【大公報訊】記者郭如佳報道:香港大學地球與行星科學系教授堯中華領導的研究團隊,近日透過分析美國太空總署卡西尼─惠更斯號(Cassini)探測器的歷史數據,發現土星兩極附近的「磁層極尖區」分布模式,與地球存在明顯差異。研究指出,土星的極尖區並非如地球般在兩極形成大致對稱的環狀結構,而是明顯偏向一側,呈現不均勻的午後偏移現象,反映其磁場結構及運作機制與地球截然不同。
「磁層極尖區」是指行星磁層兩極附近呈漏斗狀的開口區域,帶電粒子可沿磁場線進入大氣層,並觸發極光現象。地球的極尖區一般位於朝向太陽的一側,通常與正午方向大致對齊,因此在南北兩極形成較對稱的分布。不過,港大團隊的研究發現,土星的情況並非如此,其粒子進入區域多數偏向午後位置,最常出現在下午1時至3時之間,部分甚至延伸至傍晚時段,令極尖區整體位置偏離極區中心,形態明顯不對稱。
研究團隊指出,這種現象與土星的高速自轉有密切關係。土星自轉一周僅約10小時,遠快於地球,快速旋轉會重塑行星周圍的磁場環境,令原本應朝向太陽的磁場結構偏移。研究顯示,對土星這類巨行星而言,自轉速度及其衛星釋放出的帶電粒子,對磁層結構的影響可能比太陽風更為關鍵。
堯中華教授表示,是次「午後偏移型磁層極尖區」的發現,證實巨行星磁層的運作機制與地球不同,亦有助學界重新理解高能粒子在太陽系中如何獲取能量及加速傳播。他指出,確定帶電粒子進入磁場的位置,將有助科學家進一步了解能量如何輸送至行星大氣,並改良行星磁場及太空天氣模型,從而評估不同行星保護大氣層的能力。
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