书城科普宇宙真相
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第24章 发现星空(5)

在随后的几年里,天文学家辨认出了9条光环,这些环都都不宽,基本上都不到10千米,其中最宽的一条环约100千米,叫ε环。即使动用世界上最大的天文望远镜,也不能直接看到这些环,因为它们都很暗,所以虽然在本质上它们和土星光环并没有区别,但天文学家却不称它们“光环”,而只称它们“环”。

1986年1月24日,在探0测天王星时,“旅行者2号”不但证实了这些环的存在,还发现了2条新的环,这样我们所知的王天星环达到了11条。这些环大多都是圆的,而且环与环之间的距离也比较远,只有ε环是椭圆环,较为特殊。这些环有的偏红,有的呈深蓝色,环中的大部分物质是微小尘埃,也有拳头和西瓜般大小的石块,偶尔还有的像卡车那么大,中间夹杂着一些冰屑。

毫无例外的海王星环

据1978年4月的美国杂志《空间与望远镜》的报道,1846年10月10日有人用肉眼在60厘米反射望远镜中观察到过海王星环,并且剑桥大学天文台台长查里斯在次年证实了这一说法,后者甚至得出结论说环半径为海王星半径的1.5倍。但是因为后人在寻找海王星卫星的多次观测中都没有发现环,所以这件事也就不了了之了。

20世纪80年代,科学家们在发现天王星环的鼓励下,开始试图通过海王星掩星事件来寻找环,但进行的有关几次掩星观测结果的解释却没有形成统一意见。有人报道发现了环,有人则说环是不存在的。还有人提出,即使对报道发现环的观测结果,也可以用其他原因来解释从而否定环的存在。总之,海王星是否有环一时成了悬案。

1989年8月,这一悬案终于有了答案。当飞近海王星时,“旅行者2号”探测器发现海王星周围尘面下有3个光环隐藏着,且外光环呈明显弧状,很不一般,而且沿弧还有紧密积聚的物质。但是,我们至今仍不清楚有关海王星环系的具体情况,还需要科学家更多的探测与研究。

延伸阅读——小行星

太阳系内有的类似行星的天体虽然也环绕太阳运动,但体积和质量比行星小很多,这就是小行星。

至今为止,在太阳系内一共已发现了约70万颗小行星,但这可能只是所有小行星中的一小部分,这些小行星只有少数有着大于100千米的直径。据估计,小行星中直径最大的也许也只有大约1000千米,微型小行星大小则和鹅卵石差不多。约有16个的小行星直径超过240千米,它们的位置在地球轨道内侧到土星的轨道外侧的太空中。而绝大多数的小行星都集中在小行星带(火星与木星轨道之间),其中一些小行星的运行轨道与地球轨道存在交叉,甚至有某些小行星还曾与地球发生过碰撞。

小行星是太阳系形成后的残余物质。有推测认为,它们很可能是一颗神秘行星的残留物,在远古时代这颗行星曾遭遇过一次巨大的宇宙碰撞,并被摧毁。但从这些小行星的特征来看,它们并不像是集结在一起过。如果将所有小行星整合成一个单一的天体,那它的直径比月球的半径还小,只有不到1500千米。

太阳系中最大的行星——木星

古代把木星其为岁星,它是离太阳远近的第5颗行星,也是8大行星中最大的一颗。木星大到什么程度呢?打个比方,如果木星是个中空的球体,那么它的内部大约可以放入1300个地球,可见这颗行星有多巨大。希腊人称木星为宙斯(众神之王,奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护人,它是Cronus(土星)的儿子)。

木星的外观

在木星表面上有红、褐、白等五彩斑斓的条纹图案,其大气中的风向平行于赤道方向,因为区域的不同,西风及东风交互吹着(这是木星大气的一向明显特征)。大气中含有极微的有机成份(甲烷、乙烷之类),而且有打雷现象,因而生成有机物的机率相当大。

南半球的大红斑是木星表面最大的特征,这个巨大的圆形漩涡位于赤道南侧一个红色卵形区域(长2万多千米、宽约1.1万千米)。人们从17世纪中叶就开始对它进行观测,不过是时断时续的,1879年以后,人们开始对它进行连续记录,并发现它在年某些年代(1879~1882年,1893~1894年,1903~1907年,1911~1914年,1919~1920年,1926~1927年,特别是在1936~1937年,1961~1968年,以及1973~1974)中,变得色彩艳丽和显眼。而在其他时间则相对暗淡,略微带红,甚至有时只有红斑的轮廓。

大红斑具体的结构是什么样的?红色的原因是什么?什么原因使它持续这么长的时间?仅凭地面观测了解这些问题是很难的。

木星的表面环境

曾经有人催测,有一个尘埃层或环在木星附近存在,但始终没有能够被证实。,“旅行者1号”于 1979年3月在考察木星时,拍摄到木星环的照片,不久“旅行者2号”又获得了更多的关于木星环的情况,终于证实木星也存在光环。木星光环的形状像个厚度约为30千米,宽度约为6500千米的薄圆盘,,离木星12.8万千米。光环被划分为内外环,外环较亮,内环较暗,差不多和木星大气层相接。光环的光谱型为G型,转一圈约用时7小时,也环绕着木星公转。

还有一层厚而浓密的大气层包围子在木星外面,大气的主要成分中80%以上是氢,其次是氦,约占18%,其它还有甲烷、氨、碳、氧和水汽等,但是总含量不足1%。赤道与两极因为木星有较高的内部能源导致其温差不大,不会大于3℃,所以木星上南北风也很小,主要是东西风,最大风速能够达到130~150米/秒。

稠密而活跃的云系充满了木星大气,各种各样颜色的云层激烈翻腾着。闪电和雷暴还可以在在木星大气中被观测到。因为木星的自转速度较快,所以在它的大气中能够观测到与赤道平行的、明暗交替的带纹,其中的向上运动的区域是亮带,较低和较暗的云则是暗纹。

木星的卫星

目前,我们已经知道,木星有16颗卫星,其中包括4颗大卫星(伽利略发现的)以及12颗小卫星。

伽利略卫星产生的引潮力正逐渐使木星运动的速度变慢。同样,相同的引潮力也使卫星的轨道发生改变,使它们与木星的距离越来越远。由于引潮力的影响,木卫一、木卫二和木卫三公转共动关系被固定为1:2:4,并共同变化。木卫四也属于这其中一个部分。木卫四在未来的数亿年里,也将被锁定,其运行的公转周期是木卫三的2倍,木卫一的8倍。

木星拥有的卫星超过61颗,是太阳系行星中拥有最多卫星的,其中有4颗位于靠近内侧的地方,体积非常大,从靠近木星的一端数起依序为:伊奥、欧罗巴 、加尼美德、卡利斯托,是由物理学家伽利略最早发现的,因而又称为伽利略四大卫星。

延伸阅读——木星上有生命吗

我们一直想知道,除地球外,在太阳系的其他诸天体中到底是否存在智慧生物?但目前我们仍无法肯定在这些天体中是否存在生命活动,即使是那些低等的原始的微生物。除火星外,如今木星也被列入了“怀疑名单”。

之所以怀疑木星可能有生命存在,是因为它与地球的生态条件比较接近,只是这颗行星是太阳系体积最大的,但根本没可供登陆的固态地表,是由气体构成的,大气层中充满了氢气、氦气、氨、甲烷、水,对于生命的生存,这样的条件是极大的障碍。

随着科学技术的进步,科学家们也研究了木星大气层的成分,结果发现,木星大气成分类似于早期形成的地球海洋的物质。因此,木星上是有可能存在生命形式的。然而通过进一步的调查,人们发现木星大气层具有强烈的乱流,并且大气下方的温度非常高,这种情况是很难形成生命的。

科学家认为,在这种环境下可以维持生命的唯一办法,就是在被烧焦之前复制新的个体,并且通过气流把后代送往大气层中较高并且寒冷的地方。这种极少的生命形态可以漂浮在大气层外侧,主要通过所取用的食物来获得其生命活动的能量。

令科学家欣喜的是,通过美国“伽利略”号探测器所拍摄的照片,我们可以推测在木卫二的表面下可能藏着一片海域。如果这片海域的确存在,那么里面非常有可能存在生命现象。某些理论工作者据此假定,在木卫二的冰壳之下掩盖了一片深达200千米的液态水海洋,这一观点将对下述推测进行进一步的论证:木卫二可能存在生命形态,它们类似于在地球深海温泉处的那些有机体的,它们富含矿物质,而且是水中繁衍生息的。

水星上有水吗

水星的英文名称叫Mercury,源自罗马神话中众神的使者墨丘利(也对应希腊神话中的赫耳墨斯)。水星绕太阳转一圈大约需要88天,所以是太阳系中公转速度最快的行星。水星在希腊中的符号,下面是一个交叉的短垂线和一个半圆形,上面是一个圆形,也就是墨丘利手中魔杖的形状。实际上,在前5世纪,水星一直被认为成2个不同的行星,因为它经常交替着出现于太阳的两侧。当它出现于黄昏时,它被称作墨丘利;但当它出现在早上时,出于纪念太阳神阿波罗的目的,它又被称作阿波罗。直到后来,毕达哥拉斯指出它们实际上是同一颗行星。

水星是否有水?

有些人认为,水星上一定全部是水吧。事实并非如此,因为它上面一滴水都没有,是一个绝对干枯的星球,水星和水完全是两码事。水星是我们中国人的称呼,我国古代把它叫作“辰星”。水星面对太阳的一面,温度极高,最高可达400摄氏度以上。这么高的温度,就是锡和铅都会被熔化掉,更别说是水了!水平背向太阳的一面,由于长期见不到阳光,温度相当低,最低可达-173摄氏度,所以在这里也绝对不会有固态的水。

我们平时很难见到水星,这主要是水星与太阳之间角度的缘故。水星距太阳最近的距离约4500万千米,最远距离可达6900万千米。从地球上看,它与太阳的最大角距离不超过28度,总让人觉得水星仿佛总在太阳两边摆动。所以,水星几乎经常被“淹没”在傍晚或黎明的太阳光辉里,我们只有在28度附近时才能看见它。据说,哥白尼去世前最遗憾的一件事就是一生未曾见过水星。

科学界对水星的探索

水星围绕太阳公转的速度非常快,每秒钟约48千米,因此绕太阳公转一周只需88天就能。与那些绕太阳缓慢运行的遥远行星相比,水星简直就是在狂热地绕着太阳跑。在相当长的一段时期内,天文学家一直认为水星的自转周期跟公转周期一样是88天。但随着天文学观测水平的提高和仪器精密度的改进,天文学家最终测出了水星准确的自转周期——58.646天。原来,水星绕太阳公转2圈就绕其轴自转了3周。据此推算,水星的公转周期刚好是自转周期的1.5倍。

美国于 1973年11月3日发射了“水手10号”行星探测器,这架行星探测器是迄今人类唯一“造访”过水星的宇宙飞船。科学家们对飞船的反馈资料分析发现水星表面到处分布着大小不一的环形山和凹凸不平的盆地和坑穴等。一些坑穴显示出有陨星曾对水星的同一地点进行过多次撞击,这与月球表面的情况很像。但是,水星表面不同于月面,环形山的直径在20~50千米的不多,而月面上环形山的直径超过100千米的很多。水星表面上到处有一些不深的被称为“舌状悬崖”的扇形峭壁,与梯形斜坡相似,高度一般l~2千米,长度约数百千米。科学家们认为,这种细小轮廓的产生与早年由于行星内核状态改变,产生收缩,外壳大面积产生的裂纹和移动有关。水星上还有一条大峡谷,长达100千米,宽达7千米,为纪念美国阿雷西博射电天文台测出水星自转周期的成就,科学家将其命名为“阿雷西博峡谷”。