土星环是由什么组成的?

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土星独特的光环在卡西尼-惠更斯号宇宙飞船传回的照片中。
美国国家航空航天局通过盖蒂图片社

在所有的行星中,似乎没有一个能像土星.这种魅力可能是由于巨大的光环使这颗太阳系中第二大行星脱颖而出。虽然木星天王星而且海王星有自己的光环,但没有一个像土星的光环那样壮观。

土星环也是太空中最大的谜团之一。但随着我们的航天器比以往任何时候都更接近土星环,我们对它们的构成和存在方式有了更全面的了解。18新利最新登入

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土星有七个主环,每个环都由数千个小环组成。土星环非常巨大,最大的一个直径长达17万英里(273588公里)。然而,按比例来说,它18新利最新登入们非常薄——只有650英尺(200米)厚。它们不是固体,就像它们看起来的那样地球,而是由漂浮的大块冰、岩石和尘埃大小不一,从斑点到巨大的房子大小的碎片,以环状的方式围绕土星运行。当粒子绕轨道运行时,它们不断碰撞,将较大的粒子击碎。

这些环不是完美的圆形,而是弯曲在他们身上引起的拉力重力从附近的卫星.环也包含辐条漂浮在土星环上方的非常细的尘埃颗粒被静电吸引,被拉到土星环上方。

这些光环以字母A、B、C、D、E、F和G命名。它们不是按字母顺序命名的,而是按照它们被发现的顺序命名的(从土星开始的实际顺序是——D、C、B、A、F、G和E)。

A和B是两个最亮的环,B是七个环中最宽最厚的。C有时被称为绉环,因为它非常透明,而D几乎看不见。F环非常狭窄,由位于环两侧的两颗卫星——潘多拉和普罗米修斯——连接在一起。它们被称为引导卫星因为它们控制着环中粒子的运动。

更远处是G环,最后是E环,它由非常细的(几乎是微观的)粒子组成。对科学家来说,E环是最令人困惑的,因为其他环被认为是由附近卫星脱落的粒子组成,而E环被认为是由土卫二南极附近火山间歇泉喷射出的冰粒组成。在几个环之间有以研究土星的天文学家命名的空隙。

但这些光18新利最新登入环是如何形成的,它们的年龄有多大?下面就来看看。

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土星环的起源

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旅行者2号传回的图像增强后的颜色显示了伽利略观测不到的细节水平。18新利最新登入
太空前沿/赫尔顿档案馆/盖蒂图片社

科学家们一直在思考土星的环自伽利略透过一个早期的星球望远镜在1610年。从伽利略观测的角度来看,他推测土星不是单一的明星但实际上是三颗:一颗巨大的中间恒星,上面伸出两个耳朵状的附属物,他认为这可能是大卫星。伽利略对土星观测了一年多。然后他休息了一段时间,直到1612年,他发现了一些不寻常的东西。伽利略看到的不是他上次观测时看到的三颗恒星,而是一颗恒星。他正确地预测了其他“星星”会回来,但他不明白它们为什么消失了。

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1655年,荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)通过更精密的望远镜回答了让伽利略困惑不已的问题。他认为这些额外的恒星实际上是环状的,它们很薄,从边缘看似乎消失了。今天,科学家们为伽利略和惠更斯所见证的现象取了一个名字——“伽利略”环形平面交叉.当土星环绕地球运行时太阳时,其环面朝上地球大约每14年一次。所以当我们在这段时间通过望远镜观察这颗行星时,光环是看不见的。

然而,惠更斯在对土星的评估中犯了一个错误。18新利最新登入他相信这些戒指是坚固的。五年后,法国天文学家Jean Chapelain更准确地推测,土星环实际上是围绕土星运行的小粒子。苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在1857年证实了这一理论,当时他发现光环必须由小粒子组成;否则,它们就会被土星的引力向内拉重力直到他们撞到行星上。

在20世纪和21世纪,天文学家受益于技术的帮助,发现了土星环的秘密。在20世纪70年代末80年代初,先锋和“航行者”号宇宙飞船发回了土星环和组成土星环的粒子的特写照片。近年来,卡西尼号任务(由美国宇航局和美国宇航局合作完成)美国国家航空航天局欧洲航天局(ESA)和意大利航天局(ASI))已经能够更接近土星环,并收集了大量关于土星环结构的新信息。18luck手机登录

在土星轨道上的卡西尼号飞船的插图。"width=
在土星轨道上的卡西尼号飞船的插图。
时代生命图片/NASA/JPL/时代生命图片/盖蒂图片社

随着科学家们对土星环的组成了解得越来越多,他们也一直在质疑土星环的起源。他们认为土星环是在彗星或小行星与行星的一个或多个卫星相撞,将它们粉碎成许多碎片。碰撞产生的碎片在土星周围扩散,形成了现在的环状图案。

不确定的是光环的年龄。起初,它们被认为和太阳系一样古老。然后,科学家们推测,土星环中的冰应该比40亿年来收集太空尘埃时要脏得多。因此,他们将光环的估计年龄提前到了数千万年前。但当卡西尼号宇宙飞船发回迄今为止最清晰的土星环图像时,科学家们表示,最初的估计可能是正确的。他们认为,这些环的粒子很可能在40亿年的时间里被循环利用,并且它们将在未来很长一段时间内继续存在。

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  • Battersby,斯蒂芬。“在循环中。”《新科学家》。第189卷,第2534期,2006年1月20日,第34页。
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  • 美联社担任过资深驻外记者等职。“土星环中发现的振荡。”2008年1月16日http://www.upi.com/science_news/2008/01/16/oscillations_found_in_saturns_rings/upi 77161200507494。
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