行业新闻

当前位置:分分彩个位必中规律 > 行业新闻 > 美国国家航空航天局的卡西尼号航天器测量土星的一天

美国国家航空航天局的卡西尼号航天器测量土星的一天

发布时间:2018-05-16 点击量:20

/ em测量土星日的确切长度是一个比原先想象的更大的挑战。 / em

在土星轨道超过十年的时间里,卡西尼的仪器已经与混乱的测量结果搏斗,以确定行星的精确旋转速度。特派团的最后一年和前所未有的轨道将使卡西尼进入土星附近的未开发地区,科学家可能最终回答这个问题:

土星的一天是多久?


em美国国家航空航天局的卡西尼号飞船在2016年4月盯着土星将近44小时,观看这部显示土星四日的电影。卡西尼将于2017年4月开始在这颗行星和它的戒指之间进行一系列的潜水活动,并朝着令人瞩目的任务结束 - 六个月后最终陷入这个星球。 / em

米歇尔多尔蒂曾经说过,测量土星日的长度就像是在干草堆里寻找一根针。现在,她认为老陈词滥调。 “这更像是寻找能够不可预测地改变颜色和形状的几根针,”她说。

根据伦敦帝国理工学院,Dougherty是校长卡西尼号上的磁力计仪器(MAG)的研究员,比以前的任何航天器都更密切地研究这颗行星。然而,卡西尼的乐器似乎无法确定土星的一些基本原理,对于地球而言,这是不容错过的:一天的长短。挑战的部分源自真正的一天。

当一个人说:“这是几天阴天,”他们传达了多长时间(即多少时间)天空阴天。但是一天真的是动作的描述,而不是时间。太阳不会升起或落下。相反,太阳的明显运动是地球自转的结果。观察者不需要在地球上找出地球日的长度。

我们看不到磁场,但是称为磁力计的仪器可以,而无线电天线可以检测行星的无线电发射,每次行星转动时都会重复这种模式。事实上,科学家发现无线电天线几乎一到,科学家就发现木星的日子有9小时55分钟,据爱荷华大学物理学家兼卡西尼无线电和等离子体波科学(RPWS)领导人比尔·库尔特称,球队。 “木星就像一个时钟。它不会浪费时间。 “RPWS仪器也检测到周期性,而卡西尼的另一种仪器 - 磁层成像仪器(MIMI)观测到在土星周围周围鞭打高能带电粒子(质子,电子,离子)通过它的磁场。 Kurth说:“MIMI仪器可以看到这些在地球上移动的斑点。但是对于斑点,无线电辐射和磁场的观测并不足以让科学家们感觉他们确信土星的旋转速度。

利用同样的原理,地球人学习了其他行星的旋转速率。水星的一天持续大约两个地球月。而火星日则持续24.623小时,几乎比地球长。但是观看表面特征对于所有行星来说效果并不理想。

太空系统中的某个人或另一个行星上的某个人可以选择一个独特的表面特征在地球上,如马达加斯加,然后记下它的位置并点击秒表。当马达加斯加回到秒表开始时的位置时,观察者可以注意到经过的时间。如果他们精确测量,他们会发现地球每23.934小时旋转一次。这就是地球的旋转速度 - 一天的定义。当一个行星的大部分在大气千里之外游动时,其旋转速度计时的挑战更为严峻。像土星和木星这样的气体星球上的旋涡云带以不同的速率移动,使得不可能使用云来测量行星的旋转速度。但是即便如此,科学家们还是有一个共同点:地球的磁场和无线电波的辐射。

在行星的内部,热量导致导电流体移动,这些电流产生的磁场可以延伸到行星直径的许多倍的空间。在地球和木星上,磁北极从每个行星的旋转轴倾斜约10度,这意味着它不与两个行星上的“真北极”对齐。如果你能从太空中看到木星或地球的磁场,并且你加速了时间,那么当地球旋转时,磁场会像呼啦圈一样摆动。由于磁场是在行星内部深处产生的,对于大多数行星来说,磁场的旋转速率可以告诉科学家这个行星本身的旋转速度。

一个完整的摆动等于一天

但是土星就像没有其他行星绕太阳一样。它的磁场似乎偏离旋转轴的程度远远小于一度,所以土星的磁场不是呼啦圈,而是似乎旋转平稳,没有摆动。然后科学家可能会期望在土星上观察到磁场强度和方向的稳定信号,但他们不会。

卡西尼MAG仪器在土星磁场中检测到一个信号,看起来像数据中的一个波每10小时47分钟重复一次。科学家称之为定期重复的信号是“周期性”。但是,无论您是观察土星的北半球还是南半球,这种周期性都有不同的价值,并且它也似乎随季节而变化。


/这个频谱图和视频显示了来自土星的无线电波的变化模式,称为土星千米辐射,正如美国宇航局的卡西尼号航天器所探测到的。 / em

RPWS仪器也检测到周期性,另一个卡西尼的仪器,磁层成像仪(MIMI)观察到高能带电粒子(质子,电子,离子)通过其磁场周期性地在土星周围肆虐。 Kurth说:“MIMI仪器可以看到这些在地球上移动的斑点。但是对于斑点,无线电辐射和磁场的观测并不足以让科学家们感觉他们确信土星的旋转速度。

卡西尼科学家不认为土星的旋转速度是他们必须解决的一个难题。 “我们认为我们已经知道,因为旅行者测量它,”库斯说。旅行者数据显示土星日约为10.7小时。但卡西尼的磁力计测量的时间稍长一点,或者稍短一些,取决于飞船是否在观测土星的北半球或南半球。

“土星阻碍了我们,”多尔蒂说道。 “它的旋转速度大概在10.6到10.8小时之间,但是我们看到的信号,我们不确定它是否与内部有关。我们所知道的是,在我们的MAG数据中,我们看到在北方或南方有不同的振荡,并且它们随时间而变化。“

Dougherty说,一个可能的原因是土星大气中的某些物质正在破坏或抵消真正的行星磁场的影响。如果是这样的话,走近土星可能会有所帮助。

对于卡西尼使命的最后阶段,宇宙飞船将在2016年11月开始在土星主环之外进行20次轨道运动,随后22号轨道从2017年4月开始在土星的上层大气层和最内层环之间的未开发空间飞行。在那里,卡西尼应该有更好的机会看到土星的旋转速度更加清晰,并解决土星时代的奥秘。

“到2017年5月底,”多尔蒂说,“我们应该知道我们是否能够解决它。”

来源:普雷斯顿戴斯,喷气推进实验室