土星霓虹灯光彩夺目

唯　实

土星及其美丽多姿的土星环，以其迷人和神秘而一直为人们所瞩目，特别是NASA发射的探测土星的“卡西尼”号飞船在2004年7月1日到达土星地区，就近观测以来，几乎是不时地就发回新发现的照片和信息。

但是叫人费解的是，为什么取这样一个题目，未必有谁给土星装上了霓虹灯不成?不!没有任何人给土星装上了霓虹灯，至少现在不可能做到。但是，土星和其环的照片使它看起来俨然像光彩夺目的霓虹灯。请看2007年6月27日NAsA公布的由卡西尼号发回的土星照片，是不是就是一副绚丽多姿的霓虹灯照片?请注意，这并不是像画画一样，人工随意加上去的颜色，而是根据卡西尼在邻近土星所实地拍摄到的可见光和红外线照片分析后而得到的，因此，弥为珍贵。

三个色区

这张鲜艳夺目的彩色图是由卡西尼飞船，在13个小时内于土星的白天和夜晚时间，所拍摄到的25张可见光和红外光照片，经过分析其波长和所代表的颜色，而得出的。卡西尼号的可见光和红外照片同时扑捉到了352种不同的波长或者说光谱波段数据。可以将其分成为3个区域，即波长为2 3、3.0和5 1微米波长所代表的蓝、绿、红三个颜色区域，最后得到了这张并非原本就存在的彩色图。

第一部分是土星环，可以清楚地看到，现在它基本上呈蓝颜色。当然，还有暗色区域。

第二部分就是土星上部的暗红色区域，这是红外线所拍摄到的最红区域，这一部分显示出相当细致，可以清楚地看到土星北极区域的六角形图案。

第三部分就是中间带部分的绿色区域，这是土星被阳光强烈照射和大气强烈地反射的那一面。

原因分析

土星所含元素中Ne(氖)的含量相当少，但是这幅由所拍摄信息得出来的照片显示出了土星和土星环好像是发射出霓虹灯光(Ne光)一样。那又是如何产生的呢?

拍摄这幅像时，那是在2007年2月24日，卡西尼飞船正处于离土星1.58万千米土星环上方34.6度处，与太阳的相角为69.5度，刚好是向下俯瞰着土星的北极。就是说，卡西尼正好处于土星环的背阳面，这可以拍摄到从阳光照射的南半球而来的过滤散射光。

在夜晚即背阳面，没有了阳光只有土星本身的辐射光。这种光的波长为5.1微米，是人眼可见光最大波长的7倍，从土星的深处产生，向外发射，最终消失于空中。在土星大气层深处的厚云层阻挡了这种光。代之以由可见的暗色斑纹、点状以及球状环绕带所组成的令人惊奇的组合阵列。土星所产生这种5.1微米强烈热辐射光，使得土星深处的云层好像是太阳光照射一样。这种情况在土星上的烟雾较薄、对太阳的反射很小时尤为明显。这种深部云层多半是由硫酸氢铵所组成，在阳光照射的白天那一边是不可能反射阳光的，因为太阳被土星大气上的烟雾和硫酸氢铵云阻挡了而看不见。所以，在背阳光的北半球，呈现出暗红色，而且使得细节也能分辨得清楚，即可看出北极附近的六角形图案。

土星环中冰粒子强烈地反射2.3微米的蓝色光，而土星大气层中的甲烷则强烈地吸收太阳光，致使土星很暗。对于3.0微米的绿光，情况刚好相反：被环中的冰强烈地吸收，而土星的阳面是光亮的。于是，土星环在这种情况下显示为蘸色，而阳光照射的那一边就是黄绿色。

在土星环之内，绝大多数不透明的部分呈现出暗色，而较透明的那些区域就较亮。尤其是不透明的通常是明亮的B环，现在则呈现出广阔的暗带，将较明亮的A环(外面区域)和C环(内部区域)分隔开。从通常的土星环照片中，我们的确可以看到B环是明亮的。

土星环不见了

土星环这种霓虹灯式的壮观景象，让人惊叹不已，但并不是说土星环就不出现其他异常景观了。其实土星环还会出现其他不同的景象，问题是你处于什么位置、什么时候去观察它。下面试以土星环看不见了为例加以佐证。

看看卡西尼在2006年10月12日拍摄到的土星形貌像，通常巨大的土星环的确看不见了，变得只是围绕着土星赤道的一条细细的蓝颜色线。你是不是因此既感到奇怪惊讶又很不熟悉?

土星环为什么会变成为这幅面孔?当时的卡西尼号距离土星环160万千米处，正好与环平面同一水平方向上，因此拍摄到土星环的照片就成了一条发光的线了。这就好像你的视线正好对着一个大的很薄的圆盘看去，你看到的不就是一条线吗!这种景象，卡西尼拍摄到好几次。历史上，1610年伽里略用他那只有20倍的望远镜最先发现了土星和土星环。他当时发现的是三个相互接触在一起的行星，实际上，伽俐略发现的土星一边有一个卫星，它们就是土星环。但是两年之后，令伽里略非常吃惊的是这两个卫星，也就是土星环不见了，找不着了，这令伽里略百思而不解。看到了土星环的这幅模样，以及我们的解释后，恐怕任何人都能够回答当初伽里略看不到土星环的原因了他那副只有20倍的望远镜怎么能够在地球上看到变成了一根细线似的土星环呢!

在这张景象奇特的土星像中，除了土星环变成了一根蓝色的细线之外，还有一个显著特点，那就是土星的夜晚和白天之间有着明暗分明的分界线。由于土星上部区域的云层和烟雾会阻挡掉内部深层的可见光，因而用可见光相机是无法拍摄出土星深处的云层景象。现在的这张像正是卡西尼使用可见光以及红外线一起拍摄到的像，显露了土星内部区域所产生的热辐射在深部云层的轮廓像。在白天那一边的右下边，呈现出蓝绿色，那是由于土星云层顶部散射可见太阳光所致。而在夜晚的左上方，没有阳光照射，土星内部发出的红外辐射光，使土星看起来俨然像一盏中国式的灯笼。那是由于土星灼热内部的红外辐射在土星深处云层散射所呈现出的特点。左上方呈红色，那是土星灼热内部所发射的热辐射光产生的结果。还可以看到处于夜晚的左边顶部，即在阴影之内，比起处于白天的左边底部来对比度要差一些。土星内较暗的区域热辐射最强。亮红色表示那些区域的土星大气相对来说清亮些。亮红色表示该地区内部深处没有云层和粒子，而暗红色则是内部有云的地区。通过这种显示土星白天和夜晚的图片，我们可以推测其内部云层的情况。