2019-08-18 07:11:01
土星惊人环的简短天文历史

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许多人梦想他们会做什么,因为他们是时间机器。当恐龙在地球上漫游时,有些人会在1亿年前回来旅行。然而,并不是很多人会想到用望远镜拍摄它们,如果这样做的话,就会观察土星及其环。

我们的时间旅行天文学家是否能够观察到土星的环是值得商榷的。自46亿年前的太阳系开始以来,是否存在某种形状或形状的环,或者它们是否是最近添加的?当Chicxulub小行星消灭了恐龙时,环是否形成了?

我是一名对物理和天文学教学充满热情的太空科学家,土星的戒指一直让我着迷,因为他们讲述了人类的眼睛如何向我们太阳系和宇宙的奇迹敞开。

我们对土星的看法在不断发展

当伽利略于1610年首次通过他的望远镜观察土星时,他仍然沉浸在发现木星的四个卫星的名声之中。但是土星困惑了他。通过他的望远镜盯着这个星球,它首先把他看作是一个有两个非常大的卫星的行星,然后是一个孤独的行星,然后在1616年再次通过他的新型望远镜,作为一个有手臂或手柄的行星。

四十年后,Giovanni Cassini首先提出土星是一个环状星球,伽利略看到的是土星环的不同视图。由于土星旋转轴相对于其轨道平面的倾斜度为27度,环绕着地球向地球和地球的方向倾斜,土星围绕太阳旋转了29年,给人类带来了不断变化的视野的戒指。

但是这些戒指是由什么制成的?有人建议他们是固态磁盘吗?或者它们是由较小的颗粒组成的?随着更多的结构在环中变得明显,随着更多的间隙被发现,并且随着环绕土星的运动被观察到,天文学家意识到环不是固体,并且可能由大量的月亮或小的组成。卫星。与此同时,对环的厚度的估计从威廉·赫歇尔爵士在1789年的300英里到达奥杜安·多尔福斯(Audouin Dollfus)的精确估计,在1966年不到两英里。

天文学家对环的理解发生了巨大的变化,先锋11和双人旅行者对土星的任务。旅行者现在着名的环形照片,由太阳背光照亮,首次表现出巨大的A,B和C环实际上包含了数百万个小环。

卡西尼号对土星的使命已经花了十多年的时间围绕环状巨人的轨道运行,给了行星科学家更多壮观和令人惊讶的观点。土星的宏伟环系统介于10米到1公里之间。其颗粒的总质量为99.8%,其中大部分小于1米,大约为16千万亿吨,不到地球月球质量的0.02%,不到土星月亮质量的一半。 。这导致一些科学家推测这些环是土星卫星之一解体还是一颗流星彗星的捕获和破裂的结果。

动圈

自望远镜发明以来的四个世纪中,在木星,天王星和海王星周围也发现了环,这是我们太阳系的巨行星。 1849年法国天文学家爱德华·罗奇(Eduard Roche)首次提出了巨型行星装饰环和地球以及其他岩石行星的原因。

月亮及其行星总是在引力舞中。通过拉动地球的两侧,地球的月亮会引起海洋潮汐。潮汐力也会影响行星卫星。如果月亮冒险太靠近行星,这些力量可以克服将月亮固定在一起并将其撕开的重力“胶水”。这导致月球分裂并沿其原始轨道扩散,形成一个环。

罗氏极限是月球轨道的最小安全距离,约为行星中心距行星半径的2.5倍。对于巨大的土星来说,它的云顶上方距离为87,000公里,与土星外部F环的位置相匹配。对于地球而言,这个距离在其表面上方不到10,000公里。小行星或彗星必须非常靠近地球,才能被潮汐力撕裂,并在地球周围形成一个环。我们自己的月球是一个非常安全的38万公里。

行星环的薄度是由它们不断变化的性质引起的。其轨道相对于环的其余部分倾斜的环形粒子最终将与其他环粒子碰撞。这样做,它将失去能量并落入环的平面。数百万年来,所有这些错误的颗粒都会掉落或排成一线,只留下人们今天观察到的非常薄的环系统。

在执行任务的最后一年,卡西尼号太空船在土星云及其内环之间的7000公里间隙中反复潜入。这些前所未有的观察结果非常清楚:戒指在不断变化。环中的各个颗粒彼此不断地相互挤压。环粒子正稳步下降到土星上。

牧羊人的卫星潘,达夫尼斯,阿特拉斯,潘多拉和普罗米修斯,在8到130公里的范围内,完全牧养环状粒子,将它们保持在现在的轨道上。密度波,由环内牧羊人卫星的运动引起,挤压并重塑环。小小的月球正在由聚合在一起的环粒子形成。所有这些都表明戒指是短暂的。来自环的每秒高达40吨的冰落在土星的大气层上。这意味着戒指可能只持续数十年到数亿年。

一个时间旅行的天文学家能在1亿年前见过这些戒指吗?戒指年龄的一个指标是它们的尘埃。暴露在尘埃中的物体长时间渗透我们的太阳系,变得越来越灰暗。

土星的环非常明亮,无尘,似乎表明它们形成于10到1亿年前的任何地方,如果天文学家对冰冷颗粒如何聚集灰尘的理解是正确的。有一件事是肯定的。我们时间旅行的宇航员所看到的戒指看起来与他们今天的方式有很大的不同。

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