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2026-09-03 14:21来自 科学看点

土星南极十边形云团是如何突然出现的?对比北极六边形40年不变,新现象有何不同?

  土星南极上空新发现一个巨大的十边形云团,而北极的六边形风暴已持续至少40年不变。2026年9月3日,根据《科学进展》(Science Advances)发表的研究,哈勃空间望远镜在土星南纬约63°的高速喷流中捕捉到一个由10个波峰组成的多边形大气波,2023年若隐若现,2025年已清晰可见[1]。相比之下,北极六边形直径约25,000公里,以约320公里/小时逆时针旋转,每10小时40分钟完成一圈[3]。两个多边形结构在同一颗行星上呈现截然不同的边数、稳定性和形成时间,成为大气物理学的最新谜题。

  土星十边形云团是什么?谁发现的?在哪里?

  这一现象由西班牙巴斯克大学物理学家阿古斯丁·桑切斯-拉韦加(Agustín Sánchez-Lavega)领衔的团队发现,研究成果于2026年发表在《科学进展》上[1][2]。该十边形云团位于土星南极约南纬63°的高空急流带中,是一条由10个波峰和波谷首尾相接构成的规则多边形大气波。哈勃空间望远镜在2023年的图像中首次捕捉到其模糊痕迹,2024年地面观测者开始注意到波纹,到2025年8月和9月拍摄的图像中,十个顶点已非常清晰[1][2]。更早的卡西尼号探测器照片中并未发现这一长期结构,说明它是近期才形成的。不同波段(可见光、红外等)均能观测到它,表明该结构贯穿了土星的多层大气[1]

  为什么土星南极会长出十边形,而北极是六边形?

  目前尚没有模型能完美解释这一差异。土星北极的六边形风暴自20世纪80年代被旅行者号探测器发现以来,一直保持稳定,每边长约13,800公里,比地球直径还长[3]。而南极新出现的十边形则明显不同:边数更多、形成时间更晚、近期才出现。桑切斯-拉韦加表示,这可能与两个结构所处的纬度差异有关[2]。北极六边形所在的纬度约北纬78°,而南极十边形在南纬63°,纬度不同导致大气环流模式、急流速度和稳定性均有差异。此外,十边形附近盘旋着一场类似木星大红斑的高压风暴,它可能在气流中搅起扰动,催生了这条波[2]。另一种可能是季节因素:土星绕太阳一圈约29.5年,南极日照周期以数十年计,光照变化可能影响急流稳定性。如果日照变化确实起作用,预计到2032年前后,当十边形所在纬度日照达到峰值时,该结构可能变得更加醒目[2]

  土星十边形和六边形有哪些关键参数对比?

对比项北极六边形南极十边形
发现时间1980年代(旅行者号)2023年首次隐约可见,2025年确认
位置土星北极约北纬78°土星南极约南纬63°
边数610
直径/尺度约25,000公里尚未精确测量,但据估算与六边形相当或略小
旋转速度约320公里/小时,逆时针,每10小时40分钟一圈尚未公布精确速度,但急流高速摆动形成波
稳定性至少40年不变不稳定,部分边模糊,仍在变化中
主要观测设备旅行者号、卡西尼号、哈勃哈勃空间望远镜、地面望远镜

  从对比表中可以看出,两者在边数、稳定性和发现时机上存在显著差异。六边形是长期稳定结构,十边形则是近期“突然长出”并仍在演化中的新现象[1][2]

  土星十边形对大气科学研究有什么价值?

  这是人类首次全程目击一个行星级大气多边形从无到有的形成过程。此前,土星北极六边形虽然奇特,但已存在至少40年,科学家无法观测其起源。而南极十边形提供了“现场追踪”的绝佳机会——从2023年隐约出现到2025年清晰成型,整个过程被哈勃和地面望远镜记录[1]。桑切斯-拉韦加团队指出,十边形本质上是一种行星急流中的波动现象,波峰和波谷首尾相接恰好围成一圈,形成多边形[2]。但为何偏偏是10个波?为何地球和木星上从未出现过类似结构?这些问题目前无解。研究团队希望未来的观测和模型能帮助厘清大气动力学机制,这或许能解释气态巨行星内部能量传输和环流模式的深层规律。

  土星十边形适合哪些人关注?有哪些观测建议?

  对于天文爱好者、行星科学研究者以及大气物理学者,这是一个值得持续追踪的现象。普通公众可以通过哈勃官网、NASA开放数据平台获取最新图像。如果使用业余望远镜,土星南极的十边形由于尺寸巨大且位于南纬63°,在土星南半球面向地球的季节(当前土星南半球是夏季)更容易观测到。但需注意,十边形某些边仍显模糊,表明它尚未稳定,未来可能继续变化甚至消失[2]。建议关注2026-2032年之间的观测窗口,尤其是2032年日照峰值前后,可能迎来最佳观测期。

  QA常见问题解答

  土星十边形是怎么形成的?

  它是由土星南极高空急流(高速环绕行星的风带)上下摆动形成的波,波峰和波谷恰好围成一圈,共10个。目前认为可能是急流中的不稳定性或大气深处传播上来的波动所致,具体机制尚无定论[2]

  土星十边形会持续多久?

  据公开报道,该结构目前并不稳定,部分边模糊,仍在变化中。它可能持续数年或更长时间,也可能在未来消失。科学家计划持续观测至2032年日照峰值前后,以判断其寿命[2]

  为什么木星没有类似多边形?

  木星大气虽然风暴频繁(如大红斑),但从未出现规则多边形结构。这可能与土星特有的低密度、高自转速度以及大气成分差异有关。目前没有模型能解释为何只有土星出现这种现象[2]

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