简介：土星是一颗多层气体巨星 ， 科学家通过观察其射电频率模式来确定自转周期 ， 但由于土星结构复杂 ， 我们只能测量其上层大气的旋转周期 。 有学者通过模型模拟发现土星自转周期变化的原因是其大气层外缘等离子区的阻力 。
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对于一个岩石行星来说 ， 找到一天的长度可以很简单 。 只要选择一个参考点 ， 观察它从视野中旋转出去 ， 然后再回到视野中需要多长时间 。 但是对于像土星这样的行星 ， 就没那么简单了 。 这没有表面特征可以追踪 。
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科学家们已经花了几十年时间试图确定土星的旋转周期 。 但是这个气体巨人一直不愿意透露它的秘密 。 AGU《地球物理研究》杂志上的空间物理学板块的一项新研究可能终于有了答案 。 这项研究的题目是 “土星的多重可变周期性：热层-电离层-磁层耦合的双飞轮模型” 。
对于像地球这样的行星 ， 当我们测量旋转周期时 ， 我们知道我们正在测量什么 。 我们正在测量行星的表面 。 但是对于一个气体巨行星来说 ， 事情就比较复杂了 。 科学家们实际上是在谈论行星的哪一层呢？
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土星是一个多层次的气体巨行星 ， 可能有一个岩石核心 。 这个核心被一层冰所包围 ， 然后是金属氢和氦 。 然后是一个氦雨区 ， 进一步被一个液态氢区所包围 。 然后是一大片气态氢的区域 。 土星的高层大气由三层组成：顶部是氨云 ， 下面是硫化氢铵 ， 再下面是水蒸气云 。
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土星的比例图显示了土星结构的一些细节 。 图片来源: Kelvinsong-Own work ， CC BY-SA 3.0, （图片说明）
当科学家们谈论土星的旋转周期时 ， 他们谈论的是高层大气 。 这是这个星球上唯一可以真正测量的部分 。
科学家们通过观察一个巨大的气体发出的无线电频率模式来确定其一天的时间长度 。 土星的困难在于它只发出低频的无线电模式 ， 而地球的大气层会阻挡这些模式 。 这与木星形成鲜明对比 ， 木星发射的高频率模式可以穿过地球的大气层 。 正因为如此 ， 在航天器出现之前 ， 科学家们就能够计算出木星的旋转周期 。
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