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2008 年 1 月 7 日

揭開土星系統奧秘 (191):土星環系統具有自己的大氣
   提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明 : 由 1997 年 10 月 5 日升空、2004 年 7 月 1 日抵達了 土星系統 卡西尼˙惠更斯 (Cassini - Huygens) 太空船所取得的觀測資料顯示, 土星環系統 具有自己的大氣, 與 土星 本身的 大氣系統 不同。 在 卡西尼環繞器 近距離飛越 土星環 時, 太空船上的儀器得以對 土星環 進行量測, 並發現其周圍有由氧原子組成的大氣存在。 這個大氣組成分與 木星 的二個衛星 「 歐羅巴 」(Europa,木衛 2)、 「 甘尼米德 」(Ganymede,木衛 3)上所發現的組成分極類似。 這項重大的發現多虧由歐洲團隊參與開發而裝設於卡西尼環繞器上的二項儀器: INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer,離子和中性物質光譜儀)和 卡西尼電漿光譜儀 (CAPS,Cassini Plasma Spectrometer)。 上照片片是由 土星 的北極上空觀看在太陽光照射下的 土星 A 環 以內之土星環系統。

            土星環含有大量的水冰,當中混有少量塵埃與岩粒。土星環格外地薄,相較於土星環約 25 萬公里左右的直徑, 其靠近土星的 A 環或 B 環厚度僅有 1.5 公里。 水分子是最先受到 太陽 紫外線輻射 而脫離土星環中的粒子群, 接著分解成為氫原子、氧分子與氧原子,這個過程即是所謂的光解作用(photodissocation)。 原子量較輕的氫氣飄散至太空中,氧原子與剩餘的水在低溫環境中再次冷凝回到土星環系統當中,導致氧分子的濃度增高。 離子和中性物質光譜儀 (INMS) 能夠觀察中性氧氣, 卡西尼電漿光譜儀 (CAPS) 則可以觀察氧原子離子, 提供土星環的電子視圖,顯示氧分子離子化的產物,以及被陽光驅逐出土星環的額外電子。 土星環大氣可能是因為 重力 而環繞於土星環周圍, 而土星環系統中物質的流失與環內粒子的再補充,達成一個動態的平衡。

明日主題 : 揭開土星系統奧秘 (192): 土星環粒子運行比想像地平靜
天文史上的今天 :1610 年 1 月 7 日,義大利人 伽利略 (Galileo Galilei,1564 - 1642) 運用他在 1609 年發明的 折射式望遠鏡 觀察夜空, 首次發現 木星 的四顆大衛星, 後人稱此四顆衛星為「伽利略衛星 」。

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主編 : 陳輝樺陳輝樺                 
                            諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                                                         蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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