天体的光环是如何形成的？

在太阳系中，土星被认为是一个美丽的天体，它所佩戴的光环曾被认为是一个不可思议的奇迹。今天，科学家经过大量研究发现，在太阳系九大行星中，不仅土星戴着光环，木星、天王星和海王星也戴着光环。在四颗有环的行星中，土星的环最为壮观和奇妙。历史上第一个发现土星环的是意大利天文学家伽利略。1610，伽利略用他新发明的天文望远镜观测土星，发现它的侧面似乎有什么东西。可惜，直到去世，他都不知道那些东西是什么。1655年，荷兰天文学家惠更斯终于弄清楚了土星环形状不断变化的原因:那是因为它从不同的角度面对着我们。当我们只是从它的侧面看时，薄薄的光环似乎消失了。土星环厚约10公里，宽6.6公里。可以细分成几个环，中间有暗的缝隙。3月1977，10日，包括中国在内的多个国家的天文学家观测到了一种罕见的天文现象——天王星遮挡群星。观测结果让科学家们大为吃惊:在天王星遮住恒星之前，人们已经观测到了一组“面具”，而在天王星遮住恒星之后，又观测到了另一组类似的“面具”。造成这些“面具”的，原来是天王星周围的一些“光环”。这些环极薄，彼此相距甚远。1986 65438+10月，美国“旅行者2号”飞船飞越天王星时，发现了几个新的环。现在已知天王星有11个环。旅行者1于1977年9月发射。1979年3月初，它从距离木星约27.5万公里的地方经过这颗巨大的行星，发现木星也有一组薄环。木星环厚约30公里，总宽度超过6000公里。环与木星的距离约为654.38+0.28万公里。1989年8月，当旅行者2号飞船飞过海王星时，证实了海王星也有一个光环。海王星有五个环。尚不清楚冥王星是否也有光环，但一些科学家推测它也应该有光环。经过观察和研究，科学家发现该行星的光环主要由无数小碎片组成。碎片的大小可以用米来衡量。每个碎片似乎都是一颗小卫星，围绕着主行星在自己的轨道上运行。那么，这些行星的光环是如何形成的呢？早在1850年，法国数学家罗氏就得出结论:行星引力产生的引潮力可以使进入其引力范围的行星或路过的天体解体。这种潮汐力可以阻止行星附近运行的物质结合成更大的天体。已知的行星环就在这个理论范围内，它的边界叫做洛希极限，是一个重力稳定的区域。据此，科学家对行星环的起源提出了三种推测；一是因为卫星进入了行星的洛希极限，被行星的潮汐力瓦解；二是位于洛希极限内的一颗或多颗大恒星被流星砸成碎片，形成晕圈；第三，太阳系演化早期遗留下来的一些原始物质，由于在洛希极限中围绕太阳旋转，无法凝聚成卫星，最终形成晕圈。然而，科学家目前只能推测光环的成因。更让他们不解的是那些窄环的存在，因为按照惯例，天体碰撞、大气阻力、太阳辐射都会破坏窄环，使其消散在太空中。是什么保护着窄环，让它存在？有学者提出，窄环边缘一定存在一些没有被人们观测到的小卫星，它们的引力使得窄环形成并得到保护。这一观点被人们后来的发现所证实，因为人们不仅在土星而且在天王星狭窄的环中发现了两颗小伴星，它们复杂的运动相互作用使得环中的物质运动缺乏规律性，这可能是不同行星环具有不同形状的原因。随着研究的深入，人们最初关于行星环是由太阳系围绕行星旋转的早期演化过程中遗留下来的一些物质形成的猜测，受到了越来越多学者的怀疑。例如，德国的一位天体物理学家认为，1亿年前，一颗小彗星与一颗直径为60英里的土星卫星相撞，从而形成了土星环。与此同时，又提出了一个有趣的问题:为什么土星、木星、天王星和海王星有光环，而水星、金星、火星和地球没有光环？科学家们仍在对神奇的行星环提出新的推测和假设。然而，随着天文学新发现的增加，行星环变得更加神秘。