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美到窒息的土星光環怎麼形成的?地球有過光環,未來火星也會有
2023/04/24

只要人們提起土星,首先就會想到它那美到窒息的土星環。人們很好奇,土星環是怎麼形成的?為什麼土星環可以有20多萬公里寬,平均厚度卻只有幾十米?地球和火星這樣的行星也可以有光環嗎?今天咱們聊聊行星的光環!

美麗的土星環的物質主要成分是水冰。土星環是因一些大大小小的冰塊組成的。這些碎冰小的只有幾微米,大的有房子那麼大,密密麻麻的分布在一個很薄的平面上,因此土星環看上去非常的明亮。在太陽系中擁有行星光環的行星還有木星、天王星和海王星。這些行星光環是怎樣形成的呢?

土星和土星環

說起行星環的形成,就不得不提到關于行星環形成的理論。這就是洛希極限。提出這個理論的是法國的天文學家愛德華洛希。這是一個很牛的天文學家,創立了很多天文學上的理論,其中最著名的一個就是洛希極限理論。 它解釋了土星環是怎樣形成的。

洛希極限的意思大致是這樣的。當行星與衛星的距離近到一定程度時,衛星受到潮汐的作用就會被解體分散。因此洛希極限實際上是一個距離極限。奧德華洛希給出了計算公式,感興趣的朋友可以自己查詢行星和衛星的參數計算一下它們之間的洛希極限。M是行星的質量,ρm是衛星的密度。

洛希極限的終極公式

洛希極限適用于所有有衛星的行星。在太陽系中,除了水星和金星其它的大行星都有自己的衛星。天文學家認為土星光環的形成可能有這幾個方面的因素。在土星形成之初,一些原始的星盤物質,因為處于洛希極限內受到潮汐力影響不能形成衛星就形成了土星光環;一顆被撞碎的衛星碎片成了土星光環;一顆衛星處于洛希極限內被瓦解形成了行星環。 這三種情況都有可能是土星環的形成原因。

天王星和它的光環

科學家們認為,地球也曾經有過行星環,早期的地球比現在的要大很多,那時候太陽系中有上百個大大小小的行星運行軌道很混亂,上演著一場太空彈珠游戲。一顆火星大小的行星跟地球相撞了,幸虧是個擦邊球,不然地球會被撞得粉碎。地球被撞出的物質先是形成了地球的光環,由于光環分布的極不均勻,逐漸的這些碎塊相互吸引形成了地球的衛星月球。

地球和月球

看來月球剛形成的時候,距離地球是很近的,後來漸漸遠離了我們。 現在的研究也表明月球正在逐漸的遠離地球,每年大約3.8厘米。計算結果表明,如果月球距離地球小于10000公里左右時,就達到了洛希極限值,就會重新被撕裂成地球的光環。月球不想再被撕碎,只好離地球遠點了。

科學家發現未來的火星極有可能會產生光環。火星也有兩顆衛星。其中的火衛一正在逐步的靠近火星,當達到洛希極限時,火衛一可能就會被火星潮汐力撕碎,形成火星的光環。

未來的火星可能會有光環

土星環有20多萬公里寬,但是為什麼平均厚度只有幾十米呢?原因可能是這樣的,大家有沒有發現土星光環還有其它行星的光環都位于行星赤道的正上方。這就像我們發射的地球同步衛星,衛星的軌道必須在赤道上方才能夠與地球同步運行不掉下來。 地球上這種位置叫做地球靜止軌道。同樣土星也有這樣的位置。

土星光環

我們可以把土星環的物質看作是土星的一個個天然的同步衛星,在赤道上空的軌道運行最為穩定。在這軌道以外的碎片受到土星引力的影響掉進了土星大氣層。只有這些赤道面上的冰塊與土星旋轉同步,不會掉進土星大氣層。這個面很窄,既然大家都不想掉下去,只好都擠在這里了。這麼多的碎冰塊都要擠在土星赤道上空同步軌道上,只能平坦開就形成了寬度20萬公里,卻只有幾十米厚度的土星光環了。大家認為是這個原因嗎?

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