為什么土星擁有美麗的斑紋？

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

　　太陽(yáng)系幾個(gè)遙遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)。這是因?yàn)闅饬髋c地表的摩擦耗散了日照帶來(lái)能量，進(jìn)而形成一些像是環(huán)流之類的結(jié)構(gòu)。但是其它巨型行星因?yàn)榇髿鈱雍鼙∏揖嚯x太陽(yáng)甚遠(yuǎn)，日照應(yīng)不足以提供維持這些大型結(jié)構(gòu)所需的能量。

　　過(guò)去天文學(xué)家一直認(rèn)為行星的旋轉(zhuǎn)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(píng)論》（PhysicsReviewLetters，89,124501，16September2002）的論文則提供了定量的理論解釋。美國(guó)SouthFloridaUniv.與以色列Ben-GurionUniversityoftheNegev的研究人員將Kolmogorov-Batchelor-Kraichnan理論推廣到旋轉(zhuǎn)球面上的二維紊流。他們的計(jì)算顯示能量分布會(huì)發(fā)展出強(qiáng)烈的各向異性（anisotropy），因而可以導(dǎo)致穩(wěn)定的環(huán)流結(jié)構(gòu)。這個(gè)現(xiàn)象在快速旋轉(zhuǎn)的球體以及低摩擦力的環(huán)境下尤其顯著，這正是太陽(yáng)系巨型行星的情況。

　　這個(gè)結(jié)果尤其能解釋為什么像是海王星離太陽(yáng)這么遠(yuǎn)的行星，在微弱的日照供應(yīng)下居然發(fā)展出巨型行星中最強(qiáng)烈的大氣環(huán)流。