木星光环的观测历史

随着行星际空间探测器的发射,太阳系中许多以前不为人知的事实不断被揭示,木星环的发现就是其中之一。早在1974年,先锋探测器11造访木星时,在距离木星约13万公里处观测到了高能带电粒子的吸收特性。

两年后,有人提出这种现象可以用木星的尘埃环来解释。可惜当时没有人做进一步的定量研究来推测这个假设环的物理性质。1977 8月20日和9月5日,美国发射了旅行者1和旅行者2号太空探测器。经过一年半的漫长旅程,旅行者1穿越了木星的赤道面。此时,它的窄角相机在1.2万公里的距离上拍摄到了木星微弱的光环。同年7月,随后抵达的旅行者2号获得了更多关于木星光环的信息。

根据对航天器拍摄照片的研究,已知木星的环系主要由亮环、暗环和晕三部分组成。环的厚度不超过30公里。亮环距离木星中心约654.38+0.3万公里,宽6000公里。暗环在亮环的内侧,宽5万公里,其内缘几乎与木星大气层相连。亮环的不透明度很低,它的环粒子只能拦截十分之一左右的太阳光。亮环外缘附近有一条宽约700公里的亮带,比环的其余部分亮约10%,暗环的亮度只是亮环的几分之一。光晕可以延伸到环面上下10000公里,它延伸到暗环两侧的最远点,而外边界比亮环略远。根据计算,环形粒子的大小约为2微米,这确实是一个粒子。由于辐射压力、微陨石撞击等原因,这种微米级粒子的寿命比太阳系要短得多。为了证明木星环是一个相对稳定的结构,提出了几种可能的环粒子补充来源,以维持小尘埃粒子数量的动态稳定性。

看不见的木星环

1979年3月,旅行者1在穿越木星赤道面时,在距离地球6亿公里的地方发回了大量珍贵照片。让人惊讶的是,木星和土星都有光环。四个月后,旅行者2号飞往木星证实了这一结论。但是木星的光环与土星的光环非常不同。木星的光环是弥散透明的,由亮环、暗环和晕三部分组成。亮环在暗环之外,晕是一层很薄的尘埃云,围绕着亮环和暗环。木星环距离木星中心约128000公里,宽度9000公里,厚度只有几公里。它由大量灰尘和黑色碎石组成。这些瓦砾的大小从1/1000毫米到几十米不等。它们不反光,肉眼看不到,以7小时左右的周期围绕木星旋转。暗淡而单薄的木星环镶嵌在巨大的木星体上,要找到它真的非常困难。对研究行星的起源和演化有重要的启示,或许其他行星也有不容易看到的环。