輝煌的土星

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告別卡西尼號

土星因為其美麗的行星環被稱為太陽系的寶石。在長達13年的土星探測後，卡西尼號在2017年9月15日高速墜落在土星的大氣層。在最後幾個月里，卡西尼號多次穿梭於土星和星環之間，近距離的探索了行星環和土星的大氣。

下面將為大家展示卡西尼號記錄下的最美麗的瞬間。

今年的4月13日，卡西尼號在土星的陰影里拍下這張圖像。任務的執行人員利用了拍攝拼接照片的方法，拍攝下了高解析度的影像。後由業餘圖像處理師Ian Regan將96張單獨的照片拼和，獲得了完整的圖像。

圖中的光照方向十分有趣:太陽位於土星的正後方，而土星的南極恰好對著我們。行星環散射出太陽的光芒。光線能更多的透過那些環更稀薄的區域，使其看起來更加的明亮和清晰。

在外圍的是F環，再向里是A環，加下來就是卡西尼環縫。B環的密度很大，幾乎不透光，因此看起來是黑色的。黃色的部分是C環，最內層的就是D環。

雖然我們看到的是土星的夜半球，但是由於星環散射的太陽光，照亮了行星表面黃色的大氣，因此並不會變得漆黑。

雖然卡西尼號的使命結束了，但它留下來了大約50萬張的影像還有龐大的數據。行星研究者們在接下來的數十年將繼續解讀這些寶貴的信息。

在陰影里

在散射光線中的土星。由塵埃顆粒和冰塊組成的行星環在陽光下展現出精緻的結構，令人印象深刻。然而對於土星來說，星環的厚度比一張紙還要薄。

六邊形

在太陽系中獨一無二的北極的六邊形，它的直徑大約是地球直徑的兩倍。它正好位於北極點的中心，關於它的起源和為何它能如此長時間的存在，行星科學家們仍然沒有較好的解釋。因為在土星的南極甚至其他氣態巨行星上都沒有發現過類似的結構。在上世紀80年代，航海家1號和2號所拍攝的影像中人們第一次看到了雲霧狀的六邊形結構。行星大氣研究人員推測，者有可能只是在表面的一個波紋，其成因有可能深入土星的內部。六邊形內還有許多活躍的小型風暴。令人驚訝的是這個長達2000km的風暴漩渦幾乎不曾發生過巨大的變化。

土星之眼

在北極永遠肆虐著的風暴能讓我們看到大氣層內部的景色。類似於地球上的熱帶氣旋的風眼，土星風暴的中心處也是沒有雲的。若有一個探測器在這之中變會看到藍色的天空，而周圍被風眼牆圍住。

螺旋槳，波浪和精緻的面紗

達夫尼斯帶起波浪

這張圖像記錄了在土星A環上，因受到衛星達夫尼斯(土衛三十五)的引力牽引產生的洶湧的波浪。這個只有8km的天體在這裡作為一個引力源，並且產生了一個40km寬的凈空區，即Keeler環縫。這些波浪超出環平面有4km高。在傾斜的角度看來環縫因此變窄了。

A環上的螺旋槳

由於卡西尼號不斷接近行星環，使得研究星環中細小的結構成為可能。這些兩隻葉片一樣的結構好像早起飛機的螺旋槳。這些螺旋槳由早起航空先驅者巴西人Alberto Santos-Dumumont(1873-1932)的名字命名。在直徑幾百米的行星環中，這些結構十分的微小。它們同樣受到類似於達夫尼斯這樣的近軌天體的引力的形成。然而它們太小而且太輕，不足以對環造成影響。

幽靈環

神秘的出現在在土星的南極上...至少從2017年4月的這張照片上看來卻是如此。正確答案是:非常非常薄的由冰顆粒組成的G環和E環被陽光照亮。主環從探測器看來在行星的後面，因此看不見。如果仔細看，還能透過稀薄的環看到星星。E環是最大的土星環，是由衛星恩賽拉都斯(土衛二)的南極噴發出的冰粒形成的。

環，衛星和雲霧

從正面看行星環

土星環像一道條紋花紋的牆壁，似乎想阻止卡西尼號的去路。表面淡紫色的區域是含有一些塵埃的高層大氣層。受到塵埃層阻擋，我們看不到土星表面的風暴。

雲的河流

紅外線圖像使得塵埃下面的土星表面清晰可見，也讓人聯想到咖啡和牛奶。雲層就像寬闊的河流一樣，一個巨大的漩渦也在圖的中心。土星上的風俗能達到600km/小時。

閃光環

NASA的任務執行者們利用這個機會，讓明亮的星星照亮星環。在圖中是最亮的恆星天狼星。它太過於明亮了，以至於亮度在垂直像素上都」溢出」了。從卡西尼號看來，天狼星剛剛通過狹窄的F環，將要進入主環了。左邊的是衛星潘多拉(土衛十七)。它也是牧羊人衛星之一，因為它的引力，塵埃顆粒和冰塊完好的位於F環中。

迷你衛星和腰帶

這些不尋常的天體不是飛碟，而是小衛星。它們在不同的環的空隙中圍繞著行星運行。細小的粒子漸漸的吸附在表面，積累在衛星的赤道附近，看起來像帽子或者漢堡。

解剖行星環

巨大而精緻

從土星表面的大氣層算起，四個主環A,B,C和D環大約有76000km。儘管它十分的巨大，但是環系統又是一個十分精緻的結構。平均而言，每個環只有10-100寬。只有當有衛星影響時，也能達到3-4km的寬度。所有的環都由無數的冰粒子組成。

守衛者F環

F環在土星環中是獨一無二的。它圍繞在主環之外，並且不斷變化著。這是因為它的內側有普羅米修斯(土衛十六)，外側有潘多拉(土衛十七)。它們的引力干擾這環中的顆粒，使環位移或者彎曲。另外它們也會確保顆粒不會向主環的方向飛去，或者向外散失。

從裡面看（橫屏觀看效果更佳）

2017年8月20日卡西尼號通過環平面時，帶來了獨特的視角。土星在卡西尼號的背後，而卡西尼號看著環越來越窄。

原文載於《Sterne und Weltraum 》2017年第10期

德文翻譯：系外行星地瓜君

校譯：王 坤

編排：邱煜欣

責任編輯：解仁江

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卡西尼的軌跡

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