木星也有自己的行星环?没错,这是真的
太阳系哪些行星有环?很多人印象最深刻的肯定是清晰明了、绚丽多姿的土星环。
土星及土星环
土星环是太阳系中最明显的行星环,主要由不计其数、大小不一的小颗粒构成,在土星及其卫星的共同作用下,呈环状绕土星旋转。
其实我们太阳系的八大金刚中,有四位拥有自己的环,它们分别是木星、土星、天王星和海王星。细心的朋友会发现它们都是远日行星,而且都是体积较大的行星。
天王星及天王星环
提起起木星环,估计很多朋友的第一反应会是:什么,木星居然有环?
是的,你没听错,木星确确实实有自己的行星环。一、不为人知的木星环,像一位隐士默默守护者木星
早1930年代初,有科学家在观测木卫食(类似于地球上的日月食)时发现,木星的卫星在进入木星本影前就已经开始变暗,直到木卫食正式开始,卫星被遮挡部分才完全消失。于是有人推测,木星附近有一层尘埃或是一个环,这层尘埃像是给木卫罩上了一层薄纱,从而使卫星变暗。
直到1974年,先锋11号探测器抵达木星附近进行考察时,曾发现木星环存在的迹象,但这并未引起当时科学家们的足够重视,导致木星环的发现被推迟。
先锋11号探测器飞临木星考察
时间又到了5年后的1979年3月,旅行者1号空间探测器飞临木星表面进行考察,清晰地拍摄到了木星环的照片。不久旅行者2号探测器再一次获得木星环的信息,确认了木星环的存在。至此,木星环才真正进入我们的视野,木星成为我们发现的太阳系内第三颗有环行星系统(前两颗分别是土星和天王星)。
木星环犹如一位隐士,黯淡无光且相当低调,默默守护着木星运行几十亿年而未被发现。二、木星环同其他行星环一样,是多层结构
据科学家研究发现,木星环可以分为三层四个部分:由内向外分别是:最内层厚厚的粒子环面内晕,通常称作光环,宽度约为30500千米;中间层相对明亮但是又特别薄,通常称作主环,宽度约为6500千米,这也是木星的主环;最外层是两个外部既厚又朦胧的晕,称作薄纱环,宽度约为97000千米。最外层的两层薄纱,轻轻地笼罩在主环和光环外侧,将其包裹起来。
图中Halo为光环,MainRing为主环,外侧GossamerRing为薄纱环,另外四个英文字母分别代表木星的4个卫星
关于木星环,各层的成分相当,且形成方式和来源也基本相同。主环和光环,是由木星的卫星木卫十六和木卫十五,以及其他星际物体因为高速撞击产生的尘埃组成。而薄纱环中的尘埃,是在木星强大的引力作用下,吸引木星系统以外的物体,与木星的木卫十四及木卫五高速碰撞后,表面碰撞出的尘埃粒子。
这三层木星环中,狭窄且薄的主环是木星环系统最明亮的部分,其宽度约6500千米,厚度在30到300千米范围内,但大部分都在30千米左右(有部分专家认为厚度仅为几千米)。
木星环各层对比三、木星环特殊的物理构造,是不易被发现的主要原因
虽然20世纪80年的我们,科技和天文水平发展迅猛,为什么直到这时木星环才被最终确认呢?
原因在于木星环的成分和特殊构造。
常见的木星图片,并不能显示其环状结构
一方面,木星环的主要构成物质,是由大量碰撞产生的尘埃和黑色碎石组成,这些物质既不会发光也不会反射其他光线,想要发现它肯定是比较困难的,更何况我们之前并不知道木星环的存在,无的放矢的观察注定不会有结果。
另一方面,木星环的厚度整体非常稀薄,且亮环是最容易观察的部分,但其透光率极高,只有约万分之一的阳光能照射到环中粒子表面,其余光线将透过木星环继续传播,这也是长期以来未能及早发现木星环的又一重要原因。
木星环
不得不提的是,木星的赤道直径约为142800千米,两极直径约为133780千米。如果把木星环厚度按照30千米计算,木星的两极直径与木星环的厚度之比约为4459比1,相当于15层楼中间挂了一条1厘米宽、1厘米厚,且透光性良好的玻璃。即使站在楼下都不一定能观察清楚,更何况需要站在相当于20万公里之外的地球去观察呢?难怪只能用大口径望远镜和太空望远镜才能发现它的存在。结论:木星确实有自己的环,只是木星环比较难以观察和发现。随着宇宙和太阳系的进一步演化,原来有环的行星,它们的行星环可能会在未来消失,没有环的行星,也可能会诞生新的环。
据科学家推测,地球曾经很可能有过环,但后来消失了
其实世界上有很多伟大的发现都具有一定的偶然性,木星环的发现也是一样。但这个偶然性一定是建立在持续而深入地研究和观察的基础上(大部分还需要提出猜想和假设),进而采取或广泛实验或实地探究或论证总结的方式进行确认和证实,也许这就是科学所包含的伟大精神吧!
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