土星光环是太阳系第二大行星土星最显著的特征。说到土星,就不得不提到美国宇航局发射的卡西尼探测器,它对土星进行了长达19年的全面探测,获得了大量迷人的土星环图像,并对土星环的构成进行了深入调查。如果将土星环中的所有物质聚合成一个天体,那将是一个与我们月球大小相同的球体,从而成为土星的新卫星。事实上,土星环一开始就是一颗离土星太近的卫星,被土星的潮汐力瓦解,形成了一条砾石带。至于土星光环破碎却没有裂开的谜团,麦克斯韦认为这是光环潮汐效应的结果。

土星环为什么没有被土星吸附或者凝聚成一颗卫星,而是保持稳定的环状?

星环被吸附还是凝聚,都是引力的作用。1被土星吸附小天体饶大天体旋转,稳定情况下,其速度与规定高度有以下关系可以看到,与小天体本身的质量无关。稳定情况下,速度越快,轨道越低。土星环分好几层,宽度绵延30多万公里,如上图。环的主要成份是各类大小不一的小天体,包括颗粒冰快岩石有机化合物等下图。

虽然,这些小天体大小不一,质量也不等。但是在同一个轨道高度,其速度是一样的。在绵延30多万公里的环上,内层和外层的速度相差很大。而这种平衡,正是保证星环不被土星吞没的主要原因。但是,这种平衡并不一定长久。一些外来的物体会打破这种平衡小天体质量太小,很容易被打扰,使得星环的物体逐渐坠落至木星。早期,科学家认为这一过程大约持续3亿年。

但是,18年10月初发表的科研结果表明,土星环内部的粒子等物质直接坠入土星大气层,考虑这一因素,土星环不到1亿年后就会消失。2凝聚成卫星星环饶着土星在高速旋转,星环内有质量大小不一的颗粒。想要凝聚成卫星,那么相互间的引力必须足够大,也就是要求小天体质量必须足够大。虽然整体星环的质量够大,但是星环内的颗粒,较大的也才10公里左右,其引力不足以吸引附近的颗粒。

为什么地球不像土星一样有环?

土星的光环是土星这个太阳系第二大行星最引人注目的特征,提到土星就不可不得提到NASA发射的卡西尼号探测器,对土星长达19年的全面探测,获取大量土星环的迷人影像,对土星环的构成也做了深入的调查。这些宽广的土星环主要由冰水粒子和一些碎石组成,尺寸从微小粒子到几十米的大小不一。仔细观察,土星环是由多道组成,每道主环又由更多狭窄的子环构成。

天文学家们现在认为土星环的形成,是由具有冰壳的卫星或小天体与土星外围相撞而形成的,大质量的部分都被土星的引力吸引而坠入土星,而这些残余的冰质残骸则在土星引力下环绕成美丽的光环。对于地球来讲,距离太阳较近,地球附近即使有冰水物质组成的光环,受太阳的辐射和太阳风的影响,也会很快消散。同时,地球的质量有限,引力控制的范围有限,无法形成地球环。

土星环有多厚?为什么那么神秘又美丽呢?

相比巨大的土星,土星环的厚度出乎很多人的想象,因其厚度仅20米左右。土星环是太阳系中最显著的一大特征,主要是碎石冰块等组成,土星环有七大环组成,各环的宽度不同,亮度也不同,环与环之间的缝隙称为环缝,整体看来,土星环就像一顶草帽的帽沿,也正因为这个光环的存在,使得土星成为群星中最美丽的一颗。最早,伽利略观测到这个环的存在,只是那会的设备较为简陋,伽利略并没有看到完整的土星环,而是看到土星像长了两只耳朵一般,后来随着天文观测技术的持续发展,人们对土星环的了解也越来越多,而且还了解到,太阳系中除了土星,天王星木星环和海王星也存在类似的现象。

根据观测结果,土星环的总宽度有20万公里,但厚度却超过了很多人的想象,因为土星环的厚度仅仅20米,最厚的也不过100多米,这对于巨大的土星而言可谓薄纸一般。如果将土星环里所有的物质聚合成一个天体,那将是一个和我们的月球大小相当的圆球,从而成为土星的一颗新卫星,可实际上,土星环当初就是一颗离土星太近的卫星被土星起潮力所瓦解,形成了碎石带,至于土星环碎而不裂的奥秘,麦克斯韦认为这是由于光环受潮汐效应影响的结果。

为什么旅行者一号飞过木星和土星之间的小行星带时没有发生碰撞?这条路线也设计好了吗?


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