| 词条 | 光环 |
| 释义 | § 简介 土星光环在太阳系中，土星被誉为美丽的天体，它戴着的光环曾被认为是不可思议的奇迹。今天科学家经过大量研究发现，在太阳系九大行星中，不仅土星戴着光环，而且木星、天王星和海王星也是戴着光环的。 在这4颗戴着光环的行星中，土星的光环最为壮观和奇丽。历史上首先发现土星光环的是意大利天文学家伽利略。1610，伽利略用刚刚发明不久的天文望远镜观测土星，发现它的侧面仿佛有一些什么东西。遗憾的是，直到他去世，也没有弄清楚那些东西究竟是什么玩意儿。 1655年，荷兰天文学家惠更斯终于搞清了土星光环形状不断变化的原因：那是因为它以不同的角度朝向我们。当我们恰好从它的侧边看去时，薄薄的光环就仿佛隐而不见了。土星光环厚约10余公里，宽约6.6公里，它可以细分为几个环带，中间夹着暗黑的环缝。银河系行星的美丽光环 1977年3月10日，包括中国在内的许多国家的天文学家，各自观测到了一次罕见的天文现象——天王星掩恒星。观测的结果使科学家们大为惊奇：在天王星遮掩恒星之前，人们已经观测到一组“掩”，在天王星本体掩星之后，又观测了另一组类似的“掩”。造成这些“掩”的，原来是围绕着天王星的一些“光环”。这些环都极细，而且彼此都离得较远。1986年1月，美国发射的“旅行者2号”宇宙飞船飞越天王星时，又发现了几个新的环带。现在，已经知道天王星共有11道环。 “旅行者1号”是1977年9月发射的，1979年3月初，它从离木星大约27.5万公里处掠过这颗巨大的行星，发现木星也有一群细细的环。木星环厚约30公里，总宽度超过6000公里，光环与木星的中心距离约12.8万公里。 1989年8月，“旅行者2号”宇宙飞船飞越海王星时，证实了海王星也有光环。海王星的光环有5道。 冥王星是否也有光环，现在还不清楚，但有些科学家推测它也应该有光环。 科学家们经过观测研究后发现，行星的光环主要是由无数的小碎块组成。碎块的大小可以用米做单位来量度。每个碎块仿佛都是一颗小小的卫星，在自己的轨道上绕着主体行星运行不息。 § 形成原因 神秘的光环早在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。目前所知道的行星环就是位于这个理论范围内，其边界被称为洛希极限，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。 与此同时，人们还提出了另外一个有趣的问题：为什么土星、木星、天王星、海王星有光环，而水星、金星、火星和地球却没有光环呢？ 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。 § 光环构造 神秘的光环 行星的光环不止是冰块组成，还有碎的石头（而且光环中也夹杂了卫星的）。有明显光环的土星离太阳太远，受热小。木星光环比较弥散，由亮环、暗环和晕3部分组成。亮环在暗环的外边，晕为一层极薄的尘云，将亮环和暗环整个包围起来。木星环距木星中心约12.8万千米，环宽9000余千米，厚度只有几千米左右，是由大量的尘埃及暗黑的碎石构成，肉眼很难看到。土星的光环在望远镜中十分引人注目。这光环实际上由无数直径在7厘米～9米之间的小冰块组成，环的结构极其复杂，它们在阳光照射下显得色彩斑斓。"旅行者号"探测器曾经对土星环作过近距离观测，人们发现土星环的整体形状就象一张巨大的密纹唱片，从土星的云层顶端向外延伸。通常把土星光环划分为7层，距土星最近的是D环，亮度最暗，其次是C环，透明度最高，B环最亮，然后是A环，在A环与B环之间有段黑暗的宽缝，这就是有名的卡西尼环缝。A环以外有F、G、E三个环，E环处于最外层，十分稀薄和宽广。天王星也拥有光环，那是在1977年的一次天王星掩食恒星的观测中发现的。天王星共有11层光环，不同的环有不同的颜色，给这颗遥远的行星增添了新的光彩。海王星也有光环。在地球上只能观察到暗淡模糊和不连续的圆弧。人们对其的内部结构仍然知之甚少。 § 危险 “卡西尼”号探测器传回的最新观测数据显示，土星的最外侧光环F环正不断地遭受着小型天体的撞击。危险的光环英国伦敦大学玛丽皇后学院的卡尔·穆勒教授指出，狭窄的F环是土星三条外侧光环中的一条，由于受到土卫十六的影响，其呈现出奇特的螺旋型结构，而且还经常出现波动。他认为，对这一现象的研究可能会有助于更好地理解行星在早期阶段的演化过程。 穆勒教授表示：“我们获取的最新观测数据显示，分布在土星周围的微型卫星会不断地穿越F环。而F环所表现出的种种反常现象也与这些微型卫星的引力存在着密切的联系。或许，F环是太阳系中唯一一处每天都会遭到其他天体猛烈撞击的区域。” 据悉，针对土星F环的研究已持续了很长一段时间。专家们指出，土星的F环除了外形奇特外，其内部成分也会发生频繁地变化。此前，由于缺乏直接的证据，导致科学家们在看待F环奇异特性的成因是提出了两种解释方案：一种观点认为，在F环的附近还隐藏着一颗直径约100公里且还未被我们发现的较大卫星，其产生的引力导致F环中的物质发生了扰动；另一种观点则认为，在F环的附近分布着大量体积较小的微型卫星，正是它们在不断地与F环中的物质颗粒发生着碰撞，从而导致后者的成分不断地发生改变。 穆勒教授指出：“我们现在可以确定地说，有关存在微型卫星的假说要更为可信一些。” 科学家们介绍说，在土星所有的光环中，F环无疑是最为奇特的--它不但处于最外侧，而且也是最细的一条。此外，F环本身也是由多条交织在一起的细小光环组成的一个完整系统。长期的观测显示，F环中有时会出现一些形态类似“绳结”、“圆环”和“小球”的奇特结构，但很快它们又会消失的无影无踪。 F环中的这一独特现象主要是由于土星的两颗卫星--“普罗米修斯”(土卫十六)和“潘多拉”(土卫十七)--所产生的强大引力造成的。“普罗米修斯”的直径为102公里，位于F环的内侧；“潘多拉”的直径为84公里，位于F环的外侧。在它们的共同作用下，F环上的部分片段时常会被挤压到一片狭窄的区域，导致其中的子环发生交错现象。正因为如此，“普罗米修斯”和“潘多拉”有时也被天文学家们称为“牧人卫星”。 “卡西尼-惠更斯”自动探测器由美国国家宇航局和欧洲空间局共同研制，于1997年发射升空，2004年抵达土星轨道。其中，“惠更斯”探测器在2005年与主探测器实施分离并成功降落在土卫六表面。而“卡西尼”号目前仍在对土星及其卫星系统进行观测。 § 土星环 组成 土星环由蜂窝般的太空碎片、岩石和冰组成。主要的土星环宽度从48公里到30.2万公里不等，以英文字母的头7个命名，距离土星从近到远的土星环分别以被发现的顺序命名为D、C、B、A、F、G和E.土星及土星环在太阳系形成早期已形成,当时太阳被宇宙尘埃和气体所包围,最后形成了土星和土星环. 迷一样的发现 伽利略第一次透过他原始的望远镜观察土星时，发现它的形状有点奇怪，好像在其球体的两侧还有两个小球。他继续观察，发现那两个小球渐渐变得很难看见，到1612年年底时，终于同时消失不见了。其他天文学家也报告过土星的这种奇怪现象；但直到1656年，惠更斯才提出了正确的解释。他宣称，土星外围环绕着一圈又亮又薄的光环；光环与土星不接触。土星光环土星的自转轴和地球一样，也是倾斜的，土星的轴倾角是26.73°，地球则是23.45°。由于土星的光环和赤道是在同一平面上，所以它是对着太阳（也对着我们）倾斜的。当土星运行到其轨道的一端时，我们可由上往下看见光环近的一面，而远的一面仍被遮住。当土星在轨道的另一端时，我们就可由下往上看到光环近的一面，而远的一面依然被遮住。土星从轨道的这一侧转到另一侧需要14年多一点。在这段时间内，光环也逐渐由最下方移向最上方。行至半路时，光环恰好移动到中间位置，这时我们观察到光环两面的边缘连接在一起，状如“一条线”。随后；土星继续运行，沿着另一半轨道绕回原来的起点，这时光环又逐渐地由最上方向最下方移动；移到正中间时，我们又看见其边缘连接在一起。因为土星环非常薄，所以当光环状如“一条线”时就好像消失了一样。1612年年底伽利略看到的正是这种情景；据说由于懊恼，他没有再观察过土星。 土星环位于土星的赤道面上。在空间探测以前，从地面观测得知土星环有五个,其中包括三个主环(A环、B环、C环)和两个暗环(D环、E环)。B环既宽又亮，它的内侧是C环，外侧是A环。A环和B环之间为宽约5，000公里的卡西尼缝，它是天文学家卡西尼在1675年发现的。 1826年，德国血统的俄国天文学斯特鲁维把外面的环命名为Ａ环，把里面的环命名为Ｂ环。1850年，美国天文学家W.C.邦德宣称，还有一个比Ｂ环更靠近土星的暗淡光环。这个暗淡光环就是Ｃ环，Ｃ环与Ｂ环之间并没有明显的分界。 在太阳系的任何地方都没有像土星环那样的东西，或者说，用任何仪器我们也看不到任何地方有像土星环那样的光环。诚然，我们现在知道，围绕着木星有一个稀薄的物质光环，且任何像木星和土星这样的气体巨行星都可能有一个由靠近它们的岩屑构成的光环。然而，如果以木星的光环为标准，这些光环都是可怜而微不足道的，而土星的环系却是壮丽动人的。从地球上看，从土星环系的一端到另一端，延伸269,700公里（167,600英里），相当于地球宽度的21倍，实际上几乎是木星宽度的2倍。 土星环到底是什么土星光环J.D.卡西尼认为它们像铁圈一样是平滑的实心环。可是，1785年拉普拉斯（后来他提出了星云假说）指出，因为环的各部分到土星中心的距离不同，所以受土星引力场吸引的程度也会不同。这种引力吸引的差异（即我前面提过的潮汐效应）会将环拉开。拉普拉斯认为，光环是由一系列的薄环排在一起组成的，它们排列得如此紧密，以致从地球的距离看去就如同实心的一样。 可是，1855年，麦克斯韦（后来他预言了电磁辐射宽频带的存在）提出，即使这种说法也未尽圆满。光环受潮汐效应而不碎裂的惟一原因，是因为光环是由无数比较小的陨星粒子组成的，这些粒子在土星周围的分布方式，使得从地球的距离看去给人以实心环的印象。麦克斯韦的这一假说是正确的，现在已无人提出疑义。 法国天文学家洛希用另一种方法研究潮汐效应，他证明，任何坚固的天体，在接近另一个比它大得多的天体的时候，都会受到强大的潮汐力作用而最终被扯成碎片。这个较小的大体会被扯碎的距离称为洛希极限，通常是大天体赤道半径的2.44倍。 这样，土星的洛希极限就是2.44乘以它的赤道半径60,000公里，即146,400公里，Ａ环的最外边缘至土星中心的距离是136,500公里（84,800英里），因此整个环系都处在洛希极限以内。（木星环也同样处在洛希极限以内。） 很明显，土星环是一些永远也不能聚结成一颗卫星的岩屑（超过洛希极限的岩屑会聚结成卫星——而且显然确实如此），或者是一颗卫星因某种原因过分靠近土星而被扯碎后留下的岩屑。无论是哪一种情况，它们都是余留的一些小天体。（被作用的天体越小，潮汐效应也就越小，碎片小到某个程度之后，就不再继续碎裂了，除非两个小天体相互间偶尔碰撞。）据估计，如果将土星环所有的物质聚合成一个天体，结果将会是一个比我们的月亮稍大的圆球。 § 木星环 木星光环随着行星际空间探测器的发射，不断揭示出太阳系天体中许多前所未知的事实，木星环的发现就是其中的一个。早在1974年"先锋11号"探测器访问木星时，就曾在离木星约13万公里处观测到高能带电粒子的吸收特征。 两年后有人提出这一现象可用木星存在尘埃环来说明。可惜当时无人作进一步的定量研究以推测这一假设环的物理性质。1977年8月20日和9月5日美国先后发射了"旅行者1号"和"旅行者2号"空间探测器。经过一年半的长途跋涉，"旅行者1号"穿过木星赤道面，这时它所携带的窄角照相机在离木星120万公里的地方拍到了亮度十分暗弱的木星环的照片。同年7月，后其到达的"旅行者2号"又获得了有关木星环的更多的信息。 根据对空间飞船所拍得照片的研究，现已知道木星环系主要由亮环、暗环和晕三部分组成。环的厚度不超过30公里。亮环离木星中心约13万公里，宽6000公里。暗环在亮环的内侧，宽可达5万公里，其内边缘几乎同木星大气层相接。亮环的不透明度很低，其环粒只能截收通过阳光的万分之一左右。靠近亮环的外缘有一宽约700公里的亮带，它比环的其余部分约亮10％，暗环的亮度只及亮度环的几分之一。晕的延伸范围可达环面上下各1万公里，它在暗环两旁延伸到最远点，外边界则比亮环略远。据推算，环粒的大小约为2微米，真可算是微粒。这种微米量级的微粒因辐射压力、微陨星撞击等原因寿命大大短于太阳系寿命。为了证实木星环是一种相对稳定结构这一说法，人们提出了维持这种小尘埃粒子数量的动态稳定的几种可能的环粒补充源。 § 海王星环 由于拥有环的三颗行星——土星、木星和天王星都属于类木行星，因而人们很自然会去猜想第四个类木行星——海王星是否也存在环。海王星光环美国杂志《空间与望远镜》1978年4月号曾报道，1846年10月10日就有人在60厘米反射望远镜中用肉眼看到过海王星环，并在次年为剑桥大学天文台台长查里斯所证实，后者甚至得出环半径为海王星半径1.5倍的结论。但因后人在寻找海王星卫星的多次观测中均未发现环，这件事就渐渐被人淡忘了。本世纪80年代在发现天王星环的鼓励下，不少人试图通过海王星掩星事件来发现环，但对几次掩星观测结果的解释却是众说纷纭。有人报道发现了环，有人则说不存在环。对报道发现环的观测结果也有人认为可用其他原因来解释而否定环的存在。总之，海王星是否有环一时成了悬案。 1989年8月，"旅行者2号"探测器终于使这一悬案有了解答。当她飞近海王星时，发现海王星周围有3个光环隐藏在尘面下，而且外光环很不一般，呈明显弧状，沿弧有紧密积聚的物质。但有关海王星环系的具体情况至今仍不太清楚，还需要人们更多的探测和研究。 § 天王星环 天王星光环由于相对运动的关系，远方恒星有时会移动到太阳系天体如月亮、行星或小行星的正后方，这种现象称为掩星。掩星发生时，如果近距天体没有大气，星光便立即消失。如果天体外围有大气，则星光在完全消失前会有一个略被减弱的过程。各类掩星发生的时刻可以通过理论计算非常准确地作出预报。 1977年3月10日曾发现一次天王星掩星的罕见天象，被掩的是一颗暗星。中国、美国、澳大利亚等国的天文学家都对此进行了观测。意想不到的奇怪事情发生了，小星在预报被掩时刻前35分钟出现了"闪烁"，也就是星光减弱又迅即复亮。这种闪烁一连出现了好几次。当这颗星经天王星背后复现，或者说掩星过程结束后，闪烁现象又重复出现。以后，经过对观测结果的仔细研究，发现闪烁是因天王星环的存在而造成的。这是继1930年发现冥王星后本世纪太阳系内的又一重大发现。由于天王星环非常暗弱，过去即使在大望远镜中也从未直接观测到过。1978年，美国用5米口径望远镜才在波长2.2微米的红外波段首次拍摄到天王星环的照片。 在随后的几年，天文学家共辨认出9条光环这些环都很窄，一般不足10千米，其中一条最宽的环叫ε环，约100千米。这些环都很暗，即使用世界上最大的天文望远镜也不能直接看到，因此虽然它们在本质上和土星光环并无区别，但天文学家却只称它们“环”，而不称它们“光环”。 1986年1月24日，“旅行者”2号在探测天王星时不但证实了这些环的存在，还发现了两条新环，使目前我们所知的王天星环达到11条。这些环大多是圆的，环与环相距较远。只有ε环较为特殊，是椭圆环。这些环有的呈深蓝色，有的偏红。环中的物质大部分是微小的尘埃，间或也有拳头、西瓜大小的石块，偶尔还有卡车那么大的岩石，中间夹杂着一些冰屑。 § 游戏 《光环》xbox光环是一款关于未来战争的游戏，游戏叙述的是在遥远的未来，人类建立了星际帝国，这个帝国不断扩张，从太阳系走向更广阔的宇宙成为人类殖民者。人类和“异星联盟”不断发生冲突，“异星联盟”是有信仰同一宗教的几个种族组成的联盟，他们认为人类殖民者践踏了自己信仰的神圣宗教，发誓要消灭人类。游戏就是在这种背景下展开的，游戏的主角是士官长，他有极高的战斗天赋，擅长使用所有武器，是个超级战士，最优秀的战斗武器。有很多血腥的战争场面，玩起来非常刺激 光环游戏的魅力使很多人迷上它，这款游戏几年来发展也很快，有开始的光环1、光环2到新版的光环3，加了很多新鲜的东西，使玩法更多更刺激。 § 组图欣赏 § 相关词条 土星天王星海王星 太阳系天文学冥王星 § 参考资料 [1]、http://www.twyjw.cn/html/2/20080221/3240.html [2]、http://www.astron.sh.cn/sun/planet.html [3]、http://ks.cn.yahoo.com/question/?qid=1306071400581 [4]、http://www.oursci.org/lib/AsimovGuide/A_Solar/18.htm [5]、http://www.yoto.cn/article/%E5%85%89%E7%8E%AF [6]、http://game.mop.com/wlyx/wybg/2006-10-02/14180.shtml [7]、http://sci.ce.cn/yzdq/yz/yzxw/200806/17/t20080617_15855061_1.shtml |
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