才算出来？！——土星一日有多长？

原创：牧夫天文

翻译：DAIKIN

校译：王延昕

编排：邱晓磊

原文作者：Meghan Bartels

原文链接：

https://www.space.com/43058-how-long-is-a-day-on-saturn.html

才算出来？！——土星一日有多长？

科学家们最终利用土星环计算出了这颗气态巨行星的一日时长（自转一周所需时间）。

图源：NASA/JPL加州理工学院/空间科学研究所

10小时33分38秒

科学家们终于计算出了土星一日的长度（自转周期），揭开了这颗带环气态巨行星的谜团！这项研究结果于1月17日发表在《天体物理学杂志》。

数十年来，科学家们利用“旅行者”号和“卡西尼”号传回的数据对土星一日时长进行研究，却始终无法得到确切数据。“卡西尼”号在2017年9月15日坠入土星大气层中焚毁，根据其“大终章”前收集到的最终数据，科学家们最近的研究终于得出了土星一日的长度，该研究结果比之前的估测少了几分钟。

艺术家笔下的“卡西尼”号

图源：NASA/JPL – 加州理工学院

长期以来科学家们一直求索挖掘这颗行星的基本特征，而如今研究人员利用土星环的可观测波终以窥探土星内部结构，并进一步确认了其自转周期数据。

卡西尼项目科学家琳达·斯皮尔克在一份声明中说：“这是一个非常可靠的结果。这些光环给出了答案!” 

2017年6月4日，“卡西尼”号太空船在土星环中拍摄了这张Janus 2：1螺旋密度波的视图。

图源：NASA/JPL加州理工学院/空间科学研究所

确定一颗类地行星上一天的长度很容易，只需等待并观察陆地标志。但这对土星无效，因为土星是一颗气态行星，复杂涌动云层使得研究人员无法像研究类地行星那样利用参照物来观测。

除了直接观测外，科学家也会利用行星磁场倾斜度周期性变化来测量其一日长度。但这还是拿土星没办法，因为它的磁轴几乎与其自转轴一致。这些独特的麻烦使得科学家们只能粗略估计其自转周期在10小时36分钟至48分钟之间。

美国宇航局卡西尼号太空船于2009年8月22日拍摄土星环的视图。

图源：NASA/JPL加州理工学院/空间科学研究所

最新发表的研究采用了全新的方法——不着眼于星体本身，而转而研究其刚柔并济的“光环”。这个想法早在1982年就被提出，但直到“卡西尼”号光荣完成任务，科学家们才拿到了重要的研究数据。

土星自转时，其内部会轻微振动，从而使引力场产生细微变化。这些变化波及到其环带中的冰体，在环中形成微弱的“振动波浪”，土星环中的粒子在引力场中都能感受到这些振动。在环的特定位置，这种振动在恰当时机捕捉到轨道上的环粒子，逐渐积累能量，而这些能量则以可观测波的形式传送出来。

科学家们对这些可观测波进行研究，并利用它们向内追踪到行星本身。10小时33分38秒便是这么来的。该数据的误差在1分钟19秒到52秒之间。早年根据旅行者号收集的磁场数据的分析所估计的自转周期是是10小时39分23秒。

『天文时刻』 牧夫出品

微信号：astronomycn

2017年9月13日，

“卡西尼”号在坠入土星前两天拍下最后一张完整土星全照。该视图从环平面上方约15度处朝向环的阳光照射侧看。“卡西尼”号距离土星大约698,000英里（110万公里），在最后进入这个星球时，以马赛克拼图方式拍摄了这幅图像。在两个多小时内，“卡西尼”号获得了总共80个广角图像。这个视图由42张照片构成，使用红色，绿色和蓝色光谱滤镜拍摄，组合并镶嵌在一起以创建自然色彩视图。

图片来源: NASA/JPL加州理工学院/空间科学研究所