土星霓虹燈光彩奪目

土星及其美麗多姿的土星環，以其迷人和神秘而一直為人們所矚目，特別是NASA發射的探測土星的“卡西尼”號飛船在2004年7月1日到達土星地區，就近觀測以來，幾乎是不時地就發回新發現的照片和信息。

但是叫人費解的是，為什么取這樣一個題目，未必有誰給土星裝上了霓虹燈不成?不!沒有任何人給土星裝上了霓虹燈，至少現在不可能做到。但是，土星和其環的照片使它看起來儼然像光彩奪目的霓虹燈。請看2007年6月27日NAsA公布的由卡西尼號發回的土星照片，是不是就是一副絢麗多姿的霓虹燈照片?請注意，這并不是像畫畫一樣，人工隨意加上去的顏色，而是根據卡西尼在鄰近土星所實地拍攝到的可見光和紅外線照片分析后而得到的，因此，彌為珍貴。

三個色區

這張鮮艷奪目的彩色圖是由卡西尼飛船，在13個小時內于土星的白天和夜晚時間，所拍攝到的25張可見光和紅外光照片，經過分析其波長和所代表的顏色，而得出的。卡西尼號的可見光和紅外照片同時撲捉到了352種不同的波長或者說光譜波段數據。可以將其分成為3個區域，即波長為2 3、3.0和5 1微米波長所代表的藍、綠、紅三個顏色區域，最后得到了這張并非原本就存在的彩色圖。

第一部分是土星環，可以清楚地看到，現在它基本上呈藍顏色。當然，還有暗色區域。

第二部分就是土星上部的暗紅色區域，這是紅外線所拍攝到的最紅區域，這一部分顯示出相當細致，可以清楚地看到土星北極區域的六角形圖案。

第三部分就是中間帶部分的綠色區域，這是土星被陽光強烈照射和大氣強烈地反射的那一面。

原因分析

土星所含元素中Ne(氖)的含量相當少，但是這幅由所拍攝信息得出來的照片顯示出了土星和土星環好像是發射出霓虹燈光(Ne光)一樣。那又是如何產生的呢?

拍攝這幅像時，那是在2007年2月24日，卡西尼飛船正處于離土星1.58萬千米土星環上方34.6度處，與太陽的相角為69.5度，剛好是向下俯瞰著土星的北極。就是說，卡西尼正好處于土星環的背陽面，這可以拍攝到從陽光照射的南半球而來的過濾散射光。

在夜晚即背陽面，沒有了陽光只有土星本身的輻射光。這種光的波長為5.1微米，是人眼可見光最大波長的7倍，從土星的深處產生，向外發射，最終消失于空中。在土星大氣層深處的厚云層阻擋了這種光。代之以由可見的暗色斑紋、點狀以及球狀環繞帶所組成的令人驚奇的組合陣列。土星所產生這種5.1微米強烈熱輻射光，使得土星深處的云層好像是太陽光照射一樣。這種情況在土星上的煙霧較薄、對太陽的反射很小時尤為明顯。這種深部云層多半是由硫酸氫銨所組成，在陽光照射的白天那一邊是不可能反射陽光的，因為太陽被土星大氣上的煙霧和硫酸氫銨云阻擋了而看不見。所以，在背陽光的北半球，呈現出暗紅色，而且使得細節也能分辨得清楚，即可看出北極附近的六角形圖案。

土星環中冰粒子強烈地反射2.3微米的藍色光，而土星大氣層中的甲烷則強烈地吸收太陽光，致使土星很暗。對于3.0微米的綠光，情況剛好相反：被環中的冰強烈地吸收，而土星的陽面是光亮的。于是，土星環在這種情況下顯示為蘸色，而陽光照射的那一邊就是黃綠色。

在土星環之內，絕大多數不透明的部分呈現出暗色，而較透明的那些區域就較亮。尤其是不透明的通常是明亮的B環，現在則呈現出廣闊的暗帶，將較明亮的A環(外面區域)和C環(內部區域)分隔開。從通常的土星環照片中，我們的確可以看到B環是明亮的。

土星環不見了

土星環這種霓虹燈式的壯觀景象，讓人驚嘆不已，但并不是說土星環就不出現其他異常景觀了。其實土星環還會出現其他不同的景象，問題是你處于什么位置、什么時候去觀察它。下面試以土星環看不見了為例加以佐證。

看看卡西尼在2006年10月12日拍攝到的土星形貌像，通常巨大的土星環的確看不見了，變得只是圍繞著土星赤道的一條細細的藍顏色線。你是不是因此既感到奇怪驚訝又很不熟悉?

土星環為什么會變成為這幅面孔?當時的卡西尼號距離土星環160萬千米處，正好與環平面同一水平方向上，因此拍攝到土星環的照片就成了一條發光的線了。這就好像你的視線正好對著一個大的很薄的圓盤看去，你看到的不就是一條線嗎!這種景象，卡西尼拍攝到好幾次。歷史上，1610年伽里略用他那只有20倍的望遠鏡最先發現了土星和土星環。他當時發現的是三個相互接觸在一起的行星，實際上，伽俐略發現的土星一邊有一個衛星，它們就是土星環。但是兩年之后，令伽里略非常吃驚的是這兩個衛星，也就是土星環不見了，找不著了，這令伽里略百思而不解。看到了土星環的這幅模樣，以及我們的解釋后，恐怕任何人都能夠回答當初伽里略看不到土星環的原因了他那副只有20倍的望遠鏡怎么能夠在地球上看到變成了一根細線似的土星環呢!

在這張景象奇特的土星像中，除了土星環變成了一根藍色的細線之外，還有一個顯著特點，那就是土星的夜晚和白天之間有著明暗分明的分界線。由于土星上部區域的云層和煙霧會阻擋掉內部深層的可見光，因而用可見光相機是無法拍攝出土星深處的云層景象。現在的這張像正是卡西尼使用可見光以及紅外線一起拍攝到的像，顯露了土星內部區域所產生的熱輻射在深部云層的輪廓像。在白天那一邊的右下邊，呈現出藍綠色，那是由于土星云層頂部散射可見太陽光所致。而在夜晚的左上方，沒有陽光照射，土星內部發出的紅外輻射光，使土星看起來儼然像一盞中國式的燈籠。那是由于土星灼熱內部的紅外輻射在土星深處云層散射所呈現出的特點。左上方呈紅色，那是土星灼熱內部所發射的熱輻射光產生的結果。還可以看到處于夜晚的左邊頂部，即在陰影之內，比起處于白天的左邊底部來對比度要差一些。土星內較暗的區域熱輻射最強。亮紅色表示那些區域的土星大氣相對來說清亮些。亮紅色表示該地區內部深處沒有云層和粒子，而暗紅色則是內部有云的地區。通過這種顯示土星白天和夜晚的圖片，我們可以推測其內部云層的情況。