在土星上發(fā)現(xiàn)了巨大的能量不平衡

將詭計(jì)之土星從不結(jié)束?科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這顆環(huán)狀行星在其全球范圍內(nèi)存在著巨大的季節(jié)性能量失衡。

這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著我們對(duì)氣態(tài)巨行星的天氣和氣候、它們的長(zhǎng)期演化和持續(xù)變化的理解的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

“這是第一次在氣態(tài)巨行星上觀(guān)察到季節(jié)性的全球能源失衡，”物理學(xué)家李黎明說(shuō)休斯頓大學(xué)。“這不僅讓我們對(duì)行星的形成和演化有了新的認(rèn)識(shí)，而且還改變了我們應(yīng)該思考行星和大氣科學(xué)的方式。

這就是它的意思。太陽(yáng)的強(qiáng)大光芒流淌在整個(gè)太陽(yáng)系中，為它所擊中的一切注入了能量。行星也以冷卻的形式損失能量，主要以熱輻射的形式輻射到太空中。

就氣態(tài)巨行星而言，包括土星，還有一種能量來(lái)源在內(nèi)部深處翻騰，它從內(nèi)部影響地球的氣候。

由休斯頓大學(xué)的大氣科學(xué)家王新岳領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)正在研究土星上的卡西尼號(hào)數(shù)據(jù)，以檢查它的亮度，當(dāng)他們注意到一些有趣的東西時(shí)。它吸收的能量與釋放的能量之間的差異可能高達(dá)16%，波動(dòng)與地球的季節(jié)一致。

研究人員在仔細(xì)觀(guān)察后發(fā)現(xiàn)，這與土星在任何給定時(shí)間與太陽(yáng)的距離有關(guān)。土星的軌道不是完美的圓形;它實(shí)際上是橢圓的——一種稱(chēng)為偏心率的特性——導(dǎo)致它與太陽(yáng)的最近距離和最遠(yuǎn)距離之間的距離變化近20%。

當(dāng)土星離得更近時(shí)，土星從太陽(yáng)接收的輻射比距離更遠(yuǎn)時(shí)要多得多，這導(dǎo)致了季節(jié)性能量失衡。這與地球的運(yùn)作方式完全不同;它的軌道更圓，所以我們不會(huì)經(jīng)歷同樣的陡峭對(duì)比。

這也不是任何人對(duì)氣態(tài)巨行星的期望，真的。

“在目前關(guān)于大氣、氣候和氣態(tài)巨行星演化的模型和理論中，假設(shè)全球能源預(yù)算是平衡的，”王斌解釋道.“但我們相信，我們發(fā)現(xiàn)這種季節(jié)性能量失衡需要重新評(píng)估這些模型和理論。

這可能意味著土星的不平衡能量可能在產(chǎn)生深入大氣層的巨大對(duì)流風(fēng)暴方面發(fā)揮著迄今為止未被認(rèn)識(shí)到的作用，并且類(lèi)似的過(guò)程可能正在其他氣態(tài)巨行星上發(fā)揮作用，例如木星，其偏心率僅比土星的偏心率略低。

它還可以幫助我們更好地理解地球上的天氣，那里的能量不平衡遠(yuǎn)沒(méi)有那么明顯，但仍然不是零。以及其他被氣體籠罩的行星，海王星和天王星，其內(nèi)部和外部運(yùn)作的未被充分研究，對(duì)我們?nèi)祟?lèi)來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)謎。

“我們的數(shù)據(jù)表明，這些行星也將有明顯的能量失衡，尤其是天王星，我們預(yù)測(cè)天王星由于其軌道偏心率和非常高的傾角，將具有最強(qiáng)的不平衡。傾斜]，“王說(shuō).

“我們現(xiàn)在正在研究的內(nèi)容將確定當(dāng)前觀(guān)測(cè)的局限性，并制定可測(cè)試的假設(shè)，這將有利于未來(lái)的旗艦任務(wù)。

永不改變，土星。

該研究已發(fā)表在自然通訊.

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