首頁 > 海王星的一天
:::

海王星的一天

太陽系的行星中,火星外面的四顆,木星、土星、天王星、海王星,都是氣態行星。它們大概只有核心才是固態物質,整個行星的龐大體積,主要由流體構成。
 
 
海王星。(圖片提供:Susan Ackeridge)
▲海王星。(圖片提供:Susan Ackeridge)
太陽系的行星中,火星外面的4顆,木星、土星、天王星、海王星,都是氣態行星。它們大概只有核心才是固態物質,整個行星的龐大體積,主要由流體構成。水星、金星、火星與地球一樣,是岩石行星。

岩石行星自轉,像陀螺自轉。氣態行星自轉,就不一樣了;在我們的生活經驗中,似乎找不到可藉以想像的例子。而測量氣態行星的自轉速度非常困難:一方面,由於氣態行星外層是流體,那些流體的組成又不清楚,因此難以分辨觀察到的現象中哪些代表自轉,哪些是自轉引起的其他力量造成的。

以地球為例,這個困難就容易理解了。在外太空觀察地球,有山脈之類的固定指標供我們測量自轉速度。但是,若只能觀察地面上空的雲層,那就麻煩了。因為地球自轉引起的大氣變化,我們到現在還無法細密地掌握。巨型氣態行星包裹在濃密的大氣中,因此很難測量它們的自轉速度。

1950年代,天文學家開始利用無線電天文望遠鏡,發現木星會發出無線電脈衝。那是由固態核心自轉所造成的磁場發出的,因此可用來計算木星的自轉周期。但是天文學家沒有偵測到其他氣態行星發出的無線電脈衝。學者推測,即使它們會發出這種無線電脈衝,也可能被太陽風吹散了,無法抵達地球。

因此,發射探測器到巨型氣態行星附近測量那種無線電脈衝,是偵查它們自轉速度的唯一方式。美國在1977年8月、9月初下旬,分別發射了航海家二號、一號太空船,專門探測太陽系的4顆巨型氣態行星。它們測量到那4顆行星的無線電脈衝,專家算出了它們的自轉速度。

但是,1997年發射的卡西尼號從2004年起探測土星,卻發現測量到的自轉速度比25年前測量到的慢了1%。由於土星質量非常大,自轉速率大約幾十億年都不會變,不大可能在這麼短的時間內發生這麼大的變化,於是科學家開始懷疑有什麼奇怪的事正在發生。後來卡西尼號又發現土星的南、北半球以不同的速率自轉,科學家這才恍然大悟:土星核心自轉造成的磁場,並不與核心同步自轉;磁場會落後,是因為太陽風的影響,以及其他仍未查明的因子。

總之,4顆巨型氣態行星的自轉周期,目前只有土星有最精確的資訊。其他3顆只有舊的資料,而且現在已經知道,都是不準確的資料。

最近,美國亞利桑納大學月球、行星實驗室卡科西卡(Erich Karkoschka)教授的團隊,在哈伯太空望遠鏡拍下的照片檔案中披沙揀金,找到500張以上海王星照片。再根據海王星表面特徵,找到足夠證據算出海王星的一天等於地球上15小時57分59秒(15.9663小時),不到2/3日,比過去的資料(大於2/3日)快。這個數字比航海家二號傳回的資訊精確1,000倍。

卡科西卡的團隊在海王星表面發現7個特徵,主要在南半球,有共同的周期,因此他們算出的周期非常可靠。這個發現,對於巨型氣態行星的組成提出了新資料,有助於建構比較真實的行星模型與理論。

更值得稱道的是,這個研究利用的是過去太空科學的「廚餘」,實際花費的金額很小。正好可以糾正流行的迷思:以為花大錢才能做好的研究、重要的研究。
推薦文章