土星霓虹燈光彩奪目

唯　實(shí)

土星及其美麗多姿的土星環(huán)，以其迷人和神秘而一直為人們所矚目，特別是NASA發(fā)射的探測土星的“卡西尼”號飛船在2004年7月1日到達(dá)土星地區(qū)，就近觀測以來，幾乎是不時地就發(fā)回新發(fā)現(xiàn)的照片和信息。

但是叫人費(fèi)解的是，為什么取這樣一個題目，未必有誰給土星裝上了霓虹燈不成?不!沒有任何人給土星裝上了霓虹燈，至少現(xiàn)在不可能做到。但是，土星和其環(huán)的照片使它看起來儼然像光彩奪目的霓虹燈。請看2007年6月27日NAsA公布的由卡西尼號發(fā)回的土星照片，是不是就是一副絢麗多姿的霓虹燈照片?請注意，這并不是像畫畫一樣，人工隨意加上去的顏色，而是根據(jù)卡西尼在鄰近土星所實(shí)地拍攝到的可見光和紅外線照片分析后而得到的，因此，彌為珍貴。

三個色區(qū)

這張鮮艷奪目的彩色圖是由卡西尼飛船，在13個小時內(nèi)于土星的白天和夜晚時間，所拍攝到的25張可見光和紅外光照片，經(jīng)過分析其波長和所代表的顏色，而得出的?？ㄎ髂崽柕目梢姽夂图t外照片同時撲捉到了352種不同的波長或者說光譜波段數(shù)據(jù)?？梢詫⑵浞殖蔀?個區(qū)域，即波長為2 3、3.0和5 1微米波長所代表的藍(lán)、綠、紅三個顏色區(qū)域，最后得到了這張并非原本就存在的彩色圖。

第一部分是土星環(huán)，可以清楚地看到，現(xiàn)在它基本上呈藍(lán)顏色。當(dāng)然，還有暗色區(qū)域。

第二部分就是土星上部的暗紅色區(qū)域，這是紅外線所拍攝到的最紅區(qū)域，這一部分顯示出相當(dāng)細(xì)致，可以清楚地看到土星北極區(qū)域的六角形圖案。

第三部分就是中間帶部分的綠色區(qū)域，這是土星被陽光強(qiáng)烈照射和大氣強(qiáng)烈地反射的那一面。

原因分析

土星所含元素中Ne(氖)的含量相當(dāng)少，但是這幅由所拍攝信息得出來的照片顯示出了土星和土星環(huán)好像是發(fā)射出霓虹燈光(Ne光)一樣。那又是如何產(chǎn)生的呢?

拍攝這幅像時，那是在2007年2月24日，卡西尼飛船正處于離土星1.58萬千米土星環(huán)上方34.6度處，與太陽的相角為69.5度，剛好是向下俯瞰著土星的北極。就是說，卡西尼正好處于土星環(huán)的背陽面，這可以拍攝到從陽光照射的南半球而來的過濾散射光。

在夜晚即背陽面，沒有了陽光只有土星本身的輻射光。這種光的波長為5.1微米，是人眼可見光最大波長的7倍，從土星的深處產(chǎn)生，向外發(fā)射，最終消失于空中。在土星大氣層深處的厚云層阻擋了這種光。代之以由可見的暗色斑紋、點(diǎn)狀以及球狀環(huán)繞帶所組成的令人驚奇的組合陣列。土星所產(chǎn)生這種5.1微米強(qiáng)烈熱輻射光，使得土星深處的云層好像是太陽光照射一樣。這種情況在土星上的煙霧較薄、對太陽的反射很小時尤為明顯。這種深部云層多半是由硫酸氫銨所組成，在陽光照射的白天那一邊是不可能反射陽光的，因?yàn)樘柋煌列谴髿馍系臒熿F和硫酸氫銨云阻擋了而看不見。所以，在背陽光的北半球，呈現(xiàn)出暗紅色，而且使得細(xì)節(jié)也能分辨得清楚，即可看出北極附近的六角形圖案。

土星環(huán)中冰粒子強(qiáng)烈地反射2.3微米的藍(lán)色光，而土星大氣層中的甲烷則強(qiáng)烈地吸收太陽光，致使土星很暗。對于3.0微米的綠光，情況剛好相反：被環(huán)中的冰強(qiáng)烈地吸收，而土星的陽面是光亮的。于是，土星環(huán)在這種情況下顯示為蘸色，而陽光照射的那一邊就是黃綠色。

在土星環(huán)之內(nèi)，絕大多數(shù)不透明的部分呈現(xiàn)出暗色，而較透明的那些區(qū)域就較亮。尤其是不透明的通常是明亮的B環(huán)，現(xiàn)在則呈現(xiàn)出廣闊的暗帶，將較明亮的A環(huán)(外面區(qū)域)和C環(huán)(內(nèi)部區(qū)域)分隔開。從通常的土星環(huán)照片中，我們的確可以看到B環(huán)是明亮的。

土星環(huán)不見了

土星環(huán)這種霓虹燈式的壯觀景象，讓人驚嘆不已，但并不是說土星環(huán)就不出現(xiàn)其他異常景觀了。其實(shí)土星環(huán)還會出現(xiàn)其他不同的景象，問題是你處于什么位置、什么時候去觀察它。下面試以土星環(huán)看不見了為例加以佐證。

看看卡西尼在2006年10月12日拍攝到的土星形貌像，通常巨大的土星環(huán)的確看不見了，變得只是圍繞著土星赤道的一條細(xì)細(xì)的藍(lán)顏色線。你是不是因此既感到奇怪驚訝又很不熟悉?

土星環(huán)為什么會變成為這幅面孔?當(dāng)時的卡西尼號距離土星環(huán)160萬千米處，正好與環(huán)平面同一水平方向上，因此拍攝到土星環(huán)的照片就成了一條發(fā)光的線了。這就好像你的視線正好對著一個大的很薄的圓盤看去，你看到的不就是一條線嗎!這種景象，卡西尼拍攝到好幾次。歷史上，1610年伽里略用他那只有20倍的望遠(yuǎn)鏡最先發(fā)現(xiàn)了土星和土星環(huán)。他當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的是三個相互接觸在一起的行星，實(shí)際上，伽俐略發(fā)現(xiàn)的土星一邊有一個衛(wèi)星，它們就是土星環(huán)。但是兩年之后，令伽里略非常吃驚的是這兩個衛(wèi)星，也就是土星環(huán)不見了，找不著了，這令伽里略百思而不解?？吹搅送列黔h(huán)的這幅模樣，以及我們的解釋后，恐怕任何人都能夠回答當(dāng)初伽里略看不到土星環(huán)的原因了他那副只有20倍的望遠(yuǎn)鏡怎么能夠在地球上看到變成了一根細(xì)線似的土星環(huán)呢!

在這張景象奇特的土星像中，除了土星環(huán)變成了一根藍(lán)色的細(xì)線之外，還有一個顯著特點(diǎn)，那就是土星的夜晚和白天之間有著明暗分明的分界線。由于土星上部區(qū)域的云層和煙霧會阻擋掉內(nèi)部深層的可見光，因而用可見光相機(jī)是無法拍攝出土星深處的云層景象?，F(xiàn)在的這張像正是卡西尼使用可見光以及紅外線一起拍攝到的像，顯露了土星內(nèi)部區(qū)域所產(chǎn)生的熱輻射在深部云層的輪廓像。在白天那一邊的右下邊，呈現(xiàn)出藍(lán)綠色，那是由于土星云層頂部散射可見太陽光所致。而在夜晚的左上方，沒有陽光照射，土星內(nèi)部發(fā)出的紅外輻射光，使土星看起來儼然像一盞中國式的燈籠。那是由于土星灼熱內(nèi)部的紅外輻射在土星深處云層散射所呈現(xiàn)出的特點(diǎn)。左上方呈紅色，那是土星灼熱內(nèi)部所發(fā)射的熱輻射光產(chǎn)生的結(jié)果。還可以看到處于夜晚的左邊頂部，即在陰影之內(nèi)，比起處于白天的左邊底部來對比度要差一些。土星內(nèi)較暗的區(qū)域熱輻射最強(qiáng)。亮紅色表示那些區(qū)域的土星大氣相對來說清亮些。亮紅色表示該地區(qū)內(nèi)部深處沒有云層和粒子，而暗紅色則是內(nèi)部有云的地區(qū)。通過這種顯示土星白天和夜晚的圖片，我們可以推測其內(nèi)部云層的情況。