• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.形成
  • 4.组成
  • 4.1.A环
  • 4.2.B环
  • 4.3.C环
  • 4.4.D环
  • 5.特点
  • 5.1.延伸
  • 5.2.环辨
  • 6.环的细节
  • 6.1.环的主要细节
  • 6.2.C环内的结构
  • 6.3.卡西尼缝的结构
  • 6.4.A环内的结构
  • 7.含量
  • 8.发现
  • 9.物理特性
  • 10.新环
  • 11.光环消失
  • 12.光环归来
  • 13.参考资料

土星环

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宇宙

土星环是指由水、冰、尘埃和其它化学物质组成的绕着土星运转的圆环。它是太阳系行星的行星环中最突出与明显的一个,环中有不计其数的小颗粒,其大小从微米到米都有,轨道成丛集的绕着土星运转。

虽然环的反射能够增加土星的亮度,但从地球仅凭裸眼还是看不见环。在1610年,当望远镜第一次指向天空之际,伽利略虽然未能清楚的看出环的本质,但他还是成为观察土星环的第一个人。在1655年,惠更斯成为第一个描述环是环绕土星的盘状的人。 虽然许多人都认为土星环是由许多微细的小环累积而成的(这个观念可以回溯至拉普拉斯),并有少数真实的空隙。更正确的想法是这些环是有着同心但是在密度和著亮度上有着极值的圆环盘。在丛集的尺度上,圆环之间有许多空洞的空间。 在环的中间有一些空隙:有两条已经知道是与被埋藏在环中的卫星产生轨道共振引起的波动造成的,其它的空隙还不知道成因。稳定的共振,另一方面,也维系了一些环长期的存在,像是泰坦环和G环。

基本信息

  • 中文名

    土星环

  • 外文名

    Saturns rings

  • 别称

    光环

  • 分类

    行星环

  • 发现者

    伽利略

形成

光环的形成原因还不十分清楚,据推测可能是由彗星、小行星与较大的土卫相撞后产生的碎片组成的。

土星光环结构复杂,千姿百态。光环环环相套,以至成千上万个,看上去更像一张硕大无比的密纹唱片上那一圈圈的螺旋纹路。所有的环都由大小不等的碎块颗粒组成,大小相差悬殊,大的可达几十米,小的不过几厘米或者更微小。它们外包一层冰壳,由于太阳光的照射,而形成了动人的明亮光环。

长期以来,这条光环是如何形成的,一直是天文学家努力研究的热点问题。2010年12月《自然》杂志发表文章,讨论了有关此事的最新成果。文章说,几百万年前,一颗卫星在土星引力作用下与包围土星的大气相撞。随后,土星吸住“死星”外围冰块,最终成型了美丽光环。

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此前,人们认为,土星光环是其卫星彼此相撞或者是外来星云与土星相撞的结果,不过天文学家发现,土星光环主要由冰构成(95%)。因此,它很可能是一颗“冰壳卫星”与土星外围物质相撞后的结果。这颗死星其他部分因重量较大而坠入土星大气层。1

组成

土星环

土星的光环其实可以分成几个不同的部分,最明亮 最宽阔的是 A 环和B 环,较暗的是 C 环。光环的各部分之间有明显的裂缝,最大裂缝的是 A 环和 B 环间的Cassini 裂缝,它是由 Giovanni Cassini 在 1657 年发现的。A 环内的 Encke 缝则是由 Johann Encke1837 年发现的。通过飞船的探测,人们还发现较宽的光环其实是由许多狭窄的小环组成的。

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A环

土星 A环

A环是外层最大与最亮的环,它的内侧边界是卡西尼缝,而他明确的外缘边界与小卫星阿特拉斯的轨道非常靠近。A环在从外缘算起环宽度的22%处被恩克环缝中断。从外缘算起在宽度的2%有一个狭窄的基勒环缝。

A环的厚度估计在10米至30米,质量是6.2 × 10^18公斤(大约是哈佩利恩的质量),它的光深度变化在0.4至1.0之间。

与B环相似,A环的外缘也受到轨道共振的维护,它是与杰纳斯和艾比米修斯有7:6的轨道共振。其他的轨道共振也在A环内激发出许多螺旋密度波(并且,程度较小,其他的环也有),并占有大多数的结构。这些波与描述星系旋臂波的物理是相同。螺旋弯曲的波浪,也出现在A环并且由同一种理论来描述,在环中是垂直的槽纹而不是压缩波。

恩克环缝恩克环缝是在A环内宽325公里的缝隙,中心与土星中心的距离是133,590公里,它是由轨道在环内的小卫星潘造成的。来自卡西尼太空船的影像显示,至少有三个薄的,纠结在一起小环存在于缝隙内。在两侧可以看见螺旋密度波,这是与来自外部在附近的卫星对环的轨道共振造成的,而在环内潘的诱导下使这些螺旋格外的有活力(参考图集)。

这个环是詹姆斯·爱德华·基勒在1888年发现的,约翰·恩克本人并没有观测过这个环缝,它是用来荣耀他对环所做的观测。

因为完全在A环之内,因此恩克环缝是一个缝隙。在2008年国际天文联合会对此说明之前,gap和division在意义上有些模拟两可,而在此之前有时会将恩克环缝称为恩克裂缝。

基勒环缝基勒环缝是宽42公里的缝隙,位于A环内距离外缘约250公里处,它是以天文学家詹姆斯·爱德华·基勒之名命名的。在2005年5月1日,在缝隙中发现使这个区域被净空的小卫星达佛涅斯,这颗卫星也导致缝隙边缘的波纹。