才算出來？！——土星一日有多長？_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：DAIKIN

校譯：王延昕

編排：邱曉磊

原文作者：Meghan Bartels

原文鏈接：

https://www.space.com/43058-how-long-is-a-day-on-saturn.html

才算出來？！——土星一日有多長？

科學家們最終利用土星環計算出了這顆氣態巨行星的一日時長（自轉一週所需時間）。

圖源：NASA/JPL加州理工學院/空間科學研究所

10小時33分38秒

科學家們終於計算出了土星一日的長度（自轉週期），揭開了這顆帶環氣態巨行星的謎團！這項研究結果於1月17日發表在《天體物理學雜誌》。

數十年來，科學家們利用“旅行者”號和“卡西尼”號傳回的數據對土星一日時長進行研究，卻始終無法得到確切數據。“卡西尼”號在2017年9月15日墜入土星大氣層中焚燬，根據其“大終章”前收集到的最終數據，科學家們最近的研究終於得出了土星一日的長度，該研究結果比之前的估測少了幾分鐘。

藝術家筆下的“卡西尼”號

圖源：NASA/JPL – 加州理工學院

長期以來科學家們一直求索挖掘這顆行星的基本特徵，而如今研究人員利用土星環的可觀測波終以窺探土星內部結構，並進一步確認了其自轉週期數據。

卡西尼項目科學家琳達·斯皮爾克在一份聲明中説：“這是一個非常可靠的結果。這些光環給出了答案!” 

2017年6月4日，“卡西尼”號太空船在土星環中拍攝了這張Janus 2：1螺旋密度波的視圖。

圖源：NASA/JPL加州理工學院/空間科學研究所

確定一顆類地行星上一天的長度很容易，只需等待並觀察陸地標誌。但這對土星無效，因為土星是一顆氣態行星，複雜湧動雲層使得研究人員無法像研究類地行星那樣利用參照物來觀測。

除了直接觀測外，科學家也會利用行星磁場傾斜度週期性變化來測量其一日長度。但這還是拿土星沒辦法，因為它的磁軸幾乎與其自轉軸一致。這些獨特的麻煩使得科學家們只能粗略估計其自轉週期在10小時36分鐘至48分鐘之間。

美國宇航局卡西尼號太空船於2009年8月22日拍攝土星環的視圖。

圖源：NASA/JPL加州理工學院/空間科學研究所

最新發表的研究採用了全新的方法——不着眼於星體本身，而轉而研究其剛柔並濟的“光環”。這個想法早在1982年就被提出，但直到“卡西尼”號光榮完成任務，科學家們才拿到了重要的研究數據。

土星自轉時，其內部會輕微振動，從而使引力場產生細微變化。這些變化波及到其環帶中的冰體，在環中形成微弱的“振動波浪”，土星環中的粒子在引力場中都能感受到這些振動。在環的特定位置，這種振動在恰當時機捕捉到軌道上的環粒子，逐漸積累能量，而這些能量則以可觀測波的形式傳送出來。

科學家們對這些可觀測波進行研究，並利用它們向內追蹤到行星本身。10小時33分38秒便是這麼來的。該數據的誤差在1分鐘19秒到52秒之間。早年根據旅行者號收集的磁場數據的分析所估計的自轉週期是是10小時39分23秒。

『天文時刻』 牧夫出品

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2017年9月13日，

“卡西尼”號在墜入土星前兩天拍下最後一張完整土星全照。該視圖從環平面上方約15度處朝向環的陽光照射側看。“卡西尼”號距離土星大約698,000英里（110萬公里），在最後進入這個星球時，以馬賽克拼圖方式拍攝了這幅圖像。在兩個多小時內，“卡西尼”號獲得了總共80個廣角圖像。這個視圖由42張照片構成，使用紅色，綠色和藍色光譜濾鏡拍攝，組合並鑲嵌在一起以創建自然色彩視圖。

圖片來源: NASA/JPL加州理工學院/空間科學研究所