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美探测器近距离拍摄的土星环,超级震撼!

作者:如是 | 时间:2016-7-7 14:03:54 | 阅读:3911| 显示全部楼层
本帖最后由 如是 于 2016-7-7 14:12 编辑

土星环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。环中的颗粒主要成分都是水冰,还有一些尘埃和其它的化学物质。

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。

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美国宇航局的“卡西尼”号飞船捕捉到这张金星从土星环中穿过的精美图片。距离土星非常遥远意味着金星在图片中看起来只是一个白点,它位于图片的右上方。

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美国宇航局的“卡西尼”号飞船以前公布了这张壮观的土星图片,这是它从土星的阴影处飞过时拍摄的。相机面向土星和太阳的方向,因此这颗行星以及它的环是背光的

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土星北极的六角风暴区

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右上角的小白点是土卫16 “普罗米修斯”

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土星环(下部)和它透射到土星表面上的阴影(上部分)交相辉映,宛如一幅抽象的艺术作品

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夹在“恩克”环缝隙内的土卫18 “潘”

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和土星环相互影响的土卫16

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“卡西尼” 环缝包含多条空隙和暗环,它的总宽度容得下一个水星

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右上角是土卫1“米玛斯”

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土卫16“普罗米修斯”在左下角的小点

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红光波段下的土星光环

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土星光环F环的细节,F环经常会发生畸变


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。

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。

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。

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。

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。

小卫星 在2006年,四颗小卫星在卡西尼号拍摄的A环影像内被发现(参考图集)。这些小卫星的直径只有数百米,因为太小而难以直接被看见。卡西尼号是看见这些小卫星引起如同推进器造成长达数公里的湍流才发现它们的,估计在A环内有数百颗这样的小天体。在2007年,又发现了8颗以上的小天体,它们制造出了长达3,000公里的扰流带,与土星中心的距离大约是130 000 公里。 已经有超过150颗的推进器小卫星被侦测过。

B环是所有环中最大、最亮与质量最多的。它的厚度估计在5~15米,质量在2.8 × 10公斤,光深度的变化在0.4至2.5之间,意味着通过B环的光线有将近99%会被阻拦。B环在密度和光度上的许多变化,几乎都还没有获得合理的解释。B环都是同心圆,虽然其中有许多狭窄的小环,但B环不包含任何的缝隙。

在1980年之前,土星环的结构完全都是使用万有引力来解释的,直到航海家的影像呈现出B环上有被称为轮辐的辐射状特征,而这是不可能如此来解释的。因为它们持续的时间和自转周期与依照轨道力学的环不一致。这些轮辐在背景散射光下呈现黑暗,而在前景散射光下显得明亮。(参考图集)主导的理论认为它们是微小的尘埃颗粒,受到主环上的静电排斥而悬浮在圆环平面上,因此它们的转动是与土星的磁气层同步。但是,造成轮辐的确实机制仍然不清楚,虽然有人建议这些电子干扰可能来自土星大气层中释放的闪电或微流星体对土星环的冲击。

直到25年后轮辐才再度由卡西尼号太空船观测。当卡西尼号在2004年初抵达土星时,轮辐并未被看到。有些科学家根据他们试图描述轮辐形成的模型推测要到2007年才会看到轮辐,然而卡西尼号的影像小组在保留的土星环影像中搜寻,在2005年9月5日就看见了轮辐。

轮辐的出现似乎有季节性的变化现象,在土星的仲冬或仲夏时消失不见,当土星接近分点时又再度出现。建议轮辐也许是一种季节性的作用,随着29.7年的土星轨道变化,这也支持在卡西尼后几年的任务中,轮辐会渐渐的增加。

C环是在B环内侧很宽阔但暗淡的环,它在1850年被威廉和乔治·邦德发现的,可是威廉·R. 道斯和约翰·伽勒也独立看到。威廉·拉塞尔因为它比明亮的A环和B环黯淡而称他为"黑纱环"。

估计他的垂直厚度只有5米,质量大约是1.1 × 10公斤,光深度在0.05至0.12之间变化。也就是说垂直通过环的光只有5%至12%会被圆环阻拦,因此从上或下看环时,它几乎是透明的。

科伦坡缝在C环靠内侧的位置,缝隙中有着明亮和很窄的科伦坡小环,中心距离土星的中心77 883公里,这个环有些微的椭圆而不是正圆。这个小环因为受到泰坦轨道共振的约束,有时也被称为泰坦小环。在环的这个位置上,环上质点拱点进动的周期与泰坦的轨道周期刚好相同,因此这个偏心小环最外面的尾端总是指向着泰坦。

马克士威缝马克士威缝在C环靠外侧的位置,它也拥有一个密集但不圆的马克士威小环。在许多细节上这个小环与天王星的ε环相似。在这两个环中间都有像波状的结构,在天王星ε环的波是由卡多利亚造成的,但迄2008年7月仍未在马克士威缝内或附近发现卫星。

D环是最侧的环,并且非常暗弱。在1980年,航海家1号侦测到在其中有个小环,分别标示为D73、D72和D68是最靠近土星并被分离出的小环。25年之后,卡西尼影像显示D72明显的变得更为微弱并且朝向土星移动了200公里。出现在C环和D73之间的缝隙是分离30公里波长的精细尺度结构。
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大神点评1

ra1234 发表于:2016-7-11 22:08:47
人类科技文明发展的见证~
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