土星环是如何形成的(土星环是什么物质)

只要真的看过那无需支柱就能悬吊在行星赤道上的巨弧,我们的心思就平静不下来,土星环可说是宇宙中一切奇特、不可思议之事物的象征。我们看得愈清楚,就愈着迷。过去20年关于土星环的发现几乎全盘推翻了以前的知识,一个全新的环系统出现了,既复杂又有趣,超越了过去的理论、观测或想像。

土星环是如何形成的(土星环是什么物质)

土星以外的大行星也有环,而且全都不一样。即便以天文学的标准而言,行星环还是很奇特的东西。它们是由一些既微弱又违反直觉的力量塑造而成,例如在行星环里,重力反而会产生排斥物质的效应。现在我们领会到,那些我们曾经以为是静态的行星环,其实是不停地在变动发展;而我们也认清了卫星和行星环唇齿相依的关系;更重要的是,我们还知道行星环不仅仅是个精致的现象而已。

跟马克士威一样,现代的科学家也体会到行星环与星系的相似之处;基本上来说,行星环也是一扇窗口,让人类能深入探究太阳系古老的起源。

土星环是如何形成的(土星环是什么物质)

伽利略于1610年头一次窥见到土星环,50年后由海更斯将它解释为环绕着行星的圈圈,而接下来三个半世纪则没有别的发现。然而一下子在七年之间,科学家便发现另外三个大行星也各有其他的环。第一颗是天王星;1977年,康乃尔大学的艾略特在监视恒星的亮度时,天王星正从前面掠过,他注意到讯号在闪烁。他推论那是一连串稍呈椭圆或倾斜的窄带,环绕着天王星所造成。1979年,航行者一号太空船观测到木星模糊的星环。最后在1984年,科学家利用类似艾略特的技术,侦测到海王星环的片段(但不是完整的环)。

那些令人兴奋的日子过了,行星环研究也停缓了下来——直到1990年代中期。自那时起,探究行星环的新时代开始了。哈伯太空望远镜、地面望远镜以及环绕木星的伽利略号探测船不断送来观测资料。土星最模糊的环及其卫星在1995年和1996年才看出来,因为那时候地球与土星的位置恰好使行星环与卫星出现于边缘,以致减弱了来自主环的光芒。1997年发射的卡西尼太空船,将在2004年7月到达土星,展开为期四年的土星之旅。

环环相扣

尽管现今已知的四个行星环系统细节上各不相同,共通的特性仍然很多。它们都有丰富的纹理,由多个同心环组成,环间还有大小不等的间隙。每一个环都是由无数的石块与冰粒所组成,这些粒子各自环绕着主行星,同时相互推撞。粒子的密度可以由光深度推敲出来,光深度也就是光垂直穿透行星环时,依指数函数衰减的参数。依据粒子密度大小,行星环可分成两大类。最密的环,例如土星主环(标记为A与B)及天王星环(以数字和希腊字母为标记),光深度可高达4,意思是只有2%的光透得过。最紧密的环所带的粒子,直径小至数公分大至数公尺。

土星环是如何形成的(土星环是什么物质)

密度较大的行星环系统中,粒子经常碰撞,绕行星一圈就常得撞上好几回。在此过程中,能量会散失,角动量也会重新分布。因为较靠近行星的粒子跑得比外侧的粒子快,而碰撞会拉回内圈粒子(然后掉向行星),并推开外侧的粒子(跑离行星),因此行星环就会散开。但是散开需要时间,从这角度,行星环可以看成黏滞的流体,缓慢地向内与向外扩散。土星环实质的动黏滞度与空气相当。

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至QQ邮箱:3628405936@qq.com 举报,本站将立刻删除。
(0)

相关推荐

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注