冥王星上的風

2020-12-04 解仁江

周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫專欄

周三 · 太空探索|周四 · 觀測指南

周五 · 深空探測 |周六 · 茶餘星話| 周日 · 視頻天象

冥王星上的風

原作: Julie Freydlin

編譯：艾宇熙

校譯：牧夫天文校對組

編排：葛明紅

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文連結：

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/plutos-icy-heart-drives-planet-scale-winds/

圖註：新視野號於2015年7月14日拍攝的冥王星照片，解析度約為1.3千米。圖中可以看見著名的心形區域（湯博區）。這一區域的左半邊被命名為史波尼克高原。

圖源：NASA / JHUAPL / SwRI

2015年，新視野號飛掠冥王星，拍下了這顆矮行星的近照。照片上所呈現出的心形區域（湯博區）一直為人們所津津樂道。其中，心形區域的左半邊被命名為史波尼克高原，這一區域是一個充滿固態氮的三千米深撞擊坑。

NASA的研究員唐古·貝特朗（Tanguy Bertrand）和同事們認為，這個撞擊坑裡氮的活動導致了冥王星上微弱的風的形成。這項研究於2月4日線上發表。

近年來，科學家們發現了冥王星的許多不可思議之處，其中就包括它擁有自己的大氣。當然，冥王星的大氣十分稀薄，主要成分是氮，還有微量的甲烷和一氧化碳。雖然冥王星的大氣很稀薄，但仍然足以被觀測到，科學家們推測冥王星大氣甚至可能對其表面造成影響。

存在大氣的星球上就會存在風。冥王星的大氣稀薄，可以推測即使上面有風也很小。儘管如此，史波尼克高原上就留有向西刮去的風的痕跡。但是風的驅動力是什麼呢？貝特朗團隊通過計算機模擬得出的結論是：冥王星心形區域的固態氮

冥王星的自轉周期約為六個地球日，史波尼克高原的大部分區域會經歷晝夜交替。在「白天」，日照使得一些固態氮升華，而在「夜晚」，氣態的氮又凝結回冥王星表面。貝特朗團隊把氮升華凝華的周期現象戲稱為「冥王星的心跳」。

「冥王星的心跳」並不是特別規律。冥王星繞轉太陽的公轉軌道周期是248年，而這一軌道是傾斜的。現在，冥王星的北半球正處於相當於地球上春季的時節，而北緯38度以北正處於極晝。史波尼克高原的北部就在北緯38度以上。因此，史波尼克高原的北部的固態氮正在持續升華，使那一帶的大氣壓升高，導致從北向南的風的形成。由於與地球上科裡奧利效應類似的原理，風向會向西偏轉，再沿著高原的邊緣轉回南方，形成盤繞在高原上的氣旋。研究組成員認為，高原上的固態氮有三千米厚，足以導致不平衡氣流的形成。

圖註：冥王星表面上空1000米處風向的模擬圖

圖源：T. Bertrand

儘管冥王星上的風在史波尼克高原上形成，它不會一直局限於這一區域。固態氮升華為氮氣後，會從地表升起，最終進入由冥王星自轉導致的氣流中。

圖註：模擬甲烷雲在冥王星上的運動

圖源：T. Bertrand

當氮氣在冥王星北半球從北向南運動的時候，由于越來越遠離自轉軸，它們的運動速度會減慢。因此，飄向南方的氮氣相對星球表面的自轉更慢——於是產生了自東向西的風。太陽系中，只有冥王星上會以這種模式產生風。

「史波尼克高原對於冥王星的氣候或許就像海洋對於地球氣候一樣重要。」 貝特朗說，「如果沒有這塊固態氮區域的存在，冥王星上的這種氣流就不會存在。」

——END——

責任編輯：艾宇熙

牧夫新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品

阿聯上空的日食

影像來源及版權: Joshua Cripps

相關焦點

  • 太陽系最冷的風:冥王星上低於-231攝氏度的大風
    在冥王星上，地表溫度約為42開爾文（-231攝氏度），大部分氮都被凍結成了固態冰。一項新的研究表明，冥王星的氮冰創造了太陽系內最冷的自然風，並塑造了獨特地貌。在以往的認知裡，地球最冷的風毫無疑問是南極高原的風暴，但與冥王星的超低溫風相比，南極風要顯得可愛的多。
  • 太陽系最冷的風：冥王星上低於-231攝氏度的大風
    在冥王星上，地表溫度約為42開爾文（-231攝氏度），大部分氮都被凍結成了固態冰。一項新的研究表明，冥王星的氮冰創造了太陽系內最冷的自然風，並塑造了獨特地貌。在以往的認知裡，地球最冷的風毫無疑問是南極高原的風暴，但與冥王星的超低溫風相比，南極風要顯得可愛的多。在NASA的&34;號探測器到達冥王星之前，我們對這個遙遠的行星及其表面特徵了解不多。當探測器2015年7月到達時，我們都驚訝地發現冥王星比我們想像的要活躍得多。
  • 人類發現冥王星的另一個秘密,冥王星冰凍氮促進其行星風的形成
    它有兩個大的葉，使它看起來像一個心臟，天文學家有時稱它為「冥王星的心臟」。西裂片被稱為斯普特尼克平原，它以6200米高的山脈為特徵，由水冰構成，還有一片被氮冰覆蓋的廣闊平原。一篇新論文稱，斯普特尼克行星上的大量氮沉積物推動了冥王星的風，並塑造了冥王星的表面。這篇論文的題目是「冥王星跳動的心臟調節大氣循環：高解析度和多年數值氣候模擬的結果」。
  • 冥王星是如何抵禦太陽風?
    而說它之前我們先聊聊卡戎，卡戎是冥王星的衛星(但是2006年在布拉格召開的天文學會議上與冥王星同時被降級成為矮行星)，距冥王星約19740km，卡戎於1978年被美國天文學家詹姆斯·克裡斯蒂發現，卡戎的發現使人類進一步的了解了冥王星。    卡戎在防禦太陽風方面充當了冥王星的先鋒，它形成了第一道防禦，即便是這樣。
  • 冥王星被除名是陰謀,冥王星上竟然發現了外星人
    有天文學家說是因為發現了一顆比冥王星質量還要多27%的鬩神星，但也有發現表明，冥王星上可能有外星人存在，為了掩蓋這一真相，於是將冥王星給除名了。下面探秘志的小編就帶大家來揭秘一下冥王星被除名是陰謀這個說法!
  • 紀念新視野號飛越冥王星5周年——分享關於冥王星的10件趣事
    在地球上，熔巖噴吐、流涎、氣泡，就像在夏威夷一樣。但在冥王星上，有許多跡象表明，一種冰冷的、泥狀的低溫熔巖曾在不同時期在表面湧流。 科學家稱之為「低溫火山」。
  • 冥王星上看到的太陽已經是點狀,那麼冥王星上還有白天嗎?
    在冥王星上也是有白天的，只是沒有地球上的白天明亮，也沒有地球那麼熱，冥王星的向陽面溫度低至零下200攝氏度。亮度地球距離太陽1.5億公裡，冥王星的軌道偏心率非常高，距離太陽44~73億公裡，太陽的絕對星等M=4.83，我們很容易計算出冥王星上觀看太陽時的視星等。
  • 冥王星的「心臟」——冰冷的氮心可以控制空氣循環
    冥王星上的冰心使風吹動來自美國航天局「新視野」遠程偵察成像儀（LORRI）的四幅圖像與來自拉爾夫儀器的色彩數據相結合，形成了這張冥王星的完整的全球視圖。可信來源：美國宇航局/約翰霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所。
  • 冥王星上出現的是什麼「屍體」？
    在冥王星的磁場軌道上，旋轉的東西已經非常多了，他們運動也是很容易相撞，說不定哪一天又會出現多個碎片，這種碎石看起來還是很震撼的。其實在冥王星上發現的奇怪物體還不在少數，曾經冥王星上拍到了蝸牛，也是質疑不斷。
  • 冥王星到底有多可怕?站在冥王星上是一種什麼樣的體驗?
    相對金星而言，冥王星的可怕之處卻恰恰相反，下面我們就來看看，站在冥王星上是一種什麼樣的體驗。但需要注意的是，即使你沒有站在冥王星上的極夜區域，並且還是在白天，那也只能看到一個昏暗的世界。 儘管如此，太陽依然可以將冥王星照亮，只不過由於距離遙遠，從冥王星上看到的太陽要黯淡得多，在近日點，冥王星上的太陽亮度只有地球位置上的大約900分之1，而在遠日點，太陽亮度則會降至地球位置上的大約2500分之1。
  • 冥王星發布紀念版寫真集!
    No.3冰流、對流、風紋和沙丘冥王星巨大的氮冰川斯普特尼克號平原是太陽系中最令人驚嘆的地形之一。仔細觀察，你會發現這裡居然沒有隕石坑，這意味著其地質非常年輕；再仔細看看，在這個氮冰海中，你發現這塊年輕冰川（比德克薩斯州還大）上有冰對流、冰川流、雪崩、風條紋、水冰山存在的證據，甚至還有沙丘地！哇！
  • 冥王星發布紀念版寫真集
    No.3 冰流、對流、風紋和沙丘冥王星巨大的氮冰川斯普特尼克號平原是太陽系中最令人驚嘆的地形之一。仔細觀察，你會發現這裡居然沒有隕石坑，這意味著其地質非常年輕；再仔細看看，在這個氮冰海中，你發現這塊年輕冰川（比德克薩斯州還大）上有冰對流、冰川流、雪崩、風條紋、水冰山存在的證據，甚至還有沙丘地！哇！圖片來源：美國宇航局/約翰霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所。
  • 冥王星上看似「蝸牛」的物體是什麼?
    作為曾經的九大行星之一，冥王星是最少被了解的那一顆，因為它離太陽最遠（平均距離），並且個頭最小，口徑有限的天文望遠鏡根本無法分辨出它的表面細節。人類對冥王星的了解得益於美國宇航局（NASA）的新地平線號探測器，這艘無人探測器在2015年近距離飛掠冥王星，捕捉到了不少清晰的冥王星表面細節，使得我們首次對這顆矮行星有了直觀的了解。在新地平線號探測器拍攝到的照片中，有張照片引發了人們的關注：從圖中可以看到，冥王星表面有一個黑色的東西，它看似一隻「蝸牛」。
  • 冥王星:冥王星系統
    New Horizons的一個主要科學目標是製作冥王星和Charon的地圖，揭示我們根本無法從地球上看到的細節。事實上，即使在地面和太空中使用最好的望遠鏡和技術，冥王星及其衛星看起來像天空中的微小光點，幾乎沒有任何可見的細節。以下是冥王星系統的地基和空基望遠鏡圖像的樣本。
  • 冥王星上的太陽有多大?如果能登上冥王星,你會看到什麼?
    冥王星距離地球約有60億公裡，對於我們來說，它的存在是既遙遠又神秘。2006年之前，人們通過哈勃望遠鏡也只能看到一個模模糊糊的斑點，那這顆天體上會有什麼呢？如果你可以登上冥王星，你將會感受到什麼？因為冥王星上距離太陽太遠，無法使用太陽能能源，而且還沒有大氣，若真的有宇宙探測器著陸冥王星，就需要消耗更多的燃料來減速。第二，「新視野號」飛向冥王星都要花費九年多的時間，如果真的送太空人上去的話，那這物資得攜帶多少呢！
  • 冥王星上看到太陽是長什麼樣的?
    冥王星看所有的天體都是一顆大星星，當然除了它的衛星卡戎！因為卡戎直徑（1210KM）差不多有冥王星（2370KM）的一半，而且距離冥王星只有19740，因此卡戎的視直徑高達3.5度！冥王星和它的衛星卡戎就是以這種互相潮汐鎖定的方式存在！
  • 冥王星上發現會移動的是什麼東西?
    冥王星是太陽系中的矮行星，之前冥王星還一度被認為是太陽系的第九大行星，只是後來被除名了，冥王星由於距離地球很遠，一直以來都被蒙上了一層神秘色彩，有人甚至說冥王星上有外星人存在。更有意思的是，前不久冥王星上還發現了會移動的東西，這是2015年的消息，美國的新視野號探測飛船於2006年7月14號發送，經過9年多時間的飛行，終於抵達了冥王星的運行軌道，這是人類第一次專門派遣飛行器前往探測冥王星，新視野號探測器的任務主要在探測冥王星及其衛星的運行行為及表面特徵。
  • 【字裡行間】歷史上的今天·冥王星"驅逐"事件
    】創空間線上不打烊|藍豆豆帶你遊太空）01冥王星的發現在將近一個世紀之前的1930年2月18日，冥王星被克萊德·湯博發現了。冥王星【小貼士】小朋友們有沒有發現冥王星上有一顆大大的&34;呢？冥王星上的太陽（模擬圖）
  • NASA發現冥王星上流動的「甲烷冰川」
    據國外媒體報導，美國宇航局的最新消息稱，科學家在新視野號探測器傳回的數據中發現了冥王星流動的冰川，綿延近600公裡，山脈高度達到數公裡。科學家發現冥王星是一個極為寒冷的世界，以冰凍氮氣、甲烷和二氧化碳為主，雖然冥王星發現於1930年，但直到最近我們才對它有所了解。
  • 為什麼冥王星不是行星!它是X行星嗎?
    在太陽系中海王星擁有最快的風，如同：幻影，它的巨大黑斑來無影去無蹤。天王星內部的衛星群，圍繞天王星旋轉時間不到一天，因此撞擊不可避免。這些遠空行星最具爭議的是它們不再屬於行星。為何冥王星不再屬於行星了呢？SLZE就是這個人在行星之列中抹去了冥王星！隨我們一起來探索外行星!