宇宙中那些個星體為什么都有一個光環(huán)圍繞著

光環(huán)
1.光環(huán)也指行星光環(huán).

行星的光環(huán)一般情況下由冷凍氣體和塵埃共同構(gòu)成，其色彩由構(gòu)成行星光環(huán)的物質(zhì)微粒的大小決定。構(gòu)成行星光環(huán)的微粒體積不同對白色太陽光的散射程度就有差異，體積較大的微粒對太陽光的散射接近色譜紅色區(qū)域，而體積較小的微粒則靠近藍(lán)色。

土星環(huán)

土星環(huán)由蜂窩般的太空碎片、巖石和冰組成。主要的土星環(huán)寬度從48公里到30.2萬公里不等，以英文字母的頭7個命名，距離土星從近到遠(yuǎn)的土星環(huán)分別以被發(fā)現(xiàn)的順序命名為D、C、B、A、F、G和E.土星及土星環(huán)在太陽系形成早期已形成，當(dāng)時太陽被宇宙塵埃和氣體所包圍，最后形成了土星和土星環(huán).

從另一個角度來看，土星反而獨具豐姿。伽利略第一次透過他原始的望遠(yuǎn)鏡觀察土星時，發(fā)現(xiàn)它的形狀有點奇怪，好像在其球體的兩側(cè)還有兩個小球。他繼續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)那兩個小球漸漸變得很難看見，到1612年年底時，終于同時消失不見了。

其他天文學(xué)家也報告過土星的這種奇怪現(xiàn)象；但直到1656年，惠更斯才提出了正確的解釋。他宣稱，土星外圍環(huán)繞著一圈又亮又薄的光環(huán)；光環(huán)與土星不接觸。

土星的自轉(zhuǎn)軸和地球一樣，也是傾斜的，土星的軸傾角是26.73°，地球則是23.45°。由于土星的光環(huán)和赤道是在同一平面上，所以它是對著太陽（也對著我們）傾斜的。當(dāng)土星運(yùn)行到其軌道的一端時，我們可由上往下看見光環(huán)近的一面，而遠(yuǎn)的一面仍被遮住。當(dāng)土星在軌道的另一端時，我們就可由下往上看到光環(huán)近的一面，而遠(yuǎn)的一面依然被遮住。土星從軌道的這一側(cè)轉(zhuǎn)到另一側(cè)需要14年多一點。在這段時間內(nèi)，光環(huán)也逐漸由最下方移向最上方。行至半路時，光環(huán)恰好移動到中間位置，這時我們觀察到光環(huán)兩面的邊緣連接在一起，狀如“一條線”。隨后；土星繼續(xù)運(yùn)行，沿著另一半軌道繞回原來的起點，這時光環(huán)又逐漸地由最上方向最下方移動；移到正中間時，我們又看見其邊緣連接在一起。因為土星環(huán)非常薄，所以當(dāng)光環(huán)狀如“一條線”時就好像消失了一樣。1612年年底伽利略看到的正是這種情景；據(jù)說由于懊惱，他沒有再觀察過土星。

土星環(huán)位于土星的赤道面上。在空間探測以前，從地面觀測得知土星環(huán)有五個，其中包括三個主環(huán)(A環(huán)、B環(huán)、C環(huán))和兩個暗環(huán)(D環(huán)、E環(huán))。B環(huán)既寬又亮，它的內(nèi)側(cè)是C環(huán)，外側(cè)是A環(huán)。A環(huán)和B環(huán)之間為寬約5，000公里的卡西尼縫，它是天文學(xué)家卡西尼在1675年發(fā)現(xiàn)的。

1826年，德國血統(tǒng)的俄國天文學(xué)斯特魯維把外面的環(huán)命名為A環(huán)，把里面的環(huán)命名為B環(huán)。1850年，美國天文學(xué)家W.C.邦德宣稱，還有一個比B環(huán)更靠近土星的暗淡光環(huán)。這個暗淡光環(huán)就是C環(huán)，C環(huán)與B環(huán)之間并沒有明顯的分界。

在太陽系的任何地方都沒有像土星環(huán)那樣的東西(但后來發(fā)現(xiàn)天王星也有光環(huán))，或者說，用任何儀器我們也看不到任何地方有像土星環(huán)那樣的光環(huán)。誠然，我們現(xiàn)在知道，圍繞著木星有一個稀薄的物質(zhì)光環(huán)，且任何像木星和土星這樣的氣體巨行星都可能有一個由靠近它們的巖屑構(gòu)成的光環(huán)。然而，如果以木星的光環(huán)為標(biāo)準(zhǔn)，這些光環(huán)都是可憐而微不足道的，而土星的環(huán)系卻是壯麗動人的。從地球上看，從土星環(huán)系的一端到另一端，延伸269，700公里（167，600英里），相當(dāng)于地球?qū)挾鹊?1 倍，實際上幾乎是木星寬度的2倍。

土星環(huán)到底是什么呢？J.D.卡西尼認(rèn)為它們像鐵圈一樣是平滑的實心環(huán)?？墒牵?785年拉普拉斯（后來他提出了星云假說）指出，因為環(huán)的各部分到土星中心的距離不同，所以受土星引力場吸引的程度也會不同。這種引力吸引的差異（即我前面提過的潮汐效應(yīng)）會將環(huán)拉開。拉普拉斯認(rèn)為，光環(huán)是由一系列的薄環(huán)排在一起組成的，它們排列得如此緊密，以致從地球的距離看去就如同實心的一樣。

可是，1855年，麥克斯韋（后來他預(yù)言了電磁輻射寬頻帶的存在）提出，即使這種說法也未盡圓滿。光環(huán)受潮汐效應(yīng)而不碎裂的惟一原因，是因為光環(huán)是由無數(shù)比較小的隕星粒子組成的，這些粒子在土星周圍的分布方式，使得從地球的距離看去給人以實心環(huán)的印象。麥克斯韋的這一假說是正確的，現(xiàn)在已無人提出疑義。

法國天文學(xué)家洛希用另一種方法研究潮汐效應(yīng)，他證明，任何堅固的天體，在接近另一個比它大得多的天體的時候，都會受到強(qiáng)大的潮汐力作用而最終被扯成碎片。這個較小的大體會被扯碎的距離稱為洛希極限，通常是大天體赤道半徑的2.44倍。

這樣，土星的洛希極限就是2.44乘以它的赤道半徑60，000公里，即146，400公里，A環(huán)的最外邊緣至土星中心的距離是136，500公里（84，800英里），因此整個環(huán)系都處在洛希極限以內(nèi)。（木星環(huán)也同樣處在洛希極限以內(nèi)。）

很明顯，土星環(huán)是一些永遠(yuǎn)也不能聚結(jié)成一顆衛(wèi)星的巖屑（超過洛希極限的巖屑會聚結(jié)成衛(wèi)星――而且顯然確實如此），或者是一顆衛(wèi)星因某種原因過分靠近土星而被扯碎后留下的巖屑。無論是哪一種情況，它們都是余留的一些小天體。（被作用的天體越小，潮汐效應(yīng)也就越小，碎片小到某個程度之后，就不再繼續(xù)碎裂了，除非兩個小天體相互間偶爾碰撞。）據(jù)估計，如果將土星環(huán)所有的物質(zhì)聚合成一個天體，結(jié)果將會是一個比我們的月亮稍大的圓球。

木星環(huán)

隨著行星際空間探測器的發(fā)射，不斷揭示出太陽系天體中許多前所未知的事實，木星環(huán)的發(fā)現(xiàn)就是其中的一個。早在1974年"先鋒11號"探測器訪問木星時，就曾在離木星約13萬公里處觀測到高能帶電粒子的吸收特征。

兩年后有人提出這一現(xiàn)象可用木星存在塵埃環(huán)來說明?？上М?dāng)時無人作進(jìn)一步的定量研究以推測這一假設(shè)環(huán)的物理性質(zhì)。1977年8月20日和9月5日美國先后發(fā)射了"旅行者1號"和"旅行者2號"空間探測器。經(jīng)過一年半的長途跋涉，"旅行者1號"穿過木星赤道面，這時它所攜帶的窄角照相機(jī)在離木星120萬公里的地方拍到了亮度十分暗弱的木星環(huán)的照片。同年7月，后其到達(dá)的"旅行者2號"又獲得了有關(guān)木星環(huán)的更多的信息。

根據(jù)對空間飛船所拍得照片的研究，現(xiàn)已知道木星環(huán)系主要由亮環(huán)、暗環(huán)和暈三部分組成。環(huán)的厚度不超過30公里。亮環(huán)離木星中心約13萬公里，寬6000公里。暗環(huán)在亮環(huán)的內(nèi)側(cè)，寬可達(dá)5萬公里，其內(nèi)邊緣幾乎同木星大氣層相接。亮環(huán)的不透明度很低，其環(huán)粒只能截收通過陽光的萬分之一左右?？拷镰h(huán)的外緣有一寬約700公里的亮帶，它比環(huán)的其余部分約亮10％，暗環(huán)的亮度只及亮度環(huán)的幾分之一。暈的延伸范圍可達(dá)環(huán)面上下各1萬公里，它在暗環(huán)兩旁延伸到最遠(yuǎn)點，外邊界則比亮環(huán)略遠(yuǎn)。據(jù)推算，環(huán)粒的大小約為2微米，真可算是微粒。這種微米量級的微粒因輻射壓力、微隕星撞擊等原因壽命大大短于太陽系壽命。為了證實木星環(huán)是一種相對穩(wěn)定結(jié)構(gòu)這一說法，人們提出了維持這種小塵埃粒子數(shù)量的動態(tài)穩(wěn)定的幾種可能的環(huán)粒補(bǔ)充源。

海王星環(huán)

由于擁有環(huán)的三顆行星――土星、木星和天王星都屬于類木行星，因而人們很自然會去猜想第四個類木行星――海王星是否也存在環(huán)。

美國雜志《空間與望遠(yuǎn)鏡》1978年4月號曾報道，1846年10月10日就有人在60厘米反射望遠(yuǎn)鏡中用肉眼看到過海王星環(huán)，并在次年為劍橋大學(xué)天文臺臺長查里斯所證實，后者甚至得出環(huán)半徑為海王星半徑1.5倍的結(jié)論。但因后人在尋找海王星衛(wèi)星的多次觀測中均未發(fā)現(xiàn)環(huán)，這件事就漸漸被人淡忘了。本世紀(jì) 80年代在發(fā)現(xiàn)天王星環(huán)的鼓勵下，不少人試圖通過海王星掩星事件來發(fā)現(xiàn)環(huán)，但對幾次掩星觀測結(jié)果的解釋卻是眾說紛紜。有人報道發(fā)現(xiàn)了環(huán)，有人則說不存在環(huán)。對報道發(fā)現(xiàn)環(huán)的觀測結(jié)果也有人認(rèn)為可用其他原因來解釋而否定環(huán)的存在?？傊Ｍ跣鞘欠裼协h(huán)一時成了懸案。

1989年8月，"旅行者2號"探測器終于使這一懸案有了解答。當(dāng)她飛近海王星時，發(fā)現(xiàn)海王星周圍有3個光環(huán)隱藏在塵面下，而且外光環(huán)很不一般，呈明顯弧狀，沿弧有緊密積聚的物質(zhì)。但有關(guān)海王星環(huán)系的具體情況至今仍不太清楚，還需要人們更多的探測和研究。

天王星環(huán)

由于相對運(yùn)動的關(guān)系，遠(yuǎn)方恒星有時會移動到太陽系天體如月亮、行星或小行星的正后方，這種現(xiàn)象稱為掩星。掩星發(fā)生時，如果近距天體沒有大氣，星光便立即消失。如果天體外圍有大氣，則星光在完全消失前會有一個略被減弱的過程。各類掩星發(fā)生的時刻可以通過理論計算非常準(zhǔn)確地作出預(yù)報。

1977年3月10日曾發(fā)現(xiàn)一次天王星掩星的罕見天象，被掩的是一顆暗星。中國、美國、澳大利亞等國的天文學(xué)家都對此進(jìn)行了觀測。意想不到的奇怪事情發(fā)生了，小星在預(yù)報被掩時刻前35分鐘出現(xiàn)了"閃爍"，也就是星光減弱又迅即復(fù)亮。這種閃爍一連出現(xiàn)了好幾次。當(dāng)這顆星經(jīng)天王星背后復(fù)現(xiàn)，或者說掩星過程結(jié)束后，閃爍現(xiàn)象又重復(fù)出現(xiàn)。以后，經(jīng)過對觀測結(jié)果的仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)閃爍是因天王星環(huán)的存在而造成的。這是繼1930年發(fā)現(xiàn)冥王星后本世紀(jì)太陽系內(nèi)的又一重大發(fā)現(xiàn)。由于天王星環(huán)非常暗弱，過去即使在大望遠(yuǎn)鏡中也從未直接觀測到過。1978 年，美國用5米口徑望遠(yuǎn)鏡才在波長2.2微米的紅外波段首次拍攝到天王星環(huán)的照片。

在隨后的幾年，天文學(xué)家共辨認(rèn)出9條光環(huán)這些環(huán)都很窄，一般不足10千米，其中一條最寬的環(huán)叫ε環(huán)，約100千米。這些環(huán)都很暗，即使用世界上最大的天文望遠(yuǎn)鏡也不能直接看到，因此雖然它們在本質(zhì)上和土星光環(huán)并無區(qū)別，但天文學(xué)家卻只稱它們“環(huán)”，而不稱它們“光環(huán)”。

1986年1月24日，“旅行者”2號在探測天王星時不但證實了這些環(huán)的存在，還發(fā)現(xiàn)了兩條新環(huán)，使目前我們所知的王天星環(huán)達(dá)到11條。這些環(huán)大多是圓的，環(huán)與環(huán)相距較遠(yuǎn)。只有ε環(huán)較為特殊，是橢圓環(huán)。這些環(huán)有的呈深藍(lán)色，有的偏紅。環(huán)中的物質(zhì)大部分是微小的塵埃，間或也有拳頭、西瓜大小的石塊，偶爾還有卡車那么大的巖石，中間夾雜著一些冰屑。