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2008 年 2 月 15 日

太陽系裡的奇景 (15): 潮汐力與衛星內部結構
   提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明 : 在上個月「 土星環粒子運行模式 」的介紹中提及, 土星環上的冰粒子緩慢的自旋轉動如同一群縮小版的 衛星 一般, 它們並不像科學家們曾經認為的那麼快速地自轉。 這些環中粒子運行的路徑,當它們每運行土星一周時只旋轉一次, 如同土星的其它 衛星 一樣。 這也表示 土星環 粒子中有一面始終面對著 土星 。這讓我們好奇:為什麼我們總是看到相同的月面? 昨天 我們以科學的步驟來思索其原因,推理出地球對於月球的潮汐力影響遠大於月球對於地球的潮汐力影響, 月球的自轉 很快地就慢到最慢的狀況, 也就是 總是以同一月面朝向地球

         現在我們再繼續介紹衛星總是以相同的一面朝向著它們環繞公轉運行的 行星 ,其結果除了衛星的 自轉 受到限制外, 衛星還會呈現出何種外觀和內部結構現象呢?正因為地球對於月球的潮汐力影響遠大於月球對於地球的潮汐力影響。 所以, 月球的自轉 會很快地就慢到最慢的狀況,使得 總是以同一月面朝向地球 。 而且,月球外觀呈現在地球、月球連線方向略比 月球繞地球公轉 運行的方向來得長。 另一方面,在難以觀察到的內部物質之分布,也會因著潮汐力的作用而有互相推擠,以致於使得星球的內部增溫, 並逐件呈現靠近地球這面的 密度 會略大於遠離地球那面的密度, 甚至造成 局部中空的現象 。 相同地,其他的 行星 也是會以對其衛星的潮汐力影響著衛星的外觀與其內部結構。甚至對於密度較小者 (如 彗星 ) 無法抗拒潮汐力的拉扯而會碎裂成多塊較小的星體、 或碎裂成難以計數的 環塊 ,環繞著行星運行。

         還有,衛星內部的物質在 潮汐力 造成互擠加溫,或有溫熱的地表下海洋存在 (如上圖示木衛 2 歐羅巴 的內部結構) 、或形成了熱岩層。 例如 土衛 2 的地表噴氣現象 極可能導源於表層下熱岩層的熱岩漿流動,使得上層的壓縮液態水受熱膨脹,以致於有可能在局部較薄弱的地表處, 受熱的水氣噴洩到地表、伴隨著地表面冰冷的碎冰呈現出「冷噴泉」的壯觀景象。

明日主題 : 太陽系裡的奇景 (16): 潮汐力與衛星表面坑洞
天文史上的今天 :  1564 年 2 月 15 日,近代天文望遠鏡科學先驅義大利籍天文學家 伽利略 (Galileo Galilei,1564.2.15. - 1642.1.8.) 出生。

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主編 : 陳輝樺陳輝樺                 
                            諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                                                         蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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