土星光環的成因是什麼

　　土星光環是指圓球形的星體周圍有一圈很寬的帽沿，你對土星光環的形成了解嗎?以下是小編為大家整理土星光環是什麼形成的答案，希望對你有幫助!

　　土星光環的形成

　　早在1850年，法國數學家洛希就推斷出：由行星引力產生的起潮力能瓦解一顆行星，或瓦解一顆進入其引力範圍的過往天體。這種起潮力能夠阻止靠近行星運轉的物質結合成一個較大的天體。目前所知道的行星環就是位於這個理論範圍內，其邊界被稱為洛希極限，是一個重力穩定性的區域。據此，科學家們對行星環的成因進行了三種推測;第一，由於衛星進入行星的洛希極限內，從而被行星的起潮力所瓦解;第二，位於洛希限內的一個或多個較大的星體，被流星撞擊成碎片而形成光環;第三，太陽系演化初期殘留下來的某些原始物質，因為在洛希極限內繞太陽公轉，而無法凝整合衛星，最終形成了光環。

　　不過，對於光環的成因，科學家們目前還只能是進行猜測而已。更令他們疑惑不解的問題是那些窄環的存在，因為根據常規，天體碰撞、大氣阻力和太陽輻射都會對窄環造成破壞，使它消散在空間。究竟是什麼物質保護著窄環使其存在呢?一些學者提出，一定有一些人們尚未觀測到的小衛星位於窄環的邊緣，它們的萬有引力使窄環得以形成並受到保護。這種觀點被人們後來的發現所證實，因為人們不僅在土星而且在天王星的窄環中，也發現了兩顆體積很小的伴隨衛星，它們的複雜運動相互作用，使光環內的物質運動也缺乏規律性，也許這正是不同的行星環具有不同的形態的原因所在。

　　隨著研究的深入，使人們當初的一種推測——行星環為太陽系演化初期殘留下來的某些物質繞行星公轉而成這一觀點，受到了越來越多的學者的懷疑。比如，德國的一位天體學家認為，在1億年前，一顆小彗星與一顆直徑60英里的土星衛星發生碰撞，從而形成土星環。

　　與此同時，人們還提出了另外一個有趣的問題：為什麼土星、木星、天王星、海王星有光環，而水星、金星、火星和地球卻沒有光環呢?

　　對於神奇的行星光環，科學家們仍然不斷提出新的推測和假說。然而，隨著天文新發現的增多，行星光環反而顯得更加神祕莫測了。

　　土星光環的介紹

　　自從義大利著名天文學家伽裡略在1609年首次用望遠鏡觀測星空以來，新的發現經他之手接踵而至。1610年7月，他把望遠鏡對準了土星。在這架放大倍數只有30倍而又不完善的望遠鏡中，伽裡略看到土星兩旁有某種奇怪的附屬物。實際上他所觀測到的便是土星兩側的光環部分。但是，伽裡略並沒有認識到這一點。鑑於在這之前他已經發現了木星的四顆大衛星，於是便相信土星兩側也有兩個衛星之類的小天體。然而，由於情況不如木星衛星那樣明白無疑，伽裡略沒有直截了當地宣佈這一發現。

　　任何一位科學家在感覺到將要作出一項重要發現之時，往往會為兩種感情所支配：一方面怕別人走在自己的前面而想盡快地發表它，另一方面又擔心會犯大錯誤而不想輕率地過早加以發表。在伽裡略時代學者們為此往往採用一種稱為"字母顛倒法"的密碼記錄方式來簡要地記載自己所作出的發現，這種記錄除了發現者本人外幾乎誰也無法加以破譯。當發現者過一段時間後確證了這項發明之時，便把自己早已寫好的那份"天書"譯出來，從而保留了對該項發現的優先權。

　　伽裡略對他的土星觀測結果便採用了這種方法。他當時所做的記錄是由39個拉丁字母混亂排列的一長排符號串，其真實含義是"觀測到一顆最高的三重行星"。這裡"最高的"即指土星，因為土星是當時所知離太陽最遠的行星。1659年，荷蘭科學家惠更斯證實伽裡略觀測到的是一個離開土星本體的光環。但他開始時也象伽裡略一樣採用了字母顛倒的密碼記錄法，不過形式稍有不同，用了總數為62個拉丁字母的若干符號串。三年後當他確信自己結論正確時才宣佈了這組符號串的意義是"土星周圍有一個又薄又平的光環，它的任何部分與土星不相接觸，光環平面與黃道面斜交"。

　　惠更斯以後，人們經歷了漫長的過程才對土星環的本質有了正確的認識。在最初的兩百年內，土星環一直被認為是一個或若干個扁平的固體物質盤。1856年英國物理學家麥克斯韋首先從理論上證明這種環必須是由圍繞土星旋轉的一大群小衛星組成的物質系統，而不可能是整塊固體物質盤。40年後，美國天文學家基勒通過觀測發現，土星環不同部分的旋轉速度隨到土星中心距離的增大而減小，並且符合開普勒運動定律。如果是剛體轉動，則轉速因隨距離的增大而增大。這樣就無可辯駁地證實了環是無數個各自沿獨立軌道繞土星旋轉的大小不等的物質塊，從而最終闡明瞭土星環的本質。事實上當遠方恆星在環後經過時星光並沒有多大的減弱，這也說明它不是一整塊東西，而是一些稀疏分佈的分離物質塊。現已知道組成環的小"衛星"大都是一些直徑為4~30釐米的冰塊，總質量約為土星質量的百萬分之一。環極冷，據探測溫度低達-200℃左右。

　　土星七環的簡介

　　根據地面和空間觀測結果得知，土星環系的主體含有A、B、C、D、E、F和G七個環以及環與環之間稱為環縫的一些暗區。環編號的次序是根據發現時的先後，而不是按它們離土星本體的遠近來確定的。環縫則通常以發現者的名字來命名，它們是一些質點密度相對很小的區域。最裡面的是D環，內側幾乎觸及土星表面，寬約為12000公里，與C環內緣隔開一個1200公里寬的蓋林縫。C環很暗，寬約19000公里。C環外是既寬又亮的B環，它與C環相隔一條寬1800公里的法蘭西縫，寬度約為25000公里，可以並排放上兩個地球。再往外就是A環，亮度僅次於B環，寬約15500公里。A、B兩環間是寬度為5000公里的卡西尼環縫，由著名天文學家卡西尼於1675年發現。卡西尼縫是永久性的環縫，另一條永久性環縫為A環中的恩刻環縫，寬度只有876公里。其他環縫既不完整又具有暫時性。A環向外依次為F、G和E環。其中F環很窄，寬度僅為30公里，它與A環間寬約3600公里的空缺區取名為"先鋒縫"。F環和G環都是空間飛船發現的。E環的情況比較複雜，物質分佈呈現某種結構，寬度超過8萬公里，一直延綿到離土星表面20萬公里以遠的空間中。

　　土星環系的總寬度超過20萬公里，而最大厚度卻不超過150米，真可謂"其薄如紙"!無怪乎當它以側面對我們時會消失殆盡，這一點也曾使伽裡略對自己的發現產生懷疑呢!關於環的起源至今未有定論，一種最流行的觀點認為，當一顆衛星離開土星太近時會為土星起潮力所瓦解，其結果便形成今天的光環。

　　巨大的光環使土星成為太陽系裡一顆非常美麗的行星。土星的光環其實可分成幾個不同的部分，最明亮、寬闊的是 A 環和B 環，較暗的是 C 環。光環的各部分之間有明顯的裂縫，最大裂縫的是A 環和 B 環間的Cassini 裂縫，它是由 Giovanni Cassini 在 1657 年發現的。

　　A 環內的 Encke 縫則是由 JohannEncke1837 年發現的。通過飛船的探測，人們還發現較寬的光環其實是由許多狹窄的小環組成的。

　　光環的形成原因還不十分清楚，據推測可能是由彗星、小行星與較大的土衛相撞後產生的碎片組成的。

　　光環可能含有大量的水份，構成它們的是直徑從幾釐米到幾米的冰塊和雪球。某些光環，如 F 環的結構在鄰近的衛星引 力拉扯下結構發生了細微的變化。科學家在“旅行者”號飛船發回的一張圖片中發現，土星寬闊的 B 環上帶有放射狀的陰影，但在“旅行者”號此後拍攝的其他圖片中卻沒有。

　　據推測，這一現象可能因為光環在某些時候帶有靜電，漂浮在宇宙中的塵埃被吸附而造成的。

　　據國外媒體報道，數百年來，全世界的天文學家們一直在嘗試著研究和查明土星光環的結構。同時，這些光環的成因則更顯得神祕莫測。不過，“卡西尼”號探測器傳回的最新觀測資料最終揭開了土星光環的“身世”——它們在數億年前均曾是土星的衛星，發生分解並演化為的帶狀結構。

　　那些曾經的衛星已演化為體積相對平均的小石塊、灰塵和氣體。正如天文學家們所指出的，這一演化過程至少可以在土星的一條光環——G環上得到驗證。

　　科學家們在研究過程中發現，位於土星光環群外側的G環還受到了土衛一引力的影響。

　　美國宇航局的專家們指出，土星G環由於距離其他環較遠，因此直到1979年才被飛經土星的“先驅”號探測器偶然發現。當時在科學家中間立刻產生了一個疑問：為什麼這條光環距離土衛一如此之近，卻並未分解為塵埃狀的雲團***土衛一的直徑為400公里，距離G環約15000公里***。

　　藉助“卡西尼”號獲取的最新資料，科學家們終於可以為這一謎題給出答案。這是由於，在G環的內側存在著一個明亮的弧狀結構，NASA的專家們認為，該弧線是由一些直徑為數十米的大塊岩石組成的。這些相對較大的岩石在微型隕石的不斷轟擊下逐步分解並不斷演化為光環的一部分。

　　不過，如果G環中的所有“大型”天體能夠融合為一個整體，那將會形成一個新的衛星。NASA認為，這顆衛星確實曾經存在過。

　　NASA埃姆斯研究中心的傑夫·庫茲表示：“在土星G環中確實曾存在過一顆衛星。但不知何時，它發生瞭解體，並演化為一條由冰塊和碎石構成的光環。現在，我們可以清楚地看到這些前衛星的殘骸是如何環繞土星運動的。”

　　G環中的那些大型天體正受到來自土衛一的弱引力作用。“卡西尼”號已清楚地記錄下了這種引力的存在。

　　不過，科學家們也指出，在G環和土衛一之間存在著相互間的引力作用，並由此產生了所謂的“共振效應”。據推算，G環中的這些較大天體將會不斷髮生分解並平均分散到整個軌道上。由此同時，由於這些天體的消失，土衛一受到的引力將會減小，並有可能逐漸遠離土星軌道。

　　6月7日，美國國家航空航天局在華盛頓展示了一組哈勃太空望遠鏡從1996年到2000年間拍攝的土星照片。該組照片***從左下到右上***展現了土星北半球從秋分到冬至這段時間內光環的各個形狀。土星赤道與其執行軌道成27度斜角，與地球的23度角十分

　　相似。土星的光環僅10米厚，之所以略帶紅色，是因為它由有機物和冰構成。天文學家們正在研究這組照片，分析土星光環色彩和亮度的具體細節問題。

　　土星外圍的光環是一堆岩石，因為地球排第3位而太陽系的隕石堆都在火星與木星距離的空間或在海王星以外，它們都受太陽影響圍繞。因為土星與木星都有非常強大的引力能吸引它們，而地球不僅遠離它們又沒有土星與木星這麼大的質量，所以地球是不可能擁有的。