為什么土星擁有美麗的斑紋？

　　太陽系巨型行星表面的巨大斑紋的成因一直困惑著天文學家，最近一組美國與以色列的科學家計算旋轉球體上的紊流現(xiàn)象，或許可以給我們一個理論上的解答。

　　太陽系幾個遙遠的巨型行星（如木星土星以及海王星等）擁有絢麗的斑紋，這些斑紋是大氣層中的巨型穩(wěn)定結構，像是大氣噴流或是帶狀云層等等。地球大氣中也有一些類似的結構。這是因為氣流與地表的摩擦耗散了日照帶來能量，進而形成一些像是環(huán)流之類的結構。但是其它巨型行星因為大氣層很薄且距離太陽甚遠，日照應不足以提供維持這些大型結構所需的能量。

　　過去天文學家一直認為行星的旋轉和大尺度紊流之間的交互作用是造成這些斑紋的原因，最近一篇論發(fā)表在《物理評論》（PhysicsReviewLetters，89,124501，16September2002）的論文則提供了定量的理論解釋。美國SouthFloridaUniv.與以色列Ben-GurionUniversityoftheNegev的研究人員將Kolmogorov-Batchelor-Kraichnan理論推廣到旋轉球面上的二維紊流。他們的計算顯示能量分布會發(fā)展出強烈的各向異性（anisotropy），因而可以導致穩(wěn)定的環(huán)流結構。這個現(xiàn)象在快速旋轉的球體以及低摩擦力的環(huán)境下尤其顯著，這正是太陽系巨型行星的情況。

　　這個結果尤其能解釋為什么像是海王星離太陽這么遠的行星，在微弱的日照供應下居然發(fā)展出巨型行星中最強烈的大氣環(huán)流。