AEEA 天文教育資訊網

上網探索宇宙的好選擇 !   Activities of Exhibition and Education in Astronomy.

2013 年 6 月 26 日
   
     

太陽系的前世今生 (177):土星的環

提供者 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 美麗壯觀的 土星 (Saturn) 和圍繞在它旋轉盤面外圈的 土星環 ,到底有多大? 為什麼遠在至少 12 億公里外的我們,仍然能觀測到如此好看的景觀。上圖第三列圖示是將我們的視野拉至土星環附近, 運用我們的視覺想像力來比較一下 土星環 地球 的大小。 圖片中 土星 直徑與 A 環、B 環、C 環、D 環的寬度分別約為 120,660 公里、14,600 公里、25,500 公里、17,500 公里、7,150 公里,然而地球直徑也不過是 12,730 公里而已。不但如此,在 2009 年 10 月 6 日美國航空暨太空總署 (NASA) 公佈 史匹哲太空望遠鏡 (簡稱 Spitzer) 還發現前所未見的 土星巨大塵埃環影像 ,此冰冷塵埃與水冰的巨大塵埃環與原知的 土星主環盤面 約有 27 度的夾角,塵埃環面範圍約涵蓋距離 土星  600 萬 ~ 1,200 萬公里,整個環的範圍約可容納約 10 億個地球。再則,擁有龐大的 衛星 (moons)  群、數千條環縫構成的 土星環 和外觀瞬息變換的土星(Saturn),編織出謎樣的 土星 系統。這當中數十顆衛星在它所在的環縫、與其他衛星和環縫,甚至與土星間呈現出何種共存的神秘關係現象呢?我們依據已觀測的現象來揭開其神秘面紗。

         一、衛星導引鄰近的行星環的塵埃微粒運行,彷如牧羊犬作為,常被稱為「牧羊者衛星」 (Shepherd Moons)。 左上二圖示因著衛星的 重力 作用會減低內側微粒的速度使得微粒往內靠;反之,增快外側微粒的速度使得微粒往外軌道移。

         二、在環中開出一條自己繞土星公轉的通道環縫且清理環縫裡的細小塵埃微粒。右上圖示行星環中若有了衛星的存在,因著衛星的重力 作用會吸附凝聚附近的塵埃微粒,以及衛星導引鄰近的行星環的塵埃微粒運行作用,結果是在環中開出一條自己繞土星公轉的通道環縫、且會持續地清理環縫裡的細小塵埃微粒。

         三、 窄化相鄰兩衛星間的土星環縫:上圖第二列左圖示兩衛星間的土星環縫裡的塵埃微粒, 會被內側的衛星加速、增加它們的離心力而略遠離; 反之,會被外側的衛星減速、降低它們的離心力而略向內靠近, 因此使得相鄰兩衛星間的土星環縫會被窄化。

         四、 生成螺旋狀的密度波Density Waves)」:上圖第二列第二圖示行星環的塵埃微粒群和鄰近的衛星在周期性的重力交互作用下,會產生螺旋狀的密度波。

         五、上圖第二列右二圖是 卡西尼號太空船 近距離拍攝的照片, 照片中有「引導衛星或牧者衛星 」之稱的 土衛 16 Prometheus,圖上較近土星者) 和 土衛 17 Pandora,位於圖上右下角)造成了鄰近的 F 環掀起皺褶的波紋現象 (上右圖)。卡西尼號太空船近距離也拍攝到在 Keeler 縫 中的小衛星造成了它兩側環的波動。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (178):天王星環與衛星系統
天文史上的今天 : 公元前 1015 年 6 月 26 日,中國安洋地區看到 月食
今日星象、行星動向、節氣 2013-06 當月星象、行星動向預覽
揭開星空的奧秘 ─ 系列(一) 觀天術 中國人的科學智慧 ─ 天文地學篇
揭開星空的奧秘 ─ 系列(二) 星座探奇 自然與得勝人生 ─ 創世記密碼
不同波段影像疊圖比對 ─ 紅外光、X 光和可見光 天文動畫影片 ─ 不同波段攝影集

前一天主題 天文學名詞解釋 每日主題庫、主題分類介紹 天文展演教學模型、天文教學媒體製作、遠距遙控觀測模擬、展示場展覽介紹 天文學基本認識、天文觀測活動、九年一貫天文輔助教材教案、天文史哲介紹、動手作天文等教育活動 主題課程、Q&A、天文新知介紹、遠距天文教學輔導、FAQs、數理與自然探究 天文相關網站 E-mail 給主編、提問題和看法、與 AEEA 互動 後一天主題

    主編 : 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)

本網站所有圖片未特別聲明者, 都是取材自 美國太空總署 (NASA) 網頁 , 請勿作商業用途使用。

Aeea.nmns.edu.tw is gold certified 本網站榮獲知名網路統計單位肯定頒予金質認證。