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  • 1 # 天文線上

    土星,以其美麗的光環而聞名,但,土星為什麼有光環?為什麼組成這些光環的物質沒有聚在一起形成衛星? 我們知道,引力總是將物質凝聚成球體,就像太陽、各大行星還有月亮那樣。可為什麼土星光環中的微粒沒有被引力聚積成衛星?答案,就是潮汐力。

    月球的引力牽拉著地球,因此,地球會有一側離月球更近,這一側的月球引力也就更強,而對面一側的月球引力相應弱一些。如果我們計算一個指向月球中心的向量,就會發現這一向量會在地球長軸上改變地球的方向,造成一個潮汐力。這個力會一邊擠壓地球的這面,同時拉伸地球另一面。地球每天自轉一週,月球也在自轉,但速度不及地球。隨著地球旋轉,我們每天會經歷兩次潮汐力的強弱交替。這樣的潮汐力並不只是發生在地月之間,任何行星與其衛星都有同樣的故事上演。同時,這股力量不單單作用於行星,它也會影響到衛星,並極其強烈。

    潮汐力能強大到足以將衛星撕碎,但每一顆衛星也擁有將自身牢牢粘在一起的引力。如果你將一顆衛星放得離他的行星越近,潮汐力就會變得越強。到達某個臨界點後,潮汐力就會勝過引力,衛星最終粉身碎骨。這個點就叫洛希極限,是以發現它的科學家愛德華˙羅希的名字來命名的。在洛希極限以內,你會得到許多星環;而在羅希極限之外,你會得到一顆衛星。土星的光環就處在羅希極限之內,因此它們無法變成衛星。在那個地方,潮汐力不會給衛星留一絲希望。

    我們曾親眼看到這樣的事件發生。1994年,蘇梅克—列維9號彗星因為離木星太近被潮汐力撕成粉碎,碎片撞上木星,在木星表面形成好幾個褐色斑點。除此外,潮汐力還會產生其他影響。

    木星的衛星之一—木星一號(木衛一)因為不斷受到潮汐力的拉伸和擠壓,致使它的表面被火山覆蓋。讓我們做一個小實驗。我們能看到的月球遠遠地處於洛希極限(衛星執行軌道與主星之間的理論臨界距離)外部。但是如果讓月球靠的很近很近呢,可能會像這樣。它受潮汐力牽拉而解體。月球碎成小塊,這些小塊環繞著地球旋轉直到它們形成一個戒指一樣的圓環。令人傷心的是這樣會毀掉月球,但是樂觀的想,我們會得到一個美麗的地球戒指。

    相關知識

    木星一號Io(木衛一)位於木星四顆伽利略衛星中的最內層,也是木星的第三大衛星。它是太陽系中的第四大衛星,在所有太陽系衛星中密度最高,並且是太陽系已知天體中含水量最低的(按原子比例計算)。它由伽利略伽利萊在1610年發現,並以神話人物伊奧——宙斯的情人之一,也是赫拉的女祭司——命名。

    擁有超過400座活火山的木星一號是太陽系中地質活動最活躍的天體。這種極端的地質活動是木星一號內部摩擦產生的潮汐熱的結果,因為它受到木星和其他伽利略衛星(木衛二、木衛三和木衛四)的吸引。一些火山噴出羽狀的硫和二氧化硫,高度可達500公里(300英里)。木衛一的表面也分佈著100多座山,這些山是木衛一矽酸鹽地殼底部被廣泛擠壓而隆起的。這些山中的某些高峰甚至比地球上最高點—珠穆朗瑪峰還要高。與外太陽系的大多數(由水冰組成的)衛星不同,木衛一主要是由矽酸鹽岩石圍繞著熔融的鐵或硫化鐵核心組成。木衛一的大部分表面由廣闊的平原組成,平原上覆蓋著一層霜狀的硫磺和二氧化硫。

    木衛一的火山活動造就了它的許多獨特特徵。它的火山羽流和熔岩流製造了巨大的表面變化,並將表面塗成各種微妙的黃色、紅色、白色、黑色和綠色,這主要是由於同素異形體和硫的化合物。許多延伸的熔岩流,有些甚至超過500公里(300英里)長,也是地表的標誌。這種火山活動產生的物質組成了木衛一稀薄、零散的大氣和木星廣泛的磁層。木衛一的火山噴出物也在木星周圍形成了一個巨大的等離子環。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 古人認為,直呼其名很不禮貌,為何而今我們都沒有字了?