為什么土星圍著呼啦圈的原因

太陽系八大行星中，四顆類木行星：木星、土星、天王星、海王星均有行星環(huán)，尤其是土星，擁有又寬又亮的漂亮的行星環(huán)，因此許多天文迷都是土星的擁躉。那么行星環(huán)究竟是怎么回事呢?如果真的有星躍外星人到過我們的太陽系，那么土星一定是那顆另他們印象深刻的行星，為什么土星圍著呼啦圈呢?

為什么土星圍著呼啦圈

水冰構(gòu)成了土星環(huán)顆粒的大部分。木星的環(huán)系統(tǒng)是由小的灰塵顆粒組成的，而不是像土星的水冰顆粒。相反，這些顆?？赡苁菐r石性質(zhì)的，就像小行星和巖石衛(wèi)星的組成。

盡管不清楚天王星的星環(huán)是由什么形成的，但它們是黑色的，不反光的。根據(jù)這一點(diǎn)，它們并不是由水冰組成的，可能是碳基塵埃顆?；蚝刑嫉膲m埃，如木炭。

海王星的環(huán)比天王星的環(huán)暗得多，它們的密度表明，這個環(huán)應(yīng)該由更細(xì)的粒子組成。因此，幾乎可以肯定是由碳或碳源組成，例如甲烷冰。

據(jù)悉，圍繞行星的環(huán)不同。然而，它們都有一些共同特點(diǎn)。

首先，它們都很寬。例如，土星的星環(huán)大約有28萬公里寬，但只有200米厚(從行星延伸出去)。你想象一下，早餐吃一個14公里寬的煎餅。

所有環(huán)狀系統(tǒng)的另一個共同特點(diǎn)是，它們都是由小冰和巖石顆粒組成的。這些顆粒中最微小的只有塵粒大小，而最大的直徑約為20米——幾乎有一個學(xué)校大廳那么大。所有環(huán)繞行星的星環(huán)都有空隙，其中一些空隙寬達(dá)數(shù)公里。

土星環(huán)與其他氣態(tài)巨行星的星環(huán)區(qū)別在于，構(gòu)成土星環(huán)的粒子非常擅長將陽光反射回地球。這使得它們看起來格外耀眼，這就是為什么可以用普通的望遠(yuǎn)鏡從地球上觀看土星環(huán)。由于土星環(huán)內(nèi)困有大量的顆粒，因此土星環(huán)也更大、更寬;這是它們比其他氣態(tài)巨行星的星環(huán)更容易辨認(rèn)的另一個原因。

被太陽染黑的元素構(gòu)成了天王星和海王星環(huán)的顆粒。這些黑色的顆粒類似于大塊的煤或木炭，可以用來點(diǎn)火。

關(guān)于星環(huán)是如何形成的，有兩個不同的理論。據(jù)悉，第一個理論說，星環(huán)是與行星同時起源的。構(gòu)成行星的一些氣體和塵埃顆粒，離行星中心太遠(yuǎn)，無法被重力擠壓到一起，因此它們留下來組成了環(huán)狀系統(tǒng)。

第二種觀點(diǎn)表示，當(dāng)行星的兩個衛(wèi)星在軌道上偏離軌道并發(fā)生碰撞(軌道是月球繞地球運(yùn)行的圓形路徑)時，形成了這些環(huán)。在這次大規(guī)模碰撞中留下的碎片，無法重新組合形成新月。相反，它演變成現(xiàn)在的環(huán)狀系統(tǒng)。

復(fù)雜的藝術(shù)——土星之環(huán)

七道巨星環(huán)環(huán)繞在土星的赤道部分，這也使其成為太陽系中最獨(dú)特的行星。在圖片上我們也許只能看到土星好像套著一個巨大的呼啦圈，而實際上，由大塊的冰和石頭組成的星環(huán)是以音速的70倍速環(huán)繞著土星的。而且每道星環(huán)的速度都各不相同。

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)的行星學(xué)家詹姆斯·奧多諾霍在接受《商業(yè)內(nèi)幕》雜志的采訪時說：“從某種程度上來說，土星環(huán)就像一個小型太陽系。距離土星運(yùn)行軌道近的物體，它的運(yùn)行速度必須要更快否則就會掉落，而距離它遠(yuǎn)一些的物體運(yùn)行速度就可以慢一些。行星的情況都是如此?！?/p>

奧多諾霍在閑暇時繪制了有關(guān)物理學(xué)和太陽系的動態(tài)圖。他也證實了月亮沒有所謂的“暗面”，太陽系的中心其實不是太陽以及地球上的一天有兩種情況等論點(diǎn)。

奧多諾霍繪制了一副動圖，向人們展示了土星環(huán)中的每道環(huán)是如何按照自己優(yōu)美的舞姿來進(jìn)行環(huán)形運(yùn)動的。

在這幅動圖中，標(biāo)著“同步軌道”的線與土星自身的旋轉(zhuǎn)同步，因此這幅圖顯示了如果你站在土星的那個位置上，你可以隨著時間的推移看見土星環(huán)的哪部分。土星環(huán)中無數(shù)的冰碎片，其大小從微小的冰塵到公共汽車大小的都有。每塊碎片都有它自己的運(yùn)行速度：距離土星近的運(yùn)行的快，距離土星遠(yuǎn)的會稍慢。從A-F標(biāo)注了土星環(huán)的主要部分(按發(fā)現(xiàn)的時間順序標(biāo)志)

土星環(huán)中運(yùn)行最慢的是最外層的那道環(huán)，大約是每小時37，000英里(相當(dāng)于每秒16.4千米)，比土星自轉(zhuǎn)的速度還要慢。而最里層大塊的冰和石頭則是以每小時52，000英里(相當(dāng)于每秒23.2千米)的速度運(yùn)行。

近距離看，土星環(huán)并不會因為它們的速度不同而使它們看起來混亂。據(jù)奧多諾霍所說，相鄰軌道上的冰塊僅以每分鐘幾厘米的速度相對移動。

他在推特上寫道：“這種相對移動的速度就好像每30分鐘才走出一步，或者就像我們遇到交通高峰期時的車速一樣。因此它們之間的碰撞并不是很嚴(yán)重?！?/p>

土星正在慢慢吞噬掉土星環(huán)

除了以難以置信的速度移動之外，土星環(huán)還十分狹長。我們從下圖奧多諾霍繪制的圖中可以看出，如果將土星環(huán)完全展開，它的長度可以輕而易舉的放下太陽系中的所有行星。

但總的來說，土星環(huán)加起來的重量才只有月球的1/5000。

土星環(huán)：太陽系最大最明亮的的行星環(huán)。

1610年，就是意大利天文學(xué)家伽利略自制望遠(yuǎn)鏡的那一年，伽利略除了發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星外，還有一項重要的發(fā)現(xiàn)，就是發(fā)現(xiàn)了土星周邊似乎有兩個明亮的“耳朵”。當(dāng)時伽利略非常困惑，他一開始以為這兩個兩點(diǎn)是土星的衛(wèi)星，但是又覺得哪里不對，這兩個兩點(diǎn)似乎不會運(yùn)動，兩年后，伽利略發(fā)現(xiàn)這兩個“耳朵”消失不見了。直到又過了3年才出現(xiàn)。因為始終沒搞清楚那是什么，伽利略一直不敢公布他的觀測結(jié)果。

半個世紀(jì)后，荷蘭天文學(xué)家惠更斯使用更大更好的望遠(yuǎn)鏡才發(fā)現(xiàn)，那兩個“耳朵”是環(huán)繞土星的一圈薄薄的，像草帽帽延一樣的行星光環(huán)。1675年，意大利天文學(xué)家卡西尼發(fā)現(xiàn)土星環(huán)中有一道縫，這道縫被命名為“卡西尼縫”。

進(jìn)入20世紀(jì)八十年代以后，旅行者1號、旅行者2號、卡西尼號等探測器先后飛掠土星。對土星環(huán)進(jìn)行了大量研究，土星環(huán)由數(shù)量龐大的從幾微米到幾十米不等的冰塊、巖石組成，其直徑達(dá)27萬公里，厚度僅為10公里，自西向東圍繞土星旋轉(zhuǎn)。

關(guān)于土星環(huán)的來歷，主要有三種說法。一是宇宙碎屑不斷被土星捕獲，由于受到土星引力的作用，不能凝聚為衛(wèi)星，而逐漸形成光環(huán);二是土星的兩顆衛(wèi)星發(fā)生猛烈碰撞，碎片逐漸演變成光環(huán);三是一個衛(wèi)星進(jìn)入土星的洛溪極限被撕碎，碎片逐漸演變成光環(huán)。

不過，近些年，NASA曾有一份的報告表明，土星環(huán)正在逐漸消失。由于土星的引力作用，土星光環(huán)正在逐漸撞向土星，預(yù)計1億年到5億年后，土星光環(huán)將消失。