星环介绍

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对于远离太阳的类木行星来说，除了有其绕转的卫星外，还有另一类绕转的物体，这就是 行星光环，行星光环的形成在于其环绕的物质离行星更近，这些物质的质量不很大， 行星环欣赏(20张)因而物质团块的体积在不很大时就会超过它的 洛希体积（如果星体体积大于它的洛西体积，则星体上的物质就会由于另一颗星的引力而流出，像 密近双星的两颗子星交换物质那样），使它们不能凝聚成一个大的卫星，而只能形成环绕行星的运动的连续分布的物质系——即光环，例如著名的 土星光环就是这样形成的。行星光环色彩由构成 行星光环的物质微粒的大小决定。构成行星光环的微粒 体积不同对白色 太阳光的 散射程度就有差异，体积较大的微粒对太阳 光的散射接近 色谱红色区域，而体积较小的微粒则靠近蓝色。现已知道， 木星、 天王星和海王星都有光环，不过它们的光环比较暗弱，不像土星光环那样明亮，比较容易在地面上用 望远镜发现而已。

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行星环的形成有三种可能的方法：来自原本就存在于洛希极限内，不能形成卫星的原行星盘物质；来自天然卫星遭受巨大撞击后产生的碎屑；或是在洛希极限内受到潮汐力拉扯而瓦解的天然卫星产生的碎屑。多数的环被认为是不稳定的，经过数千万或数亿年的岁月后就会消失，但是土星环看起来非常的古老，可以追溯至太阳系的早期。

环内的微粒有各种不同的组成，它们可能是硅酸盐或冰的尘粒，也可能有大的岩石和卵石，并且于2007年在土星环内侦测到来自8颗小卫星造成的潮汐效应。

组成物质

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观测发现，土星光环中的粒子会由于彼此之间的碰撞而不断聚合成一个大的物体，当物体的直径超过50米以后，又会由于其它团粒的碰撞而分开，这是由于它的表面的引力已经由于其体积的增大而小于行星对它的引力，因而自身体积已经超出了洛西体积的缘故，因而继续碰撞的结果是使它瓦解而不是使它的体积继续增大，因此正是由于行星的引力限制了它的团粒的继续增长，使它不能像离行星较远的团粒那样，聚合成一个更大的星体。对于处于光环以外的卫星，也会像把引力施加在行星上产生潮汐力那样施加在光环上，产生出对光环物质的潮汐摄动现象，这种作用会把光环中那些具有和摄动卫星公转周期成整数比的运动粒子清扫出去，形成光环中的环缝，这叫做引力共振现象，例如土星光环就是由和土星距离大小不等的A、B、C、D四个同心环组成，这些环彼此间具有宽度大小不等的几条窄缝，就是由于上述原因形成的。小行星带中的几条环缝也是这样形成的，它主要由木星的引力摄动形成，叫做科克伍德缺口；不过，人们也发现，对于小行星带来说，情况好像更加复杂一些，一些地方会由于引力共振而使星数减少，而另一些地方则会使星数增加，看来好像这种引力共振会产生两种倾向，一种是星数锁定效应，使此处星数增加，另一种则是星数解离效应，使此处的星数减少一些，这样看来，引力共振倒也像名副其实的共振，一些地方由于相长共振而使振幅加强，表现为星数的增加，另一些地方由于相消共振而是振幅减小，表现为星数的减少，因此，确切地说，引力共振不如更准确地叫引力相干为好一些。

光环形成

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早在1850年，法国数学家洛希就推断出：由行星引力产生的起潮力能瓦解一颗行星，或瓦解一颗进入其引力范围的过往天体。这种起潮力能够阻止靠近行星运转的物质结合成一个较大的天体。洛希极限，是一个重力稳定性的区域。据此，科学家们对行星环的成因进行了三种推测：第一，由于卫星进入行星的洛希极限内，从而被行星的起潮力所瓦解；第二，位于洛希限内的一个或多个较大的星体，被流星撞击成碎片而形成光环；第三，太阳系演化初期残留下来的某些原始物质，因为在洛希极限内绕太阳公转，而无法凝集成卫星，最终形成了光环。

不过，对于光环的成因，科学家们目前还只能是进行猜测而已。更令他们疑惑不解的问题是那些窄环的存在，因为根据常规，天体碰撞、大气阻力和太阳辐射都会对窄环造成破坏，使它消散在空间。究竟是什么物质保护着窄环使其存在呢？一些学者提出，一定有一些人们尚未观测到的小卫星位于行星光环窄环的边缘，它们的万有引力使窄环得以形成并受到保护。这种观点被人们后来的发现所证实，因为人们不仅在土星而且在天王星的窄环中，也发现了两颗体积很小的伴随卫星，它们的复杂运动相互作用，使光环内的物质运动也缺乏规律性，也许这正是不同的行星环具有不同的形态的原因所在。

随着研究的深入，使人们当初的一种推测——行星环为太阳系演化初期残留下来的某些物质绕行星公转而成这一观点，受到了越来越多的学者的怀疑。比如，德国的一位天体学家认为，在1亿年前，一颗小彗星与一颗直径60英里的土星卫星发生碰撞，从而形成土星环。对于神奇的行星光环，科学家们仍然不断提出新的推测和假说。然而，随着天文新发现的增多，行星光环反而显得更加神秘莫测了。

伽利略号 的木星主环影像

行星光环是怎样形成的呢?首先，行星本身所在的空间的温度应足够低，以便能够保留大量的原始时期的颗粒物质，其次，行星的质量也要足够大，使行星的洛西限控制的空间半经延伸得足够远，很显然，类地行星不具备这样的条件，因此它们也就没有这样的光环存在，有光环的只可能是类木行星等一类质量较大、距离太阳较远的行星，这就是行星的光环为什么只存在于类木行星周围的原因，但是这个原因只是形成行星光环的一个基本原因，实际情况还是会因具体行星的情况不同而不同，木星由于质量大，引力收缩时期产生的热量多，因而驱逐了星体周围的较多原始的剩余物质，形成的光环较窄，为石质的，而根据近年来的观测资料，土星的光环可能不是原先自发形成的，而是一颗大卫星碰撞破碎后瓦解而成的，只是碎片落在洛西限以内，不能再形成卫星而已，至于这颗大卫星本身，可能是它先前所俘获的一个天体，而天王星和海王星的光环为石质和冰质颗粒相间组成，且环的宽度较大，其内部的部分可能是由于单纯的洛西限作用形成的，而它的外围部分则可能是由于更远处的几颗大卫星的潮汐摄动造成的，这种摄动和木星对小行星带的摄动一样，将其轨道内的大部分原始的颗粒物质拉出，使剩余物质不能再因自身的引力聚合起来，形成较大的天体所致。举例

木星环

1979年3月4日,当行星际探测器“旅行者”1号穿越木星赤道面时,它携带的窄角照相机在距离木星120万公里处拍到了亮度暗弱的木星环的照片。木星环离木星中心约128,300公里。环的宽度约数千公里,厚度约30公里,光谱型为G型。木星环系由黑色的块状物体组成，每块的大小从数十米至数百米不等。这些块状物体围绕木星旋转，约7小时旋转一周。