有趣的行星环

作者: 李良

旅行者2号宇宙飞船拍摄的天王星环(局部)

早在1610年初,即意大利科学家伽利略发明天文望远镜后不久,他曾观测记录到土星两旁有奇怪的亮物。过了58年,荷兰科学家惠更斯终于搞清楚,那亮物原来是土星的光环(简称土星环)。人们在地面上用望远镜观测到土星环由5个环组成。从那以后,土星作为太阳系内“唯一”的带环行星受到业余观测者们的青睐。

300多年来,人们一直以为太阳系里惟独土星有光环。1977年3月10日夜,发生了一次十分难得的天象——天王星掩天秤座恒星,美国、中国、澳大利亚、印度和南非都有天文学家对此进行了观测。结果,这些国家的天文学家们意外地各自独立发现天王星环!当时这件事在天文学界引起了很大轰动,各国天文学家们纷纷观测天王星,后来仅地面观测就发现天王星有9个环。

哈勃望远镜拍摄的王星及光环

1979年3月4日,当行星际宇宙飞船“旅行者” 1号穿越木星轨道时,在离木星120万千米处发现了暗弱的木星环,环距离木星中心约128300千米,环的宽度约几千千米,厚约30千米,是由黑色的块状体组成,每块大小为几十米到几百米,环约7小时旋转一周。同年7月10日,“旅行者” 2号飞船发现木星环有两个,外环比内环亮些。后来进一步发现木星环是由一个明亮的窄环和扁球形的晕组成的。1986年1月,旅行者2号飞临天王星时,发现天王星至少有10个环。如果把那些残缺不全的环和弧状构造都算上共有几百个环。

更令人惊讶的是,旅行者2号飞船观测到的土星环像是密纹唱片上的波纹,使人无法分清哪里是环,哪里是环缝,特别是原先人们在地面观测到的空无一物的区域也有物质(小卫星及环状物)。从土星环掩恒星而没有把微弱星光完全挡住这一点来看,土星环(以及其他行星环)是由互相分离的、不大的物质微粒或团块组成的。

1982年美国天文学家吉楠重新研究1968年新西兰约翰山天文台的观测资料,宣布发现了海王星环,它共有两个环,吉楠认为它们是由冰块和被海王星的引力击碎的卫星碎片构成的。此后欧洲南方天文台的观测结果确认海王星周围确实存在着环。1989年8月,旅行者2号经过12年的长途跋涉飞临海王星,一下子就证实海王星至少有2个比较完整的环,3个比较模糊的环,此外还有从最内环向海王星延伸的较宽的尘埃层。两个环距离海王星中心分别为5300千米和6300千米,宽度大约20千米。最外层的环中发现有6～8个冰体,其中最大者约有10 ～ 20千米宽。

说到这里,也许有的同学会问,水星、金星、地球、火星和冥王星为什么没有环呢?这个问题涉及太阳系的形成和演化的问题,尚待探讨。不过也有可信的说法,即太靠近太阳的行星,由于温度高,冰物质无法在其周围凝结和存留,自然也就形不成环了。至于冥王星,由于它距离遥远,观测非常困难,它到底有没有环至今还是一个谜。□

土星光环的变化

哈勃望远镜拍摄的土星及光环