土星環有多厚?爲什麼那麼神祕又美麗呢?

花匠菜農小美


土星是我們太陽系最美麗的行星之一。至太陽距離(由近到遠)在第六,體積只排在木星後面,是太陽系第二大行星。



土星最出名的就是它的土星環,但它並不是是太陽系唯一擁有星環的天體。通過觀測研究木星,天王星,海王星都是擁有星環的,只不過太過於微弱,看上去彷彿沒有。有如此巨大,漂亮星環的天體,就只有土星。


土星環主要由不計其數的小顆粒組成,其大小從微米到米都有,圍繞著土星運轉。環中的顆粒主要成分都是水冰,還有一些塵埃和其它的化學物質。說它神秘是因為其成因至今都是個謎團。

土星環看上去很美是不錯,但土星環確實很奇怪。它的寬度達數十萬公里,但是平均厚度只有驚人的20多米,非常讓人不可思議,同時,由於土星環的存在,切割著土星的磁力線,土星環會發出不可思議的光。

土星星環有通過研究大約著4億年的歷史,它的形成源於推測是土星捕獲的一顆250 千米寬的冰衛星。在土星強大引力撕碎下形成。不過只是推測。


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相比巨大的土星,土星環的厚度出乎很多人的想象,因其厚度僅20米左右。

土星環是太陽系中最顯著的一大特徵,主要是碎石、冰塊等組成,土星環有七大環組成,各環的寬度不同,亮度也不同,環與環之間的縫隙稱為環縫,整體看來,土星環就像一頂草帽的帽沿,也正因為這個光環的存在,使得土星成為群星中最美麗的一顆。

最早,伽利略觀測到這個環的存在,只是那會的設備較為簡陋,伽利略並沒有看到完整的土星環,而是看到土星像長了兩隻耳朵一般,後來隨著天文觀測技術的持續發展,人們對土星環的瞭解也越來越多,而且還了解到,太陽系中除了土星,天王星、木星環和海王星也存在類似的現象。

根據觀測結果,土星環的總寬度有20萬公里,但厚度卻超過了很多人的想象,因為土星環的厚度僅僅20米,最厚的也不過100多米,這對於巨大的土星而言可謂薄紙一般。如果將土星環裡所有的物質聚合成一個天體,那將是一個和我們的月球大小相當的圓球,從而成為土星的一顆新衛星,可實際上,土星環當初就是一顆離土星太近的衛星被土星起潮力所瓦解,形成了碎石帶,至於土星環碎而不裂的奧秘,麥克斯韋認為這是由於光環受潮汐效應影響的結果。


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土星環有多厚?如果你有一把菜刀,刀刃相對於菜刀的厚度,遠遠超過了土星環相對於土星直徑的厚度。

土星被稱為太陽系中最美麗的星球,就是因為有土星環的存在,它看上去非常漂亮,就像巨大的彩虹一樣圍繞土星一圈,而且條帶和縫隙非常分明,讓人感嘆宇宙自然也會有如此精美的鬼斧神工。


土星環是由不計其數的塵埃和碎石、冰塊兒等形成的,主要成分是冰,還有一些塵埃和其它的化學物質。其大小從微米到米都有,它們的軌道成帶狀的繞著土星運轉,不過有些縫隙之間有衛星形成。


土星環大部分區域的厚度都在20米以下,有的區域只有幾米厚,其最厚的地方也不超過150公里,所以相對於土星12萬公里的直徑而言,土星環的厚度還不如一本字典中的一張紙,不過土星環的寬度相當大,最保守的估計也在20萬公里左右。

西方天文學家在幾百年前就發現了土星環的存在,據說首先發明天文望遠鏡的伽利略是第一個看到土星環的人,因為我們看上去土星環光環環環相套,就像一張直徑達幾十萬公里的密紋唱片,上面有成千上萬圈的螺旋紋路,端的是讓人為之驚歎啊!



那麼這條光環是如何形成的呢?早期有天文學家認為是土星的衛星彼此相撞或者是外來星雲與土星相撞的結果,但是後來天文學家發現土星光環主要由冰構成,它的含量達到了土星環總質量的95%,因此判斷它很可能是一顆"冰殼衛星"與土星外圍物質相撞後的結果,這顆天體在土星附近是被撕裂,其中的一部分墜入土星大氣層,另外一部分則形成了圍繞土星運行的土星環,這個天文事件發生的時間應該並不遙遠,大致不超過1000萬年。


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土星是一個平均半徑約為地球九倍的氣體巨人。它只有地球平均密度的八分之一,但是它的體積較大,所以土星的質量是地球的95倍以上。由於高層大氣中含有氨水,土星呈現淺黃色調。土星上的風速可以達到1,800公里/小時(500米/秒),幾乎是噴氣式客機的2倍之多!

說道土星環,這是一個美麗又神秘的環系統。它們由無數圍繞土星軌道的小顆粒組成,主要成分為冰和水,還有少量的岩石顆粒。雖然環的反射增加了土星的亮度,但它們在視覺上並不能從地球上看到,必須要藉助天文望遠鏡才可以。所以,一直到1610年,才被著名天文學家伽利略發現!

(土星環全景,看上去非常神秘)

土星環的神秘,在於它到現在還沒有被人類所瞭解。

就連光環的形成原因還不清楚,據推測是彗星、小行星等和土星的衛星撞擊形成!但是,近來觀察發現,不僅土星有環,就連一些土星的衛星也有環。比如土星第二大衛星麗亞就有一個屬於自己的纖細環狀系統。

(麗亞)

(科學家對麗亞環系統的設想,實際上環中的物質遠比上圖所示要小)

有人說麗亞的環系統是7000萬年前的恐龍時代受到小行星撞擊形成的。原因是塵埃飛起後被麗亞捕捉後一直保留到今天!不過,這麼小的衛星能保持住環系統達7000萬年是一件非常不可思議的現象。所以,也有人說這個環系統是麗亞在形成過程中的附屬物。

(麗亞和月球、地球對比,最小的是麗亞)

土星距離地球達13億公里,人類對它的瞭解還很少,隨著空間技術的發展,它神秘的面紗將會被一層層揭開。

但同時,它身上更多的神秘問題也將會呈現在人類的面前!


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答:土星環是由大量碎石、冰塊組成的“石頭河”,跨度達數十萬公里,但是平均厚度只有驚人的幾十米!


整個土星環,最厚處不超過150米,絕大部分環的厚度在5~30米之間,相對於幾十萬公里跨度的環來說,簡直是太薄了!



這種極不成比例的性質,給土星環帶來一些“奇異現象”,比如:

在1610年,大科學家伽利略利用自己製造的望遠鏡,首次觀測到了土星環,但是他的望遠鏡能力有限,根本看不清土星環的真實樣子:



在伽利略看來,就好像是土星長了兩個“耳朵”,伽利略猜測土星是一顆大的和兩顆小的星體組成,於是伽利略記錄下來如下圖形:




然後過了一段時間,伽利略發現,那兩隻“耳朵”突然消失了,他看到的圖像如下圖:



這讓伽利略很是納悶——“難道是我眼花啦!"


直到1655年,天文學家惠更斯,才指出那是圍繞土星運轉的環狀結構;每15年土星環會指向地球方向,在地球上看來,就好像土星環“消失”了一般,上次出現是在2009年。

關於土星環的形成,和洛希極限(2.44倍天體半徑)有關,也就是說:土星環的範圍,會落在土星表面2.44R(R為土星赤道半徑)以內。




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土星環有多厚?為什麼那麼神秘又美麗呢?

土星是太陽系裡最美的行星,比起木星那絢麗無比的條紋來自帶光環的土星更加令人無可抵擋!

與巨大的光環面積相比,土星環的厚度卻只有薄薄的20米左右,由於土星的自轉軸傾斜於黃道面(角度約為26.73度)

因此土星在公轉過程中與地球相對位置的差異,會有一些年份很難見到土星,如下圖:

各大沖年份土星環角度的變化,2023年之後這個環就不容易看到了,需要到2026年左右又會漸漸見到!

土星環主要是碎石、冰塊等組成,土星環有七大環組成,各環的寬度不同,亮度也不同,環與環之間的縫隙稱為環縫,整體看來,土星環就像一頂草帽的帽沿!

正因為土星環如此薄,因此當年伽利略觀測土星時還鬧了笑話,由於當年的就是以他名字命名的光學結構望遠鏡,成像質量是比較差的,因此伽利略將土星環畫成了兩個巨大的耳朵,伽利略認為這是土星的兩顆衛星,但第二年伽利略觀測時突然啊發現那兩顆衛星不見了.....

當然後來也發現這是土星環角度不一樣而已,但也從側面說明這個實在非常薄,以致於側面角度比較合適時根本看不到!

土星各個環的命名,注意其順序,目測不是您所想象的.....


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