书城科普小学生最想知道的100个为什么:科学的秘密
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第48章 天王星的四周为何围绕着光环?它们的数量又有多少?

这些一块块的冰,以每小时45,000英里的速度在天王星周围翻转,从远处看上去就像一些宽阔的圆环。在旅行者1号和2号宇宙飞船登陆天王星的1980和1981年之前,大多数科学家认为那里只有三四个环。不过,飞船发回的第一组照片为我们展示了事实的真相。

从照片上看到,那里并不只有几个圆环,而是上千个。圆环之间有少量的大缺口,但大部分都挨得非常近,就像光盘上的槽一样。

由于距离太远,飞船上的照相机无法拍摄出冰粒个体的形态。不过,从照片上还是能看出这些环有多薄:透过它们,我们可以看到星球的样子。

还有一个令人吃惊的发现:一些圆环之间透明的小路是由冰块组成的,长度由半英里到60英里不等,它们现在被称作“小卫星”。(小心别把它们和天王星正牌的卫星搞混了,天王星的卫星至少有17颗。)这些小卫星被当作是那些光环的守护人和守护犬。科学家认为,是它们和卫星的万有引力的作用,界定出了那些圆环的边缘和间隔。

当旅行者飞船为这些圆环拍下照片的同时,其中的无线电设备也在工作。通过这些设备,我们听到了静电的爆破声。这些爆裂的声音,来自穿梭在圆环中无法看到的跳跃的闪电。这些闪电之所以看不见,是因为那个空间里没有空气流动。

这些圆环是怎样形成的呢?我们还在寻找合理的答案。有一种想法是,环中的颗粒都是卫星和彗星或小行星相撞发生爆炸后的残留物。还有一种想法是,一颗彗星由于距离天王星太近了,被这颗巨大的行星的万有引力给撕裂了。

还有一些科学家认为,当一些附近的小卫星和流星体发生冲撞时,将有更多的颗粒添加到圆环当中。为了证明这些推论,科学家希望有一天,就像现在他们对月亮岩石的做法一样,能在近处仔细观察这些环状物质。

虽然天王星看上去可能比较独特,但它并不是太阳系中唯一拥有光环的行星。木星、海王星和冥王星的四周同样围绕着光环,只不过它们都比较薄和暗淡。

木星上唯一的光环

木星也是一颗带有光环的行星,但它只有一个模糊不清的环,大概3,000英里宽。光环的内部边缘延伸到木星云层的顶部,在大概33,000英里在上方,可能就是这个气体星球的固体中心。

与天王星的碎冰光环不同,木星长长的环是由微小的岩石粒和尘埃构成的。科学家认为,这些颗粒是木星周围旋转的巨石的切片。当这些巨石与小的流星体相撞时,身上的一部分碎成小片,漂浮在太空中。受到木星引力的作用,这些片状物随后也会绕着木星旋转。从巨石上掉下来的碎片越来越多,直到它们形成了一个可见的环状物。

科学家声称,圆环颗粒的由来还有一种可能性,就是木星上最大的一座火山爆发时喷射出来的物质。

钻石是永恒的,但光环却不是失去了闪耀的光环,天王星就不再是它自己了。这种说法有道理吗?一些科学家认为,和木星、海王星、冥王星一样,天王星的环以现在的形态存在了不过1亿年而已,而这些行星都已经有46亿岁的年纪了。所以,在过去的一段时间里,是没有光环围绕着它们的。

早一些时候,光环可能一度存在,然后又消失了。真相我们无从考证,但是光环应该不是永存的,万有引力和气体令它们衰落。

过程是这样的:行星四周围绕的空气形成的大气层,在无限的太空中会渐渐变薄。而在行星和光环的空隙中,也能找到这些气体的身影。这就是问题的所在。光环中微小的颗粒与薄薄的大气层中的气体分子发生冲撞,于是这些微粒和气体之间产生了一种摩擦力,叫做大气阻力。这种力量能使转动的光环颗粒减速,从而离开行星的身边。

万有引力同样作用于行星本身中的粒子。受到大气阻力和万有引力的压制,光环中的小块和小片最后会塌陷在行星的空中,就像人造卫星有时会落在地球上一样。

距离太阳36亿英里远的冥王星,是太阳系中最遥远的一颗行星,所以它被认为是第八大行星。冥王星由于体积很小,又非常遥远,所以科学家对它并不十分了解。不过我们知道,它的表层大部分是由氮气凝结成的冰。冥王星绕太阳一圈要花上248年。在它无止境的暮色中,太阳只是天上点点繁星里明亮的一颗。如果你生活在冥王星上,可能都不会想到,原来它就是你的恒星。

尽管如此,冥王星有时候会成为太阳的第八大行星,这是因为那时它的邻居海王星,离太阳还要更远。比如,在1979年,冥王星穿过的海王星的轨道,就像是一辆车超越了另一辆车。

冥王星围绕太阳转动的路径和其他八颗行星有所不同,它们都大体保持在同一个平面上。这意味着八大行星是按同心圆环绕着太阳的(虽然它们的轨道都不是完美的正圆)。