土星、木星为什么有光环?

土星、木星为什么有光环?
土星、木星为什么有光环?

土星、木星为什么有光环?
木 星 光 环 的 形 成
Formation of Jupiter's ring
在 七 零 年 末 期 ,科 学 家 从 航 行 者 号 太 空 船 (Voyager Spacecraft) 发 现 木 星 (Jupiter) 是 有两 个 光 环 (ring) ,后 来 他 们 更 发 现 木星 第 三 个 光 环 ,由 於 这 光 环 比 较 透 明 ,这 光 环 被 科 学 家称 为 薄 纱 光 环 (gossamer ring) .
美 国 康 内 尔 大 学 (Cornell University) 的 宾 士 天 文 学 教 授 (Professor Joseph Burns) 根 据 伽 利 略 太 空 船 (Galileo spacecraft) 搜 集 的 资 料 ,发 现 木 星 的 光 环 的 形 成 ,是由 於 流 星 (meteoroid) 撞 击 木 星 四 个 细小 的 卫 星 所 产 生 的 尘 埃 ,围 绕 木 星 漩 转 ,形 成 光 环 .因为 木 星 的 细 小 卫 星 体 积 不 大 ,没 有 足 够 的 引 力 (gravitational force) ,不 能 阻 止 流 星 的 尘 埃 飞 离 卫 星 表 面 .
木 星 的 直 径 约 为 十 四 万 三 千 公 里 ,而 尘 埃 形 成 的 光 环是 分 布 在 离 木 星 核 心 九 万 至 二 十 五 万 公 里 的 上 空 .图 中所 见 是 木 星 的 光 环 和 它 四 个 小 卫 星 ,红 色 的 光 环 约 十 六公 里 阔 ,是 由 流 星 撞 击 离 木 星 最 近 的 两 个 卫 星 Adrastea 和 Metis ,所 产 生 的 尘 埃 而 形 成,离 木 星 较 远 的 是 黄 色 及 绿 色 的 薄 纱 光 环 ,是 由 流 星 撞击 离 木 星 较 远 的 两 个 卫 星 Thebe 和 Amalthea ,所 产 生 的 尘 埃 而 形 成 ,光 环
的 形 状 是 依 照 卫 星 运 行 的 轨 道 组 成 .
土星光环之谜
钮卫星
美国东部时间2004年7月1日中午时分,历时7年飞越了35亿公里的卡西尼号探测器终于成功地泊入了土星轨道,开始了它长达4年的对土星、土星卫星和土星光环的探测.自从1610年伽利略第一个把望远镜指向天空时,土星就给人们留下了一个巨大的谜团.伽利略看到土星不象一个单独的发光体,它的形状犹如三联星,紧靠着大星的两侧附有两颗小星与中心联成一条直线.伽利略连续观测了三年,发现土星的这种形状没有什么变化,于是断言土星有两颗卫星,不过这两颗卫星丝毫不动地固定在土星两端.但是接着观测下去却发现这两颗卫星竟然完全消失了,过一段时间后又出现,而且看到了更多离奇古怪的土星形状.伽利略对此无法解释.
荷兰物理学家惠更斯用倍数更高的望远镜观测木星后确认伽利略所描述的土星附属物决不会是两颗卫星,不过他真的发现了一颗土星卫星,后被命名为提坦（Titan）,这是迄今所知土星总共31颗卫星中最大的一颗.1656年3月5日惠更斯公布了他对土星形状之谜的解答.不过这个解答是以谜语的方式公布的.答 案 是 一 句 话 ,他 把 这 句 话 的 字 母 打 乱 了 ：aaaaaaacccccdeeeeeghiiiiiiillllmmnnnnnnnnnooooppqrrstttttuuuuu.后来在一位知名人物的请求下,他把这些字母复原成了一句拉丁文：Annu lo cingitur,tenui,plano,nusquam cobaerente,ad eclipticam inc linato,译成中文为：有环围绕,环薄而平,到处不相接触,与黄道斜交.天体居然可以是环状的?在普遍认为天体应该是正球体的当时,惠更斯的这个解答某种程度上带来了更大的迷惑.
1675年著名天文学家卡西尼观测到惠更斯的土星光环实际上是双重的,内外两重环之间被一条黑暗的缝隙分隔,此缝现在被命名为卡西尼缝.卡西尼猜测土星光环可能由无数小颗粒组成,但当时及以后两百年里的天文学家们都认为土星光环是固态的,卡西尼缝只是固态环上的一个暗黑的标记.直到1856年英国著名物理学家麦克斯韦用力学理论证明,土星光环如果是固体的或液体的,那么它在转动时万有引力将会把它撕裂,它如果是由无数小的固定颗粒构成,在力学上就是稳定的.通过以后的望远镜和行星际探测器的观测,获得了更多的土星光环的细节,当然也证实了卡西尼的猜测和麦克斯韦的理论预言是正确的.
人们对这次的卡西尼号探测器也寄予厚望,不仅希望它揭示更多土星家族的谜团,还希望从对土星光环系统的观测中探索出太阳系起源和行星系统形成的秘密.卡西尼号还携带了一艘着陆器,六个月后当卡西尼号接近提坦时将把着陆器释放到这颗木星最大的卫星上,着陆器以提坦发现者的名字惠更斯来命名.