，此推論是否為真，還需要未來進一步驗證。如能確定，土星就終於能擺脫那太陽系唯一不確定精確自轉週期行星的恥辱了