土星居然長耳朵?
大多數第一次透過天文望遠鏡觀看星體的朋友,除了對月球表面滿是坑坑洞洞感到訝異之外,另一個驚奇的點,應該就是土星環了,往往直呼:「哇,原來星星真的會玩呼拉圈啊!」土星環確實是很引人注目的天文景象,也使得土星成為許多人心中最迷人的行星。
在四百多年以前,伽利略用他自己製作的望遠鏡指向星空,發現月球並不像大家所認為的皎潔無瑕,反而充滿了坑洞;他也注意到木星旁邊有四顆小光點,每天的位置會變動;當他看到土星時,最感到困惑的,就是「土星居然長耳朵」!這個疑問一直到望遠鏡製作的技術愈來愈進步,可以看得更清楚之後,才了解土星上面的不是耳朵,而是一個圍繞著它的環狀物。
這個環到底怎麼來的呢?天文學家提出兩種說法,有一派認為土星環是跟著土星一起形成的。(這種說法滿了無新意的。) 而另一派認為是一顆充滿冰雪的衛星,因為軌道的衰減使它愈來愈靠近土星,最後被土星強大的潮汐力給扯碎,這顆冰衛星就變成了現在的土星環。(這個說法我喜歡)
為什麼說是冰衛星呢?因為土星環的成分約有95%是大大小小、尺寸不等的碎冰塊喔。說到這邊,小朋友通常會很訝異地說:「哈,原來土星環是『剉冰』做成的喔?」沒錯,而且全人類吃幾輩子都吃不完,因為這個環實在太大了!環最密集處的寬度大約可以放五顆地球,但奇妙的是,它的平均厚度居然只有二十公尺左右,顯示這個環是又寬又薄。
大行星才有環嗎?
此外,你知道嗎,土星環每隔一段時間就會消失看不見。這是因為我們從地球觀測土星時,環的傾斜角度變化所致:土星的自轉軸與它公轉太陽的軌道有26.7度的傾角,在公轉時會維持傾斜的方向不變,跟地球一樣,當傾軸右側向太陽時是春分,傾軸對向太陽時是夏至,傾軸左側向太陽時是秋分,傾軸背向太陽時是冬至,再回到春分點公轉太陽一周約29.457個地球年(約29年又166.8天)。當它運行在夏至與冬至點附近,地球如果來到土星跟太陽之間,此時我們有機會看到最寬大的土星環面;相對的,在土星運行到它的春分與秋分附近,而地球來到土星與太陽之間時,那麼此時的土星環剛好側向地球,這時候的土星環就會因為太薄了而無法看見--你可以想像一顆沒有環的土星長相嗎?
在太陽系的八大行星中,除了土星環,天王星、木星與海王星的環也都陸陸續續被發現了,所以這四顆氣態的大行星都有環,但只有土星的環是我們在地球上用望遠鏡看得到的。
那麼,只有大行星才有環嗎?2017年6月22日,天文學家在觀測一顆10199號(Chariklo,查里克羅)小行星掩星事件時(小行星從一顆遙遠的恆星前面經過而遮掩了星光,讓這顆星星暫時消失之後再亮起來),發現在掩星前幾秒,這顆星出現微弱的閃爍,掩星之後幾秒,閃爍現象又再度出現--就跟1977年發現天王星環時的現象一樣!因此,10199號小行星是目前唯一發現有環的小行星喔!
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