太阳系内的小行星与卫星
太阳系内的小行星与卫星
小行星带
概述小行星带(白色)位于火星和木星轨道之间。
小行星带(Asteroidbelt)是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域,由已经被编号的120,437颗小行星统计得到,98.5%的小行星都在此处被发现。由于这是小行星最密集的区域,估计为数多达50万颗,这个区域因此被称为主带,通常称为小行星带。距离太阳约2.17-3.64天文单位的空间区域内,聚集了大约50万颗以上的小行星,形成了小行星带。这么多小行星能够被凝聚在小行星带中,除了太阳的万有引力以外,木星的万有引力起着更大的作用。
小行星带由原始太阳星云中的一群星子(比行星微小的行星前身)形成。但是,因为木星的重力影响,阻碍了这些星子形成行星,造成许多星子相互碰撞,并形成许多残骸和碎片。小行星带内最大的三颗小行星分别是智神星、婚神星和灶神星,平均直径都超过400公里;在主带中仅有一颗矮行星—谷神星,直径约为950公里;其余的小行星都较小,有些甚至只有尘埃大小。小行星带的物质非常稀薄,目前已经有好几艘太空船安全通过而未曾发生意外。在主带内的小行星依照它们的光谱和主要形式分成三类:碳质、硅酸盐和金属。另外,小行星之间的碰撞可能形成
拥有相似轨道特征和成色的小行星族,这些碰撞也是产生黄道光的尘土的主要来源。
发现历史
发现第一颗小行星谷神星的皮亚齐。
1766年德国天文学家提丢斯(J.Titius)偶然发现一个数列:(n+4)/10,将n=0,3,6,12,……代入,可相当准确地给出当时已知行星的轨道半径。这件事起初未引起人们的注意,后来柏林天文台的台长波德(J.Bode)得知后将它发表,乃为天文界所知。在1781年发现天王星之后,进一步证实公式有效,波德于是倡议在火星和木星轨道之间也许还有一颗行星。1801年,西西里和皮亚齐
(G.Plazzi)在例行的天文观测中偶然发现在2.77AU处有个小天体,即把它命名为谷神星(Ceres)。
1802年,天文学家奥伯斯(H.Olbere)在同一区域内又发现另一小行星,随后命名为智神星(Pallas)。威廉·赫歇尔就建议这些天体是一颗行星被毁坏后的残余物。到了1807年,在相同的区域内又增加了第三颗婚神星和第四颗灶神星。由于这些天体的外观类似恒星,威廉·赫歇尔就采用希腊文中的语根aster-(似星的)命名为asteroid,中文则译为小行星。
拿破仑战争结束了小行星带发现的第一个阶段,一直到1845年才发现第五颗小行星义神星。紧接着,新小行星发现的速度极速增加,到了1868年中发现的小行星已经有100颗,而在1891年马克斯·沃夫引进了天文摄影,更加速了小行星的发现。1923年,小行星的数量是1,000颗,1951年到达10,000颗,1982年更高达100,000颗。现代的小行星巡天系统使用自动化设备使小行星的数量持续增加。
在小行星带发现后,必须要计算它们的轨道元素。1866年,丹尼尔·柯克伍德宣布由太阳算起,在某些距离上是没有小行星存在的空白区域,而在这些区域上绕太阳公转的轨道周期与木星的公转周期有简单的整数比。柯克伍德认为是木星的摄动导致小行星从这些轨道上被移除。
在1918年,日本天文学家平山清次注意到小行星带上一些小行星的轨道有相似的参数,并由此形成了小行星族。到了1970年代,观察小行星的颜色发展出了分类的系统,三种最常见的类型是C-型(碳质)、S-型(硅酸盐)和M-型(金属)。2006年,天文学家宣布在小行星带内发现了彗星的族群,而且推测这些彗星可能是地球上海洋中水的来源。
起源演化
在太阳系形成初期,因吸积过程的碰撞普遍,造成小颗粒逐渐聚集形成更大的丛集,一旦聚集到足够的质量(即所谓的微星),便能用重力吸引周围的物质。这些星子就能稳定地累积质量成为岩石行星或巨大的气体行星。小行星带的形成之谜不知道何时才能破解。不过,越来越多的天文学家认为,小行星记载着太阳系行星形成初期的信息。因此,小行星的起源是研究太阳系起源问题中重要的和不可分割的一环。
主流观点
关于形成的原因,比较普遍的观点是在太阳系形成初期,由于某种原因,在火星与木星
之间的这个空挡地带未能积聚形成一颗大行星,结果留下了大批的小行星。
目前被认同的行星形成理论是太阳星云假说,认为星云中构成太阳和行星的材料,尘埃和气体,因为重力陷缩而生成旋转的盘状。在太阳系最初几百万年的历史中,因吸积过程的碰撞变得黏稠,造成小颗粒逐渐聚集形成更大的丛集,并且使颗粒的大小稳定的持续增加。一旦聚集到足够的质量—所谓的微星—便能经由重力吸引邻近的物质。这些星子就能稳定的累积质量成为岩石的行星或巨大的气体行星。
在平均速度太高的区域,碰撞会使星子碎裂而抑制质量的累积,阻止了行星大小的天体生成。在星子的轨道周期与木星的周期成简单整数比的地区,会发生轨道共振,会因扰动使这些星子的轨道改变。在火星与木星之间的空间,有许多地方与木星有强烈的轨道共振。当木星在形成的过程中向内移动时,这些共振轨道也会扫掠过小行星带,对散布的星子进行动态的激发,增加彼此的相对速度。星子在这个区域(持续到现在)受到太强烈的摄动因而不能成为行星,只能一如往昔的继续绕着太阳公转,而且小行星带可以视为原始太阳系的残留物。
目前小行带所拥有的质量应该仅是原始小行星带的一小部分,以电脑模拟的结果,小行星带原来的质量应该与地球相当。主要是由于重力的扰动,在百万年的形成周期过程中,大部份的物质都被抛出去,残留下来的质量大概只有原来的千分之一。
当主带开始形成时,在距离太阳2.7AU之处形成了一条温度低于水的凝结点线—"雪线",在这条线之外形成的星子就能够累积冰。在小行星带生成的主带彗星都在这条线之外,并且是造成地球海洋的主要供应者。
因为大约在40亿年前,小行星带的大小和分布就已经稳定下来(相对于整个太阳系),也就是说小行星带的主带在大小上已经没有显著的增减变化。但是,小行星依然会受到许多随后过程的影响,像是:内部的热化、撞击造成的熔化、来自宇宙线和微流星体轰击的太空风化。因此,小行星不是原始的,反而是在外面古柏带的小行星,在太阳系形成时经历的变动比较少。
主带的内侧界线在与木星的轨道周期有4:1轨道共振的2.06AU之处,,在此处的任何天体都会因为轨道不稳定而被移除。在这个空隙之内的天体,在太阳系的早期历史中,就会因为火星(远日点在1.67AU)重力的扰动被清扫或抛射出去。
其他解释
最早提出的成因解释是爆炸说,是太阳系第十大行星亿万年前的大爆炸分解成了千万颗小行星。这种理论一下子就解决了两个难题:小行星带的产生和为什么没有第十行星。但这种设想最大的缺陷是行星爆炸的原因说不清楚。也有人认为,木星与火星之间的轨道上本来就存在着5-10颗同谷神星大小相似的体积相对较大的小行星。这些行星通过长时间的相互碰撞逐渐解体,越来越小,越分越多,形成了大量的碎片,也就是我们目前观测到的小行星带。这些解释各有道理,但都不能自圆其说,因而都未形成定论。
家族和群组
在主带的小行星大约有三分之一属于不同家族的成员。同一家族的小行星来自同一个母体的碎片,共享着相似的轨道元素,像是半长轴、离心率、轨道倾角,还有相似的光谱。由这些轨道元素的图型显示,在主带中的小行星集中成几个家族,大约有20–30个集团可以确定是小行星族,并且可能有共同的起源。还有一些可能是,但还不是很确定的。小行星族可以借由光谱的特征来进行辨认。较小的小行星集团称为组或群。在主带内著名的小行星族(依半长轴排序)有花神星族、司法星族、鸦女星族,曙神星族、和司理星族。最大的小行星族是以灶神星为主的灶神星族(谷神星是属于Gefion族的闯入者),相信是由形成灶神星上陨石坑的撞击造成的,而且HED陨石可能也是起源自这一次的撞击。在主带内也被找到三条明显的尘埃带,他们与曙神星、鸦女星、司理星有相似的轨道倾角,所以可能也属于这些家族。
边缘
在小行星带的内缘(距离在1.78和2.0天文单位之间,平均半长轴1.9天文单位)有匈牙利族的小行星。他们以匈牙利为主,至少包含52颗知名的小行星。匈牙利族的轨道都有高倾角,并被4:1的柯克伍德空隙与主带分隔开来。有些成员属于穿越火星轨道的小行星,并且可能是因为火星的扰动才使这个家族的成员减少。
另一个在小行星主带外缘的高倾角家族是福后星族,轨道在距离太阳2.25到2.5天文单位之间。主要由S-型的小行星组成,在靠近匈牙利族的附近有一些E-型的小行星。
最大家族之一的花神星族已知的成员超过800颗,可能是在十亿年前的撞击后形成的,主要分布在主带的内侧边缘。
在主带的外缘有原神星族的小行星,轨道介于3.3至3.5天文单位之间,与木星有7:4的轨道共振。希尔达族的轨道介于3.5和4.2天文单位之间,与木星有3:2的轨道共振。相对来说,在4.2天文单位之外,直到与木星共轨的特洛伊小行星之间仍有少量的小行星。
新家族
证据显示新的小行星族仍在形成中(以天文学的时间尺度),KarinCluster显然是在570万年前在一颗直径约16公里的母体小行星碰撞后产生的。Veritas族是在830万年前形成的,证据则来自沉积在海洋被复原的行星际尘埃。
在更久远的过去,曼陀罗族诞生在4亿5千万年前主带中的碰撞,但年龄的估计只是根据可能成员现在的轨道元素,而不是所有的物理特征。不过,这一群可以做为黄道带尘埃的一个材料来源。其他最近形成的群还有伊安尼尼群(大约在150万年前后),可以提供小行星带内尘埃的
另一个来源。
物理特征
构造概念图,曙光号和灶神星与谷神星
目前的小行星带包含两种主要类型的小行星。在小行星带的外缘,靠近木星轨道的,以
富含碳值的C-型小行星为主,此类小行星占总数的75%以上。与其它的小行星相比,颜色偏红而且反照率非常低。它们表面的组成与碳粒陨石相似,化学成分、光谱特征都是太阳系早期的状态,但缺少一些较轻与易挥发的物质(如冰)。
靠近内侧的部分,距离太阳2.5天文单位,以含硅的S-型小行星较为常见,光谱显示其表面含有硅酸盐与一些金属,但碳质化合物的成分不明显。这表明它们与原始太阳系的成分有显著区别,可能由于太阳系早期的熔解机制,导致分化的结果。相对C-型小行星来说,此类小行星有着高反射率。在小行星带的整个族群中约占17%。
还有第三类的小行星,总数约占10%的M-型小行星。它们的光谱中含有类似铁-镍的谱线,显白色或轻微的红色,而没有吸收线的特征。M-型小行星推测是由核心以铁-镍为主母体经过毁灭性撞击形成。在主带内,M-型小行星主要分布在半长径2.7天文单位的轨道上。
注:20世纪70年代,通过观察小行星的光谱发展出了分类系统,三种最常见的类型是C-型(碳质)、S-型(硅酸盐)和M-型(金属)
碰撞
测量小行星带中巨大小行星的自转周期显示有一个下限存在,直径大于100米的小行星,自转周期都超过2.2小时。虽然一个结实的物体可以用更高的速率自转,但当小行星的自转周期快过这个数值时,表面的离心力便会大于重力,因此表面所有的松散物质都会被抛离。这也说明直径超过100米的小行星实际上是在碰撞后的瓦砾堆中形成的。
小行星带高密度的天体分布使得彼此间的碰撞频繁(天文学的时间尺度)。在小行星带中半径为10公里的天体,平均每一千万年就会发生一次碰撞。碰撞会产生许多小行星的碎片(导致新的小行星族产生),而且一些碰撞的残骸可能会在进入地球的大气层并成为陨石。但当小行星以低速碰撞时,两颗小行星可能会结合在一起。在过去的40亿年中,还有一些小行星带的成员仍保持着原始的特征。
其它物质
除了小行星的主体之外,小行星带中也包含了半径只有数百微米的尘埃微粒。这些细微颗粒至少有一部分是来自小行星之间的碰撞(或微小的陨石体对小行星的撞击)。由于坡印廷·罗伯逊阻力,来自太阳辐射的压力会使这些粒子以螺旋的路径缓慢的朝向太阳移动。
这些细小微粒带动彗星抛出的物质,产生了黄道光,这种微弱的辉光可以太阳西沉后的暮光中,沿着黄道面的平面上观察到。产生黄道光的颗粒半径大约为40微米,而这种颗粒可以维持的生命期通常是700,000年,因此必须有新产生的颗粒源源不断地来自小行星带。
柯克伍德空隙
小行星半长轴分布图主要用于描述在太阳附近小行星的范围,它的价值在可以推断小行星的轨道周期。就所有小行星的半长轴而论,在主带会出现引人注目的空隙。在这些半径上,小行星的平均轨道周期与木星的轨道周期呈现整数比,这样与气体巨星平均运动共振的结果,足以造成小行星轨道元素的改变。实际的效果是在这些空隙位置上的小行星会被推入半长轴更大或更小的不同轨道内。不过,因为小行星的轨道通常都是椭圆形的,还是有许多小行星会穿越过这些空隙,因而在实际的空间密度上,在这些空隙的小行星并不会比邻近的地区为低。
这些箭头指出的就是小行星带内著名的柯克伍德空隙,主要的空隙与木星的平均运动共振为3:1、5:2、7:3和2:1。也就是说在3:1的柯克伍德空隙处的小行星在木星公转一圈时,会绕太阳公转三圈。在其他轨道共振较低的位置上,能找到的小行星也比邻近的区域少。(例如8:3共振小行星的半长轴为2.71天文单位。)
柯克伍德空隙明显的将小行星带分割成三个区域:第一区是4:1(2.06天文单位)和3:1(2.5天文单位)的空隙;第二区接续第一区的终点至5:2(2.82天文单位)的共振空隙;第三区由第二区的外侧一直到2:1(3.28天文单位)的共振空隙。
主带也明显的被分成内外二区带,内区带由靠近火星的的区域一直到3:1(2.5天文单位)共振的空隙,外区带一直延伸到接近木星轨道的附近。(也有些人以2:1共振空隙做为内外区带的分界,或是分成内、中、外三区。)
其他资料·目前小行星带所拥有的质量仅为原始小行星带的一小部分。电脑模拟的结果显示,小行星带原始的质量可能与地球相当。但由于重力干扰,在几百万年的形成周期过程中,大部份的物质都被抛射出去,残留下来的质量大概只有原来的千分之一。
·当主带开始形成时,在距离太阳2.7AU的地区就已形成了一条温度低于水的凝结点线(雪线),在这条线之外形成的星子能够累积冰。而在小行星带生成的主带彗星都在这条线之外,由此成为造成地球海洋的主要因素。
·由于在40亿年前,小行星带的大小和分布就已经稳定下来(相对于整个太阳系),也就是说小行星带的主带在大小上已经没有显著的增减变化。但小行星依然会受到许多随后过程的影响,如内部的热化、撞击造成的熔化、来自宇宙线和微流星体轰击的太空风化。
·主带内侧界线在与木星的轨道周期有4:1轨道共振处(2.06AU处),任何天体都会因为轨道不稳定而被抛射出去。
天然卫星
卫星是环绕一颗行星按闭合轨道做周期性运行的天体。不过,如果两个天体质量相当,它们所形成的系统一般称为双行星系统,而不是一颗行星和一颗天然卫星。通常,两个天体的质量中心都处于行星之内。因此,有天文学家认为冥王星与冥卫一应该归类为双行星,但2005年发现两颗新的冥卫,又使问题复杂起来。天然卫星是指在围绕行星轨道上运行的天然天体。
月球就是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里,除水星和金星外,其他行星都有天然卫星。太阳系已知的天然卫星总数(不算构成行星环的碎块)至少有40颗。天然卫星是指环绕行星运转的星球,而行星又环绕着恒星运转。就比如在太阳系中,太阳是恒星,我们地球及其它行星环绕太阳运转,月亮、土卫一、天卫一等星球则环绕着我们地球及其它行星运转,这些星球就叫做行星的天然卫星。土星的天然卫星最多,其中17颗已得到确认,至少还有五颗尚待证实。天然卫星的大小不一,彼此差别很大。其中一些直径只有几千米大,例如,火星的两个小月亮,还有木星外围的一些小卫星。还有几个却比水星还大,例如,土卫六、木卫三和木卫四,它们的直径都超过5200千米。
火星卫星:火卫一Phobos,火卫二Deimos
1.木星卫星[1]satellitesofJupiter简介
已确认的有13个(现为63颗),它们连同木星一起构成了一个天体系统,称为木星系。木星的卫星是按照发现的先后顺序编号的。其中﹑﹑是意大利天文学家在1610年用自制的望远镜发现的﹐这四个卫星后被称为。它们的星等是5等和6等﹐如果不是同明亮的木星十分靠近﹐它们是可以直接用肉眼看到的。木星的其他卫星比伽利略卫星暗得多﹐要用较大的望远镜才能看见。美国天文学家巴纳德在1892年用望远镜发现哪疚牢逶谀疚酪还斓酪阅谠硕 ?979年3月﹐“旅行者”1号空间探测器发现木卫五呈浅灰色﹐上面有一个长约130公里﹑宽200~220公里的微红区域。木星的其他卫星则是1904年以来用照相方法陆续发现的﹐它们在木卫四以外的轨道上运动。木星的13个卫星中﹐有的半径达二千多公里﹐有的半径仅几公里或十几公里。此外﹐1979-1999年,陆续发现了木卫十四、十五、十六、十七但尚待证实。
2.木卫三新闻
其实木卫三是中国战国时代的天文学家甘德发现的,他著有《岁星经》和《天文星占》两书,可惜均以失传。唐朝天文学家瞿昙悉达编著的《开元占经》第二十三卷中有这样的记载“甘氏曰:单阏之岁,摄提格在卯,岁星在子,与须女、虚、危晨出夕入,其状甚大有光,若有小赤星附于其侧,是谓同盟”。甘德早在公元前346年发现了木卫三,比伽利略早了将近2000年。
3.分群
木星的13个卫星分成三群。其中最靠近木星的一群──木卫五和四个伽利略卫星的轨道偏心率都非常小(≦0.01)﹐轨道面和木星赤道面的交角也都很小(≦05)﹐就是说﹐它们都在木星的赤道面上沿圆形轨道运动﹐这些卫星的轨道面与木星的轨道面的交角大约为2°~4°﹐顺行﹐是规则卫星。其余的卫星都是不规则卫星﹐但又可分为两群。离木星稍远的一群卫星──木卫十三﹑木卫六﹑木卫十﹑木卫七的轨道面和赤道面的交角为24°~29°﹐顺行﹐轨道偏心率为0.13~0.21。离木星最远的一群──木卫十二﹑木卫十一﹑木卫八﹑木卫九的轨道偏心率相当大(0.17~0.38)﹐它们的轨道面与木星赤道面的交角为145°~164°﹐它们都是逆行卫星。有人认为它们可能是被木星俘获的小行星。
4.木卫掩蚀
木星的卫星在运行中会发生下列现象﹕木星在太阳照射下﹐背太阳方向有一影锥﹐当木星卫星进入影锥时﹐卫星无法反射太阳光﹐变得不可见了﹐称为木卫蚀。当木星的卫星进入木星圆面的后面﹐我们从地球上观测木星卫星的视线便被木星挡住﹐称为木卫掩。木星的卫星通过木星圆面的前面﹐从地球看去在木星视圆面上投下一个圆形斑点﹐称为木卫凌木。当木星某一卫星的影子投在木星视圆面上而它本身又不在木星视圆面上时﹐称为木卫影凌木。从地球上看去﹐当木星的一个卫星挡住另一个时﹐称为木卫互掩﹔当一个木卫进入另一木卫的影锥时﹐称为木卫互蚀。
5.伽利略卫星
四个伽利略卫星的密度随著同木星的距离的增大而减小﹐这与太阳系中各个行星的密度随著同太阳的距离而变化的情况十分相似。太阳系中这种情况是由于以原始太阳作为热源蒸发那些较轻的和易于挥发的物质造成的。波拉克认为同一过程也发生在木星及其卫星系统中﹐只不过是以原始木星作为热源而已。目前木星辐射出的热能为它从太阳接收到的热能的两倍。而在木星诞生后的头几百万年中﹐木星平均辐射的能量相当于现在太阳所辐射的能量的几百分之一。
木卫一的表面覆盖著易蒸发的钠盐(可能是通常盐类的晶体)。木卫二﹑木卫三﹑木卫四的表面除了覆盖著砂砾土壤和冰霜以外﹐也不同程度地覆盖著盐和硫磺。木卫一基本上是岩体结构﹔木卫二的岩体上覆盖著一个水冰构成的壳。根据木卫三和木卫四的密度﹐刘易斯认为这两个卫星中的岩石或硅矿物不超过15%﹐其余大部分由冰冻的水﹑氨和甲烷构成。R.A.布朗1973年宣布他在木卫一的发射谱中观测到钠气体的谱线﹐以后其他观测者也证实了木卫一存在钠气体等构成的大气。这种大气在木卫一周围空间中伸展很悌o远远超过其引力所能束缚的范围。原来﹐木卫一表面覆盖著挥发性钠盐﹐由于阳光加热﹐钠就蒸发出来﹐弥漫在木卫一的运行轨道上﹐构成了一个环状钠云。“先驱者”10号空间探测器还观测到﹐在木卫一轨道上有一个比钠云大得多的氢云﹐在木卫一的向阳面存在一个广大的电离层﹐后者的范围足以同金星和火星的电离层相比。
【木卫一】
木卫一附近之所以有氢云﹑钠云﹐是因为原子从卫星的弱引力场中逃逸﹐飘散到周围空间﹐但又被木星的巨大引力场束缚住。原子云就展布在“木星空间”﹐集中在发源地木卫一附近。至于电离层﹐则是由太阳紫外线电离木卫一的外层大气中的原子造成的。
1979年3月﹐“旅行者”1号空间探测器发现木卫一的表面比较平坦﹐不像一般天体那样有众多的环形山。这个空间探测器还在木卫一上发现了至少有六座活火山﹐以每小时1﹐600公里的速
度喷发著气体和固体物质﹐喷出物高度可达450公里。火山活动区的直径有的达200公里﹐火山喷发的强度比地球上大得多(见彩图
此外﹐木卫一还有一个红色的极冠﹔当木卫一从木星影锥中钻出来时﹐有长达15分钟的亮度增强。射电天文学家还观测到木星射电噪暴的强度同木卫一在轨道上的位置有密切联系。
【木卫二】
“旅行者”1号发现木卫二是一个明亮的球体﹐表面夹杂著一些宽阔的黑色条纹和淡黄色暗区。这表明木卫二被冰覆盖著﹐冰层底下可能是岩石﹔黑色条纹可能是它表面的裂缝。“旅行者”1号在木卫三表面发现了十分明显的山脊和峡谷的标志﹐这说明木卫三表面存在断层。“旅行者”1号拍摄的照片还表明﹐木卫四上有一些由同心环围绕的大盆地﹐地势起伏不大。同心环盆地放射出奇特的亮光﹐表明木卫四表面有冰层。此外还发现木卫四上的环形山比木卫三的多﹐说明木卫四的地质年龄比木卫三大。
6.卫星列表
卫星到木星距离半径质量发现年份.
木卫十六12800020
木卫十五12900010
木卫五18100098
木卫十四22200050
木卫一4220001815
木卫二6710001569
木卫三1070000
木卫四18830009.56×101619791.91×10167.17×10187.77×10178.94×10224.80×[***********][1**********]610
1974
1904
1938
1905
1951
1938
1908
[1**********]01.48×10231.08×10235.68×1015木卫十三110940008木卫六1148000093木卫十1172000018木卫七1173700038木卫十二2120000015木卫十一2260000020木卫八2350000025木卫九2370000018
7.发现木星卫星的重要意义9.56×10187.77×10167.77×10173.82×10169.56×10161.91×10177.77×1016
伽利略发现其他行星也有卫星,这一发现加深了人类对宇宙的理解。他亲手制作的望远镜,进行细致研究,开创了现代天文学。这些发现是运用望远镜进行的首次天文发现。
他注意观察夜空中令人神往的天体,证实了地球不是宇宙中唯一有卫星的行星,还证明了尼古拉·哥白尼的“日心说”是正确的。
使用简单的望远镜,依靠单独研究,伽利略让人们很好地认识了太阳系、星系和浩瀚的宇宙。他制作的望远镜使人们观察到以前难以观察到的太空景象,加深了人们对宇宙的理解。
8.木星卫星是怎样发现的
这个发现得益于望远镜的发明。1608年底,伽利略第一次见到望远镜,他很快意识到天文学家最需要的是高倍望远镜。1609年底,伽利略制造出一台40倍的双透镜望远镜。这是科学研究中第一台用于天文观测的望远镜。
约翰尼斯·开普勒在一篇论文中描述行星运行轨道,这是伽利略相信波兰天文学家尼古拉·哥白尼的“日心说”。相信“日心说”是很危险的,因为相信“日心说”,乔纳诺·布鲁诺被活活地烧死在火刑柱上。伽利略决定使用新望远镜,以更准确地绘制行星运行图,证明哥白尼的“日心说”是正确的。
伽利略运用望远镜先观测月亮。他清晰地看到月亮上高山和山谷凹凸起伏,参差不起的月亮边缘看起来就向锯齿刀切割得一样。他所观察到的月亮并不像亚里士多德和托勒密所说得那样平滑。但是,实力强大的天主教会、欧洲的大学教师和科学家们都对亚里士多德和托勒密的理论深信不疑。
通过对月亮表面一夜的观察,伽利略再次证明亚里士多德的理论是错误的。伽利略曾经证明自由落体运动定律,因为这与亚里士多德的理论相悖,他被从教师职位上解雇。
伽利略观测的下一个目标是最大的行星——木星,他计划花几个月的时间仔细绘制木星运行图。通过望远镜,伽利略观察到人类从未观测到的太空,清晰地观察到木星。令他吃惊的是,他发现几颗卫星正在围绕木星旋转。亚里士多德曾经说过(所有的科学家都这样认为),宇宙中只有地球有卫星。在随后的几天里,伽利略发现了木星的四颗卫星,它们是地球之外首次发现的卫星。
他再次证明亚里士多德的理论是错误的。
然而,旧的观念不会很快消逝。1616年,天主教会禁止伽利略教书,严禁他宣扬哥白尼的理论。很多教会的高级头目拒绝使用望远镜观察太空,声称这是魔术师的把戏,卫星只存在于望远镜中。
伽利略对教会的警告不屑一顾,最后被宗教审判所召回罗马,饱受折磨。他被迫收回自
己的观点和发现,还被判处终身监禁。1640年,伽利略去世,去世前他除了说自己的发现是正确的外,没有说任何别的话。1992年10月——伽利略被误判376年后,罗马教会才为他平反昭雪,承认他的科学发现。
1.土星卫星[1]Saturn,satellitesof简介
太阳系中最庞大的卫星系统。最外的土卫九是逆行卫星;从土卫十到土卫七有8颗属规则卫星。最大的土卫六仅次于木卫三,是最早发现有大气的卫星,其大气密度为地球大气的5倍,主要成分是氮和甲烷,其表面是粘稠状的碳氢化合物,一度是人们寻找地外生命的希望,但空间探测已予以否定。土卫系统中还有几颗卫星同轨的奇特现象,如土卫十三、十四就分别在土卫三前后各60度处,构成了两个正三角形;而土卫十、十一有时会靠得很近,还有几颗卫星位于环内,这也是造成土星光环结构复杂多变的原因之一。
土星环及其卫星.ESA图片拥有美丽的行星环的土星有着数量众多的卫星,它们中的34个已经有了名字;它们的精确数据并不清楚,因为有如此多的物体在如此宽广的土星轨道里围绕着它做运行。最近,2000年下半年做的一次观察发现了另外12颗有着奇异轨道的卫星,这说明它们原先是一个大天体的碎片,后来才被土星的引力场捕获。(>杂志412卷,163-166页)
被认为在1905年发现存在的卫星Themis,实际上并不存在。
土星卫星中最值得注目是土卫六,它是太阳系中唯一拥有稠密大气层的卫星。
2004年12月25日圣诞节,卡西尼号释放出惠更斯号,后者开始历时三周独自前往土卫六之旅。卡西尼—惠更斯号探测器是在2004年7月1日进入环绕土星分轨道的。卡西尼—惠更斯号任务同时也增加了发现卫星的数量。
2.概述
土星卫星已确认的最少有10颗。按与土星距离由近及远排列为:土卫十、土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六、土卫七、土卫八、土卫九。据报道1979年9月1日行星际探测器“先驱者”11号又发现一颗新卫星,暂取名“先驱岩”(Pioneerrock)或1979S1,但尚未确认。其中土卫十离土星的距离只有159,500公里,仅为土星赤道半径的2.66倍,已接近洛希极限。土卫八的轨道面与土星赤道面的交角为14°7,而其轨道面与土星的公转轨道面的交角为16°3,是不规则卫星;土卫九在一个偏心率达0.1633的椭圆轨道上绕土星公转,其轨道面与土星赤道面的交角约为150°,也是不规则卫星。除土卫八和土卫九外,土卫一至土卫七以及土卫十都是规则卫星,在土星赤道平面附近以近圆轨道绕土星转动。在土卫一至土卫十这10颗土星卫星中,土卫九是唯一的逆行卫星,因为它的轨道面与土星的公转轨道面的交角为174°42┡,它绕土星的转动方向和土星绕太阳的转动方向相反。
在土卫系统中值得特别提出的是土卫六、土卫一和土卫八。土卫六又名提坦(Titan)。它的半径达2,900公里左右,是太阳系中居第一位的大卫星,比最靠近太阳的行星──水星还大。它每隔16天左右绕土星运行一周。由于它质量大和离太阳远,按逃逸速度推算,它可能存在着大气。1944年,柯伊伯果然在土卫六光谱中发现了甲烷谱线,从而得知它确有大气。现在知道,它的大气的主要成分是甲烷和氢,大气压在0.1到1个地球大气压之间。土卫六表面可能是冰,温度约125K。1979年9月,“先驱者”11号在离开这颗卫星356,000公里处拍摄了它的照片。土卫六呈现橙色。这颗卫星的大气中的云层是由甲烷、乙烷、乙炔(还可能有氮)等组成的;这些成分在太阳紫外线辐射的作用下离解,便形成上述颜色。“先驱者”11号还测得土卫六上层大气的温度为-200℃,同土星环的温度差不多。
3.土星卫星的小资料
逆行轨道围绕土星运行(与行星自转方向相反)
目前不清楚其是否是真正的卫星或只是F环的一个稳定碎片
一些特洛依小行星与土星卫星使用相同的名字:潘多拉55,狄俄涅106,雷亚577,普罗米修斯1809,埃庇米修斯1810,潘4450。
【土卫一】
土卫一是土星8个大的、形状规则的卫星中最小且最靠近土星的一个。直径392公里,与土星平均距离约185520公里。轨道近圆形。图957615.2土卫一
公转周期为23小时,正好是土卫三公转周期的一半,所以,这两颗卫星总是在土星的同一侧相遇。这种现象叫轨道共振态,原因还不清楚。土卫一的自转和公转同步,所以它总是以同一半球朝向土星。这一点类同月球与地球的关系。土卫一的平均密度仅为水的1.2倍,其表面有冻冰的特征。根据这些理由,可以认为,土卫一的主要成分是冰。它的表面明亮,布满碗形的深陨石坑。陨石坑深度大,是因为表面重力小的缘故。土卫一上最引人注目的表面结构是一个直径130公里的环形山,它位于朝向土星一面的半球中央。山壁高5千米,底深10公里,中央有一座长6千米的山峰。这是太阳系中已发现的、整体最大的陨击结构。
土卫一对土星光环的结构具有重要的动力学效应。土卫一围绕土星的转动周期为22小时25分。如果在土星光环的卡西尼环缝中有一个质点,那么,其转动周期恰好是土卫一转动周期的一半。有些天文学家据共振理论认为,卡西尼环缝乃是土卫一引力扰动的直接结果。在土卫六轨道附近有一个氢云。
【土卫二】
土卫二是土星的第三颗大卫星。在美国行星探测器“旅行者”2号于1981
年从这一天体附近飞过以前,人们除知道它的轨道外,其他
土卫二
一无所知。在探测器靠近到87140公里处,发现土卫二有复杂的地质结构。
观测表明,土卫二已经历了5个不同的演化时期。几个无环形山区域的年龄不超过1亿年。由于这一时段只占土卫二整个寿命的2%,似乎可以认为它还是一颗仍处于“活动期”的卫星。继续进行这种地质活动的能量可能来自土星和土卫四的起潮力。土卫二的直径为500公里,以圆形轨道环绕土星公转,和土星的平均距离为238020公里。平均密度只比水大10%,说明它的成分有一半或更多是冰。在土星的卫星中,土卫二的密度是最低的。它的反照率达100%,虽有环形山和崎岖的原野,但基本上是平坦的。
【土卫三】
土卫三的主要成分是纯水冰。它的直径1060公里,在离土星294660
公里处环绕土星运行。土卫三有两个值得注意的特征:一是有一
土卫三
条长达整个星球周长四分之三,占了整个表面5%到10%的大裂缝。
据推测,大裂缝是卫星内部的水的冻结膨胀造成的;一是有一个直径400公里的环形山及内部巨大的中央峰。土卫四的直径为1120公里,在平均距离为377400公里的近圆轨道上绕土星顺行。它66小时左右公转一周,正好是土卫二公转周期的2倍,估计是由于土卫二的潮汐热能所致。
由于潮汐摩擦,土卫四的自转与公转同步,也总是以同一面对着土星。
【土卫四】
土卫四的表面亮度差别颇大,面朝轨道运行方向的前半面通常比后半面亮。但平均起来说,土卫四的反照率是很高的。
据此猜测,它的表面由大量的冰构成。卫星密度是水的1.4倍,估计它由约40%的岩石与60%的冰构成。在这颗卫星上显然曾发生过大量冰溶化和地壳表面再造活动,因而同其他土星卫星相比,表面上环形山较少。
土卫四
大多数环形山都在朝轨道运动的亮面上。较暗的后半面则被许多形成网状结构的亮纹所割裂。其中有些是呈线状的槽沟和山脊。这些亮纹被解释为可能是由于挥发性物质从土卫四内部沿线状裂缝冒出并重新凝结而成的。尽管在土卫四背面网状结构中央附近也有大碰撞的迹象,但对土卫四表面为什么有这种明显的不对称性迄今仍不清楚。
【土卫五】
土卫五的直径为1530公里,在平均距离为527040公里的近圆轨道上绕土星顺行。密度是水的1.3倍,因此,一般认为它主要是由冰构成的。红外光谱也显示其表面主要由霜构成。土卫五表面的反照率较高,但在不同区域有很大差别。同大多数土星的卫星一样,土卫五的自转与公转也是同步的,因而也总是以同一面对着土星。同土卫四一样,土卫五朝轨道运行方向的前半面既亮又多陨石坑,而后半面则较暗,而且上面只有一些亮纹和少量的陨石坑以及一些表面再造的迹象。尽管在土卫五的表面冰多于石,多陨石坑的一面却很像水星和月球上的那些密布陨石坑的高地。在土星系中,表面陨石坑最多的就是土卫五。
在温度极低的情况下,冰与岩石显然有相似的力学性质。在陨石坑少的那一面,可看到亮的,呈线状或折线状的条纹,它们可能是大规模表面再造和一些挥发性物质(如水或甲烷气体)从裂缝里大量冒出的结果。陨石坑中的亮斑也可能是这种情况造成的。
【土卫六】
公转轨道距土星1,221,830公里卫星直径5150公里卫星质量1.35e23千克
土卫六是在1655年由惠更斯发现的。其间人们一直认为土卫六是太阳系中最大的卫星,并取名为泰坦(在希腊神话里,泰坦是一个巨人家族)。
旅行者1号的任务的之一就是对土卫六的研究。旅行者1号在距其表面4000千米的高空飞行,虽然它的摄像机不能穿透土卫六的大气层,但还是为人们拍摄了一些的珍贵照片,人们现在与它邂逅的几分钟比先前的300年了解的更多。
土卫六是由近一半的冰和一半的岩石物质组成的。它可能被分成许多层,拥有一个直径3400千米,被许多由多种冰晶体组成的地层环绕的岩石核心。它的内部可能还是热的。它的密度很大,以致于自身的引力使它向中心压缩。
土卫六的大气层很值得注意,在地表,它的压力大于150千帕(地球大气压101千帕;比地球的高50%)。它主要由分子氮组成(就像地球的),另外仅有6%的氩气和占有一些百分比的甲烷。十分有趣的是,还有一打微量的其他有机化合物(比如乙烷,氢氰酸,二氧化碳)。这些有机物像甲烷一样形成。它们在土卫六的大气层上部被太阳光破坏。这样的结果是类似于在大城市上空发现的烟雾,但要更厚。在许多方面,这类似于地球历史上生命开始出现的早期的条件。
【土卫七】
土卫七是土星一颗较小的卫星,它每23.3天绕土星一周,距土星1481000公里,位于土卫六和土卫八轨道之间。它是外形不规则的天体,其大小为410公里×260公里×22公里。具有较高的反照率(30%),这说明它表面为冰霜所覆盖。
【土卫八】
土卫八是土星卫星系统中的一个外围卫星,以其表象而显异常。法国天文学家卡西尼于1671年发现。土卫八以79.33个地球日环土星一周,与土星的距离为3561000公里。半径730公里左右,整体密度1.16。一个具有如此小的密度的固态天体只能是主要由冰组成。已观测出土卫八的自转周期等于其公转期,这和月球的情况一样。
土卫八的固态表面受近距的其他大行星的引力作用也出现潮汐。其结果是土卫八的一面在其轨道运动中总是朝前,而另一面总是后随。朝前的半球只反射出照射其上的日光的一小部分而显得特别黑暗,而后随的半球却是一个比朝前的半球亮10倍的良好反射体。在太阳系所有天体中,它是亮度变化幅度最大的一个。“旅行者”号探测器在朝前的半球上发现有陨击的环形坑,但在后随的半球上没有。明亮的后随半球的表面物质中,可以肯定的是有水冰,不太肯定的是甲烷和其他的冰的混合物。
朝前半球表面上的黑暗物质被认为是有机分子化合物,或许来自土星最外围的卫星——土卫九,或许是太阳紫外辐射冰中的甲烷而就地形成的。若是后面一种方式,甲烷冰的快速蒸发,以及受微陨石的轰击将表面物质从朝前半球弹道式传输到了后随半球,这或许可以解释前后两半球的亮度不对称性。土卫八的特点是它的一个半面的亮度比另一半面大6倍;暗的半面如同黑漆,亮的半面如同白雪,原因迄今未知。土星新发现光环和土卫八关系
美国航空航天局(NASA)的科学家近日(2009年10月8日新闻)发现土星周围存在一个“隐形”的巨大光环(如图),由冰和尘埃微粒组成,可以容纳10亿个地球。光环的发现可能有助于解释关
于土星另一卫星土卫八的一个古老而神秘的问题。新发现的光环旋转轨道与土卫八相反。科学家们推测,光环内的尘埃飞溅到土卫八表面上,形成了黑色区域。
“长久以来,航天学者一直认为菲比与土卫八表面之上的黑色物质之间存在某种联系,新发现的光环为此提供了令人信服的证据。”新光环的发现者之一、马里兰大学专家道格拉斯·汉密尔顿说。
【土卫九】
土卫九直径约220公里,距离土星平均距离约为12952000。是已知土星卫星中距土星最远的一个。轨道偏心率很大,同土星环面的倾角也很大。它是一颗规则卫星,但为逆行。在土卫一至土卫十这10颗土星卫星中,土卫九是唯一的逆行卫星,它绕土星的转动方向和土星绕太阳的转动方向相反。因此,土卫九可能是一颗被俘获的像小行星那样的天体,而不是土星原来固有的卫星。
【土卫十】
土卫十是一个不规则形状的小卫星,它和土卫十一使用两条距离只有五十公里的轨道环绕土星运行,当它们非常接近时,便会交换轨道,较外的转到较内,较内的转到较外,这情况每四年发生一次。
目前,这是一个罕见的情况,“卡西尼”号探测器到达土星后将会查明原因。由于土卫十的表面受了很多大大小小的撞击,因此相信它的表面有数十亿年的历史。
【其他小卫星】
土卫十一土卫十一与土卫十为"双星"。
它的表面有许多直径大于30千米的陨石坑(环形山),也有大大小小的山脉和沟。人们广泛的概念认为土卫十一一定十分古老。
土卫十二它是在1980年被地面天文台的Laques和Lecacheux发现的。
土卫十二在Dione土卫四的拉格朗日前点上,因此有时它被称为"DioneB".
土卫十三它是在1980年由Smith,Reitsema,Larson和Fountain通过地面观察而发现的。Telesto在土卫三的拉格朗日点的前点上。
土卫十四土卫十四在土卫三的拉格朗日点的后点中。
土卫十四和土卫十三都属于太阳系中的小卫星。
注解:旅行者号CD-ROM中的土卫十四的照片被标错了号;它们实际上是土卫十六的照片。同样的,标为土卫十三的照片实际上是土卫十七的。
土卫十五它是在1980年由R.Terrile从旅行者号传回的照片上发现的。
土卫十五好像是一颗A光环的牧羊卫星。
土卫十六土卫十六是F光环中的一颗牧羊卫星。
土卫十六有许多山脉和山谷和一些直径为20千米左右的陨石坑。但是看上去它的陨石坑比周围邻近的卫星(土卫十七,土卫十和土卫十一)少。
从它们很低的密度和相对较高的反照率来看,土卫十六,土卫十七,土卫十和土卫十一可能是多孔的冰质天体。(注解:对于这些数值还有很多不能确定。)
根据1995年6月的土星光环平面交叉线观察发现,土卫十六比从旅行者号1981年数据算出的所在位置落后了20度,这是不足以用观察误差所能解释的。可能土卫十六的轨道最近与F环遭遇而发生改变或者他可能有一个小伴星与它一起分享这个轨道。
土卫十七这颗卫星于1980年被Collins和他的同伴从旅行者号的照片上发现。
土卫十七是F光环外的牧羊卫星。从右边的图片上可看到土卫十七和不明显的F光环,土卫十六及A光环的部分。
这颗卫星上的陨石坑比附近的土卫十六上的更大,土卫十七至少有两个直径大约30千米的大陨石坑。但是它没有长条形的山脉和峡谷。
土卫十八土卫十八在土星A光环带的Encke沟中。
光环附近的小卫星在光环中产生的波状图案。在发现土卫十八之前,一次对土星A光环的边缘的这种图案的研究预言了一颗小卫星的位置。依靠对10年前旅行者号的照片中在预言地点的再次研究发现了土卫十八。可能有更多的在土星光环中的卫星[2]将被发现。
1.天王星卫星[1]Uranus,satellitesof简介
简称天卫。已确认天王星卫星有20颗。948年前发现的5颗天卫星均属规则卫星。1986年旅行者2号在天卫五轨道内又发现了10颗黝黑、直径也小得多的天卫(见表)。天卫的平均密度介于1.26到1.65克/厘米3之间,它们的环形山下常覆盖有一层富碳的有机物,很可能是由岩石与固态的甲烷、氨冰的混合物所构成的。
【天卫一】
【天卫二】天卫一(Ariel)是环绕天王星运行的一颗卫星。天卫二(Umbriel英语发单"UMbreeel")是天王星第三大卫星,已知卫星中距天王星第十三近它由WilliamLassell于1851年发现.天卫二和天卫四很相似,但后者要比它大35%。天王星的大卫星都是由占40~50%的冰和岩石混合而成,它所含的岩石比土卫五之类所含的要多一些。天卫二的剧烈起伏的火山口地形可能从它形成以来就一直稳定存在。天卫二非常暗,它反射的光大约是天王星最亮的卫星--天卫一的一半.它的表面布满陨石坑。尽管没有地质活动的迹象,却有着离奇的特征。它有一个明亮的陨石坑,宽约112公里,绰号"萤光杯"。坑表面深色部分可能是有机物质,浅色部分则无人知道是什么。
【天卫三】天卫三(Titania)是环绕天王星运行的一颗卫星。天卫三跟天卫四差不多大小,也复满了火山灰。这表明曾发生过火山活动。那儿有长达数千公里的风力强劲的大峡谷,可能是由于内部的水冻结、膨胀,撑裂了薄弱的外壳而形成的。天卫三直径约为1000公里,是天王星最大的卫星。它的表面也被一种黑色物质重新复盖过,可能是甲烷或水冰。
【天卫四】天卫四(Oberon)是环绕天王星运行的一颗卫星。最外层的天卫四布满了陨石坑。陨石坑底有许多暗区,可能已经填满冰岩。
【天卫五】天卫五(Miranda)是环绕天王星运行的一颗卫星,距离天王星较近。公转轨道:距天王星129,850千米
卫星直径:472千米质量:6.3e19千克
Miranda是莎士比亚的作品《暴风雨》中魔术师的一个女儿的名字,它是由Kuiper于1948年发现。
旅行者2号为了继续飞向海王星,不得不飞近天王星以获得推动力,由于整个飞行的方向几乎与黄道面成90度角,所以只与天卫五十分接近。在旅行者2号飞近之前,由于天卫五不是海王星的最大卫星,也没有什么特别之处,因此也不可能被选为主要研究对象,所以当时对于这颗卫星几乎是一无所知的。然而旅行者2号却证明了这是一颗非常有趣的卫星。
天卫五是由冰与岩石各半混合而成。
天卫五的表面是由众多的环形山地形和奇异的凹线、山谷和悬崖组成(其中的一座有5千米高;)。
起先,旅行者2号带来的天卫五图片上的情景使人们困惑不解。每个人过去都认为天王星的卫星的地质内部活动的历史极短(就像木卫四)。对那些进行现场直播的工作人员来说,如何去讲解这至今仍无法解释的古怪地形是一项很大的困难。他们常用的那些深奥难懂的行话也已经无济于事了,他们不得不用一些诸如“^或v的钜齿图”、“跑道”、和“多层蛋糕”之类的术语来措述天卫五的奇异的牲。
后来人们认为天卫五自其产生后经历过多次的粉碎与重新聚合(即原来十分光滑,然后经小行星或彗星撞击后被粉碎,最后靠其自身引力重新组合使表面奇特),并且每次都破坏了一部分的原始表面,露出一些内部物质。然而现在,另一更易被人们接受的理论产生了,那就是这些地形是由于熔化的冰而造成的。
1997年的小卫星(天卫六~十五)
天卫六天卫六在已知天王星卫星中距其最近。Cordelia是莎士比亚作品《李尔王》中李尔的女儿。它由旅行者2号于1986年发现。天卫六是Epsilon光环中离主星最近的一颗牧羊卫星。天卫六与天卫七属于同步轨道半径之内。
天卫七天卫七在已知天王星卫星中距其第二近。它由旅行者2号于1986年发现。天卫六是Epsilon外层光环中的一颗牧羊卫星。天卫六与天卫七属于同步轨道半径之内。
天卫八
天卫九
天卫十天卫八在已知天王星卫星中距其第三近。它由旅行者2号于1986年发现。天卫九在已知天王星卫星中距其第四近。它由旅行者2号于1986年发现。天卫十在已知天王星卫星中距其第五近。它由旅行者2号于1986年发现。
天卫十一天卫十一在已知天王星卫星中距其第六近。它由旅行者2号于1986年发现。天卫十二天卫十二在已知天王星卫星中距其第七近。它由旅行者2号于1986年发现。天卫十三天卫十三在已知天王星卫星中距其第八近。它由旅行者2号于1986年发现。天卫十四天卫十四在已知天王星卫星中距其第九近。它由旅行者2号于1986年发现。
天卫十五天卫十五在已知天王星卫星中距其第十近:它由旅行者2号于1986年发现。在旅行者2号发现的十颗卫星中,只有天卫十五发现得太快,使得观察日程表不得不进行调整才得到了图像。天卫十五及天王星其他小卫星都非常暗(反照率小于1.0)。
【未知之谜】
对于天卫五的奇异地形中熔洞和粉碎说都仅仅是理论上的推测。还需要更多的证据来增强这些理论的说服力。
现在还没有再次探测天王星和海王星的计划。什么时候再去探访这奇异的世界?旅行者2号带回的资料将在很长时间里成为我们拥有的有关它们的唯一的信息源。
【新卫星】
天卫十六与天卫十七
被临时命名为S/1997U1和S/1997U2的天王星的两颗新卫星已被发现,发现者所提议的命名Caliban和Sycorax将很有可能为IAU(国际天文联盟)所接受。前者(Caliban,即S/1997U
1)的运行轨道从天王星算起约有720万千米,它的直径大约为60千米;后者(Sycorax,即S/1997U2)的运行轨道从天王星算起约有1220万千米,直径大约为120千米。对这些尺寸的估计是根
据其表面亮度及假定的反照率而得出的(大约有7%的误差)。它们的运行轨道为逆向,并且高度倾斜。
Caliban(卡利班)是莎士比亚的剧本TheTempest中的角色,魔法师Prospero的一个丑陋凶残的奴隶,也是女巫Sycorax的儿子,她曾因Ariel的背叛而将其拘禁。在剧本中,Prospero驱散了女巫的咒语、解放了Ariel、并将卡利班收为奴隶。
它们是由BrettGladman,PhilNicholson,JosephBurns,和JJKavelaars用200英寸的海尔望远镜发现的,首批图片是在1997年9月6日和7日拍摄的。
在这个发现之前,天王星是唯一一颗未被找到“不规则”卫星的巨型气体行星。所谓“不规则”卫星是指:它们的轨道面不平行于行星赤道面。
如其他的不规则卫星(诸如木星的外层8颗卫星,土卫九和海卫二)。同样,它们可能是被吸引的小行星。它们不可能是在其现行的轨道上形成的。
它们是用地面望远镜所观察到的最模糊的卫星。
1986U10这颗小卫星尚未命名。
它曾由旅行者2号于1986年拍得照片;在1999年由Tucson的亚利桑那大学月球与行星实验室的byErichKarkoschka发现。
它的公转轨道与Belinda(天卫十四)近乎一致,距天王星大约75000千米。
它的直径约有40千米。
自发现它后的数年,人们一度认为这刻天体根本不存在,因为它从未再次被地基望远镜观测到.(而且我们任没有飞行器能接近天王星)--但到2003年,它再次被哈勃望远镜的新的照相机所俘获,看来它的确是存在的!
8月在智利对天王星的观测,利用了4米口径的CerroTololoInteramericanObservatoryBlanco望远镜.观测显示了一颗可能为天王星卫星的天体存在.这颗天体跨度为7~19公里,轨道半长轴有850万公里.MatthewJ.Holman(Harvard-SmithsonianCenterforAstrophysics)领导了三位观测者共同完成了这次发现,这一结果被公布在了IAU通告7980.
天卫二十一Gladman,Holman,Kavelaars,Petitetal共同发现了它.
众多这些最新发现的卫星事实上比旅行者2号所发现的更为暗淡.
天卫十八,天卫十九和天卫二十这些小卫星的名字源于莎士比亚的剧作"暴风雨"(TheTempest):Prosper是神奇的魔法师,作为精灵船上的管家驾驭着Ariel(精灵);Stephano和Caliban则密谋杀害Prospero;Setebos是Sycorax领地的神.
S/2003U1和S/2003U2另两颗天王星卫星由MarkShowalter和JackLissauer用哈勃望远镜于2003年发现.它们被临时命名为S/2003U1和S/2003U2.
S/2001U2和S/2003U3夏威夷大学的ScottS.Sheppard和DavidJewitt发现了另一对命名为S/2001U2和S/2003U3的天王星卫星,照片是利用位于夏威夷MaunaKea山顶的Subaru8.3m望远镜拍摄的.进一步的观测使MinorPlanetCenter工程中研究人员BrianMarsden将2001年的一次由MattHolman与JJKavelaars领导的独立观测联系起来.2001年当时的观测并不足以确定观测到的天体是否是天王星的卫星,且没有可靠的轨道被发现.直到2003年才被夏威夷的团队确认.
1.海王星卫星Neptune,satellitesof简介
简称海卫,名称为海卫一到海卫九。它们的直径分别为2720km,340km,58km,80km,142km,150km,188km,416km,28km.海卫一是非常特殊的卫星,其直径比略小,是中4个有大气的卫星之一,它离海王星较近,但却是逆行的。1989年旅行者2号发现它几乎具有行星的一切特征:不仅有行星所有的天气现象,具有类似行星的地貌和内部结构,它的极冠比火星极冠还大,上面的火山也在活动(但喷出的是冰雪团和冰氮颗粒),更令人惊奇的是它还具有只有行星才有的磁场。海卫一的已知最低温度为零下270摄氏度。海卫八在海王星的卫星中也很引人注目,因为它的直径达416KM,而形状却不规则,是太阳系最大的不规则卫星。
【海卫一】旅行者2号1989年08月24日摄于距离海卫一53万千米处海卫一是环绕海王星运行的一颗卫星。它是海王星的衞星中最大的一颗。它是太阳系中最冷的天体之一,具有复杂的地质历史和一个相对来说比较年轻的表面。1846年10月10日威廉·拉塞尔(WilliamLassell)发现了海卫一(这是海王星被发现后第17天)。拉塞尔以为他还发现了海王星的一个环。虽然后来发现海王星的确有一个环,但是拉塞尔的发现还是值得怀疑,因为实际上海王星的环太暗了,不可能被拉塞尔用他的仪器发现。
【海卫二】海卫二是海王星第三大卫星,它的离心率目前己发现卫星中是最大的,达0.7512。海卫二最接近海王星的距离是1300000公里,最远则是9700000公里,因此相信它是被海王星引力吸引的库伯带天体。
海王星至少有9颗已知卫星:8颗小卫星和海卫一。其中海卫一是太阳系质量最大的卫星。
卫星距离半径发现者发现日期
海卫三4800029旅行者2号1989
海卫四5000040
旅行者2号1989
海卫五5300074旅行者2号1989
海卫六6200079旅行者2号1989
海卫七7400096旅行者2号1989
海卫八118000209旅行者2号1989
海卫一[1**********]Lassell1846.14e22
海卫二5509000170Kuiper1949
海卫九4800000024Matthew2003
【冥王星卫星Pluto,satellitesof】
目前仅知3颗,其中一颗为美国克里斯蒂于1978年发现,当时临时编号1978P1,现命名为喀戎,中译名冥卫一。它的发现使人们第一次得到冥王星质量的准确值,确立了冥王星的大行星地位,导致了新的行星分类方法,因而有很大的意义。经过多次测算,冥卫一的半径值为580±J.Holman
50千米,超过冥王星的一半,是太阳系中与行星比例最大的卫星。由此可估算出其质量为1.3×1021千克。冥卫一恰位于冥王星的同步卫星轨道上,两者中心距19000千米,所以它是太阳系中唯一的天然同步卫星,不仅它始终以同一面朝向冥王星,冥王星也始终以同一面朝着冥卫一。冥王星的自转周期、绕冥王星的公转周期及冥王星的自转周期均为6.3867天。
【Charon冥卫一(卡戎)】冥卫一又称卡戎,是在1978年发现的。卡戎是罗马神话中冥王普路托的役卒,向亡魂索取金钱为他们划船渡过冥河。2005年,又发现两颗冥王星的卫星:冥卫二(尼克斯)和冥卫三(许德拉)。依现行的定义,冥卫一可能是冥王星最大的卫星,也可能与冥王星组成双矮行星。新地平线任务预计在2015年拜访冥王星和卡戎。
卡戎的名称很容易和太阳系的另一个小天体(2060)喀戎(Chiron
)混淆。
『冥卫一的发现』卡戎是在1978年6月22日被天文学家詹姆斯·克里斯蒂(JimChristy)以高放大率检验一个月前的一组冥王星的摄影底片的影像时发现的。克里斯蒂注意到有一个微小的凸起会周期性的出现。稍后,回溯到1965年4月29日底片也确认了这个凸起。
『冥卫一的命名』卡戎原来的临时名称是S/1978P1,是根据当时大会制定的新的命名规则给予的。稍后,克里斯蒂称之为“卡戎(Charon)”,但直到1985年国际天文联合会才认同这个名字是官方的名称。在希腊神话中卡戎是死者的摆渡人,与冥王哈得斯(在罗马神话是普鲁托)在神话图中是紧密联系在一起的神祇。
虽然在传统的英语发音中神话图中的是坚硬的k声音,但是克里斯蒂在这颗卫星的发音上将ch的发声改为,之后他的妻子Charlene的绰号就是“Char”(碳灰),而sh的发音也在天文界流行了,大家也都随俗的使用这样的发音。在除了英语以外的欧洲语系,依然是使用神话中的发音,念ch的声音。
『冥卫一的物理性质』卡戎的直径约为1,212千米(750英里),正好约为冥王星的一半,表面积约为|4,580,000平方千米,表面布满了冰冻的氮和甲烷。与冥王星不同的是,卡戎的表面看起来可能是被冻结的不易挥发的水。卡戎表面温度约为-230℃,密度为1.63克/立方厘米,显示组成成分中,岩石占了一半多,冰则比一半少一点。其表面大气仅约为0.1毫巴左右,是地球表面大气浓度的万分之一,稀薄到几近于无,现时科学家正努力研究冥卫一的表面,以确定该卫星有没有大气层。
『冥卫一的轨道特性』冥王星和卡戎的表面,从光度的变化被确认是在相互掩蔽的时期。冥王星和卡戎在潮汐锁定的状态下,以6.387天的周期互绕,所以永远以相同的位置遥遥相对。两者的平均距离是19,570千米(12,163英里)。卡戎的发现使天文学家可以精确的测量冥王星系统的总质量,而互掩可以计算各自的大小(直径),但是个别的质量依然只能用估计的,直到2005年发现冥王星外围的卫星,才依据外面卫星的轨道细节揭露出卡戎的质量大约是冥王星的11.65
%,同时也显示密度为1.65±0.06公克/厘米³,并建议有55±5%是"岩石",45%是冰。冥王星的密度较高,约有70%的"岩石"。
『冥卫一的形成』罗宾·坎二做了一次模拟的结果在2005年出版,建议卡戎是在约45亿年前的大碰撞中形成的,非常像地球和月球的状况。在这个模型中,一个巨大的古柏带天体以高速撞击冥王星,摧毁了自己,也轰掉了冥王星大部分的地幔,卡戎则从这些碎片中聚合而成。但是,这样的撞击应该会使冥王星有比我们发现的更多岩石成分,而卡戎会有更多冰的成分。因此现在认为冥王星和卡戎在轨道上碰撞之前就是两个不同的天体,而这次碰撞虽然猛烈,但仅能将冰像甲烷一样的蒸发掉,却不足以造成瓦解的情形。
『卫星还是矮行星』冥王星-卡戎的质心落在这两个天体之外,因此其中一个并不是真正绕着另一个在公转,而且两这的质量是可以相互比较的,因此卡戎不适合被当作冥王星的卫星。取而代之的是,他们应该是双矮行星,应随着冥王星一起重分类。
在国际天文学联合会的年会中有一项草案是2006年行星重定义,建议行星必须绕着太阳运转,并且有足够大的重力使本身成为球体。在这样的草案下,卡戎有资格成为行星,因为草案明确定义卫星的条件是系统的重心必须在主要的天体内部。但最后的重分类将冥王星归类为矮行星,但却没有正式的定义行星的卫星,使卡戎的身分变得很不明确。(迄今,卡戎仍未被国际天文学联合会列入矮行星的认可名单中)
国际天文学联合会的行星标准规定:在一个绕恒星公转的多天体系统中,如果主天体是行星,次天体也是球状,又满足一定的条件也可称为行星,也就是主天体和次天体之间的引力中心不在主天体的内部。这样卡戎星就符合这个条件。
冥卫二(尼克斯)和冥卫三也环绕着相同的重心,但是她们不够大而不是球体,所以很简单的可以认定是冥王星的卫星。(或者,以另类的看法,是冥王星-卡戎系统的卫星)
【冥卫二Nix(尼克斯)】2005年5月首次被冥王星伴侣搜索队通过哈
勃太空望远镜观测到。其照片于2005年5月15日和2005年5月18日被哈勃望远镜拍摄到;2005年5月15日MaxJ.Mutchler经确认和预估后,于2005年10月31日公布卫星发现的消息,初被编号为S/2005P2,于2006年6月下旬的国际天文学联合会会议上正式被命名为Nix(尼克斯),名字以2006年1月启程飞往冥王星的新地平线号(NewHorizons)探测器名字的首个字母为概念。
观测显示其与冥卫一(卡戎)类似,轨道半径50,000公里,以25天周期绕冥王星运转;估计其直径在32-145公里之间(依反照率判定将可研判出更精确的数据)。冥卫二比冥卫三暗25%,所以可能也比较小。
【冥卫三Hydra(许德拉)】2005年5月首次被冥王星伴侣搜索团队
通
过哈勃太空望远镜观测到。并于同年5月15日和5月18日拍到照片;2005年5月15日观测者MaxJ.Mutchler经确认和预估后,於2005年10月31日公布发现卫星的消息,当时暂编号为S/2005P1,2006年6月下旬经国际天文学联合会会议后正式命名为Hydra(许德拉),名字概念取自2006年1月飞往冥王星的新地平线号(NewHorizons)探测器名字的第二首个字母H。