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行星环

/planetary ring/
条目作者李广宇

李广宇

最后更新 2024-09-23
浏览 250
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由尘埃和小卫星等固态物质组成的围绕行星的盘或环。

英文名称
planetary ring
所属学科
天文学

太阳系已知的巨行星都带有环系,以土星环最为著名。早在1610年,伽利略就观测到了土星环,但直到45年后,惠更斯才分辨出盘的形状。天王星环发现于1977年的掩星观测,木星环和海王星环则分别是在1979年由旅行者1号和1989年由旅行者2号探测器发现的。

大而结构复杂的土星环系(见图)不像以前想象的那样由许多小环组成,而是由数量更多、密度各异的盘组成,成分主要是水冰颗粒和微小岩石,大小从微米到数米。致密的主环位于距离土星赤道7000~80000千米的空间中,半径为60300千米,厚度变化范围从10米到1千米。环系总质量估计为3×1019千克,略小于土卫一的质量。环系的结构非常复杂,几千条缝隙分布其间,大者如卡西尼环缝和恩克环缝在地面上就能观测到。环系中还有螺旋波,甚至还有自己独立于土星的大气。

土星环土星环

天王星环系中清楚分辨出了13条环,多数只有几千米宽且不透明,成分主要是水冰和一些辐射生成的有机物。由于天王星外大气层的影响,相对缺少尘埃。木星环系由一个暗而厚,叫作“晕”的圆环,一个相对较亮的主环,和两个暗而宽的薄环组成,成分主要是尘埃。海王星环系有5条暗而多尘的主环,结构颇像木星环系。环中很暗的物质与天王星环一样,是辐射生成的有机物。

构成环系的物质有三种来源:原行星盘内的物质,因位于行星洛希极限内而无法形成卫星;卫星受较大碰撞产生的碎片;卫星穿过洛希极限内时潮汐瓦解产生的碎片。大多数环都不稳定,可能在几千万或几亿年里消失。土星环是个例外,已经由太阳系早期延续至今。细小的环也可能产生于流星体对卫星的碰撞,或卫星上冰火山的喷发。

组成环的微粒多种多样,既有大量硅酸盐或冰的尘埃,也有大块岩石,甚至数百米大小的小卫星。有的环包含叫作牧羊犬卫星的小卫星,运行于环带的外边缘或内边缘。这些卫星会以引力驱离或吞噬飘过的物质,维持环边界清晰。

近年来有证据表明,环绕着小行星、卫星和褐矮星的周围也可能存在环系。

  • WEISSMAN P R,TORRENCE V.Johnson Encyclopedia of the solar system.New York:Academic Press,2007.

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