土星环是圆的吗(土星环是如何形成的?)

题图来自Unsplash,基于CC0协议
本文目录
正文
1、土星环是如何形成的?
科学爱好者报到。
肉眼是无法看到土星环的。十七世纪,科学家我加大哥刚开始用望远镜观测土星时,发出了一声惊呼:“天呐!这颗行星有耳朵”。美丽的土星环就这么被发现了。
土星环的成分绝大多数是水(冰块),另外有少量的岩石和尘埃。大如房屋,小如米粒的都有,它们一起绕土星公转,你可以将土星环看做土星的亿万个卫星。
土星环十分辽阔,它的直径达到二十余万公里,是土星直径的八倍。但它的厚度却很小,最厚处才150公里,以至于我们用天文望远镜观测土星环时,可以看到它后面闪耀的星星。角度合适的话,可以发现它有多薄。
土星环的成因尚无定论,我个人比较支持星环由一颗(或更多)解体的卫星加上其它卫星的喷发物共同组成的说法。即:
来源一,土星众多的卫星中,曾经有一颗含水量丰富的小卫星。它在运行过程中受到内侧的土星和外侧其它卫星的多方向引力作用,最终崩解碎裂。碎片在离心力、其它卫星和土星引力的作用下摊平,无法再次聚集,于是形成了星环。
来源二,土星系统中卫星众多,引力环境复杂,这使土星的卫星们始终处于不规则的引力拉扯中。它们的内部不断因形变摩擦而升温,最终形成剧烈的间歇泉喷发(喷发物以水为主)。又因为这些卫星质量太小,喷发物的速度很容易到达逃逸速度,所以它们离开卫星,绕土星公转了。
以上为我对土星环来源的想法,放几张星环图片养养眼~
星环受到卫星引力扰动的样子↑
如果地球也有个星环,那得多美呀。我是科学爱好者章北海,不列公式,不堆数据,打开脑洞看世界,让科学不再枯燥无聊。欢迎点击头像,浏览更多文章,问答。
2、土星环是不是圆的?
当然是不会了!
土星,为太阳系八大行星之一,至太阳距离位于第六,体积则仅次于木星。并与木星、天王星及海王星同属类木行星。
什么是土星环?
简单的说就是围绕图形旋转的一个光环,1610年7月由科学家伽利略发现。这些光环都由大小不等的碎块颗粒组成,他们大小相差悬殊,大的可达几十米,小的不过几厘米或者更微小。它们外包一层冰壳,由于太阳光的照射,而形成了动人的明亮光环。
土星环主要由A环、B环、C环、D环和F环构成,其中A环、B环、C环尤为庞大显眼,是为主环。
天文学家认为土星A环主要由土卫十杰纳斯凭一己之力维系,如果没有其相应的引力作用,土星A环将瓦解消散,最终消失。
然而,在仔细研究卡西尼号探测器传回的数据后,天文学家得出新结论:在这场土星A环保卫战中,土卫十并非一个人在战斗,而是共有七颗卫星协同作战。
除了土卫十,还有土卫十八潘、土卫十五阿特拉斯、土卫十六普罗米修斯、土卫十七潘多拉、土卫十一埃庇米修斯和土卫一美马斯参与土星A环的保护!
3、土星环为什么是一个扁平的环,而不是包围土星均匀分布的球状呢?
土星环是土星最靓丽的名片。很多朋友在感叹土星环美丽的同时也在好奇“土星环会什么是一个扁平的环,而不是一个包围土星均匀分布的球状呢?”我觉得这可能与土星环的形成有一定的关系。
图示:土星和土星环
土星环有多“薄”呢?土星环位于土星赤道的上空,看上去非常的明亮,同时又非常的宽非常的薄。过去人们对土星环了解的非常少。后来随着卡西尼号土星探测器的到达,人们对土星环有了更为深刻的认识。
科学家发现土星环非常明亮的原因主要有两点:一是组成土星环的物质主要是水冰,二是土星环形成的时间应该不是很久远,这些冰依旧崭新如初。因此土星环具有极高的反光率,非常的明亮。
土星环看上去非常的宽,它的宽度大约超过了14万公里,可以并排10个地球。令人惊奇的是,这么宽的土星环它的平均厚度只有大约10米。宽度超过14万公里,平均厚度却仅有10米,这么巨大的反差让土星环看上去就像锋利的刀片,非常的薄。
图示:土星环的侧面看上去非常的薄
土星环为什么是扁平的?要了解这个问题,我们就需要来了解一下土星环的是如何形成的。根据卡西尼号探测器的观测的数据,科学家推测是土星的一颗卫星形成了土星环。科学家认为,大约在一亿年前在土星的身边曾经有一颗直径大约400公里的冰卫星。它就像现在土星E环内的土卫二一样。
非常不幸的是,土星的这颗卫星距离土星太近了,达到了所谓的洛希极限,于是它被土星强大的引力给撕碎了。这颗卫星破碎的残骸形成了土星美丽的光环。
图示:土星的一颗卫星距离土星过近,被土星撕碎形成土星环
细心的朋友就会发现,土星周围的众多卫星都基本上位于土星的赤道平面上的。这颗形成土星光环的行星当初也是位于土星赤道平面上的。因此土星环在形成之始就位于土星赤道上空的,而不是土星的其他地方。
薄薄的土星环位于土星赤道的上空,从内侧向外延伸十几万公里。为什么所有的土星环物质都挤在了土星赤道的上空,而不均匀分散到土星四周,将土星包裹起来呢?
图示:在土星赤道上空的同步轨道上运行的土星环物质是最稳定的
土星赤道上空的轨道是土星的同步轨道,土星环物质只有在这里能够较为稳定的运行,不会掉落到土星上去的。这就好比地球赤道上空的地球同步人造卫星,不需要额外的动力就可以运行。而其他的轨道上的卫星则需要额外的动力来随时调整卫星的运行,不然就会掉到地球上一个道理。
即使是最初的土星环是包裹在土星四周,那么那些土星赤道上空的同步轨道之外的物质会很快的掉落到土星上面,最终还是会形成现在扁平的土星环的。大家觉得是不是这样呢?
4、土星环是圆的吗?
是对的。具体点说,是圆环状的,环绕在土星赤道上空的各种岩石碎片。
5、为什么星球是圆形的,星系是扁平的?
星球之所以是圆的,星系之所以是扁的——即使不是扁的,星系也会逐渐向扁发展,原因是因为它们分别处于这两种形状下运转时最为稳定。
首先为什么星球是圆的才最稳定呢?宇宙大爆炸以后,宇宙中的一些物质由于引力作用不断聚集在一起,当行星或者恒星的质量达到一定程度时,引力的挤压就会导致内部熔化,成为熔岩流体。此时这颗天体的形状将由引力与分子之间的斥力决定。分子之间的斥力虽然强大,但只有在很短的距离内才会有效。而引力的作用可以达到无限远,但是它是最弱的力。当分子之间距离过远时,引力就会将这些分子相互拉近并挤压在一起。在分子过分接近后,斥力就会生效,它可以轻易战胜引力,将分子相互推开,直至推到足够远后,引力再次打败斥力将其拉近。
行星的整体结构就会在这样的循环中反复调整,直至达到平衡状态。当每一个部分都处于引力和斥力的平衡状态时,星球就会变成球形。正是因为行星在诞生后都会因为各种原因变成球形,所以我们才会把行星称为“星球”,值得注意的是,几乎所有的星球都是球形的,但是这个球型并不是百分百的圆形,基本上因为引力和自转,都会成为一个椭圆形的状态。
再说星系,虽然不是每个星系都是扁的,有些星系是椭圆形的,但是每个星系都在向扁平发展,因为扁平状对星系是最稳定的。星系比较复杂,每个星系中心都有一个超级黑洞作为该星系的引力源,星系中的一切:恒星系(太阳系)、行星、中子星、甚至普通黑洞等,最终都围绕这个超级黑洞旋转。太阳也同样是牵引着整个太阳系绕银河系中心的超级黑洞旋转。同时,我们的太阳系也是扁平的圆盘状,甚至是土星环也是如此。
太阳系中的所有物体大致都在同一平面上围绕太阳公转。这是为什么呢?其实,太阳系的形状大致是中心凸起,外围有一个圆盘,类似于草帽的形状!而且凸起+圆盘,是宇宙大小星系最常见的形状之一。凸出部分的原因很简单:因为引力。所有行星、太阳系和星系都是由引力塌缩形成的。但有一点非常重要一开始分子云确实呈大致球形的,这是宇宙非常喜欢的形状,但是这些最初的分子云从来都不是完美的球体!
换句话说,初始形状不是一个完美的球体。在它的三个维度上,一个维度比另一个维度稍微短一点。由于引力的作用,最短的方向塌得最快,而最长的方向塌得更慢。它最终形成了一个薄饼形状。如果重力是唯一的因素,那么所有沿着其他两个轴的物质最终都会被拉向中心,这意味着只会有一个中心凸起。
还有一个因素:星系在不停的旋转。由于旋转产生的离心力抵消了部分中心对其的引力作用。那些没有足够旋转动量的物质向内坍塌,成为凸起的一部分。而旋转足够快的物质将停留在外围,形成圆盘。所以行星、太阳系和星系,最初都是由这个“凸出+圆盘”的形状形成。
这里是科学驿站,一个传播科学、传递价值的小窝,欢迎关注~
6、土星环为什么会有环缝?不应该是一个完整的环面吗?
土星环主要由水态冰组成,这些冰块大小不一,小如砂粒,大的如石块,土星光环的厚度约五十米。这些冰块以每小时七点二万千米速度绕土星旋转,土星环有数千条,有几条环距显得非常宽,但大多数环排列紧密,环间隙看起来就像是光盘上的暗槽。