行星環形成的原因

Question

為什麼在木星 土星 天王星 海王星外圍都會形成環呢

我要問的是巨行星環的形成

Answer 1

九大行星，從離太陽較近到較遠之順序排列，依序為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星及冥王星。
九大行星之基本構造大略相似，都可分為「球部」及「大氣層」，而球部又可分為「球心」、「球殼」及「表層」。
球心，就是由融熔之金屬及「岩漿」所組成。而越內側是越重之融熔金屬，如鐵、鎳；越外側則是越輕之融岩，如鎂、矽、鈣。
球殼，就是由岩漿冷卻後之岩層所構成。因為岩層懸浮在融熔之球心上，所以地殼，不但會隨球心之活動而搖動，也會因為岩漿之噴出而造成火山爆發。
表層，就是岩層表面。而各行星之岩層表面，雖然都會顯得崎嶇不平及佈滿許多火山口，但亦要受其大氣層壓力及表層溫度所影響，如水星無大氣層，所以其岩層表面會多了許多隕石孔；金星之大氣層厚且表層溫度高，所以其岩層表面較平坦；地球之大氣層及表層溫度較適中，所以其岩層表面不但能在水之對流下形成陸地及海洋，也有生物在棲息；火星之大氣層薄且表層溫度低，所以其岩層表面不但有隕石孔，也有冰帽覆蓋南北兩極；木星、土星、天王星、海王星及冥王星之表層溫度都很低，所以其岩層表面都會覆蓋一層縱深非常厚之冰層。
大氣層，就是由氣體所組成。一般來說，質量越小之行星，其大氣層越薄且組成大氣之物質越重，質量越大之行星，其大氣層越厚且組成大氣之物質越輕，如金星之大氣組成，二氧化碳佔 72~78%，其次為氮、氧及水；地球之大氣組成，氮佔78%，氧佔21%，二氧化碳及水為少量；火星之大氣組成，二氧化碳佔95%，其次為氮及氧；木星、土星、天王星、海王星及冥王星之大氣組成，都是由氫、氦、氨及甲烷所組成。
環之形成，依推測，係衛星太接近行星而被撕裂成碎片所致。
天文學家認為太陽系外側四顆巨行星--木星、土星、天王星和海王星的行星環，是由一些軌道靠近行星環的小型「牧羊犬衛星（shepherd moons）」的重力在維持環的穩定性。土星的F窄環是土星環最內側的主環，有兩顆牧羊犬衛星，其中土衛十六（Prometheus，直徑約100公里）位在F環內側，土衛十七（Pandora，直徑約85公里）則恰在F環外側。
　　天文學家已在土星環中發現一些週期性產生的結構，例如徑向縫隙（azimuthal gaps）--光學深度（optical depth）比較淺、看來像是環上的一道鴻溝之處，以及所謂的「粒子流（streamers）」等。英國倫敦大學天文學家Carlos Chavez嘗試利用電腦模擬的方式，想要找出這些現象的成因，模擬結果與卡西尼號觀測到的現象非常類似--這些都是土衛十六與土衛十七等牧羊犬衛星與行星環之間複雜交互作用的結果！
　　如右上圖，圖中間環的左側就是土衛十六，可見環中有縫隙，接近土衛十六之處的F環也有變形。Chavez等人發現：徑向縫隙並不是因為缺乏粒子，而是因為受到土衛十六偶而發生短暫的軌道改變而與F環非常接近時，將這些粒子從F環中「拐帶」出來而造成的。他們並預測類似事件最嚴重的一次將發生在2009年底，屆時土衛十六將通過其軌道「遠拱點（apoapsis，離土星最遠的地方）」，而F環恰相反、位在近拱點（periapsis）上，因此兩者將最接近，所以交互作用的影響也將最為明顯。不過，土衛十六僅會與0.6％的F環粒子撞擊，這點倒是讓這些天文學家大感意外。
　　不過，兩軍交手，當然不可能只有一方面受到影響。土衛十六乃同步自轉，也就是土衛十六一直以同一面面對土星，就像月亮一直以同一面面對地球一樣。因此當土衛十六與F環有重力交互作用時，環中粒子便會不斷撞擊土衛十六位在繞土星公轉方向的後方（尾隨面trailing face）那一面的赤道附近，使得這個地區的表面特徵不同；Chavez等人認為尾隨面和先導面（leading face，面對公轉方向的前方）最大的差異應該會表現在反照率（albedo）上，即可以反射陽光的程度。
http://www.tam.gov.tw/news/2006/200604/06041201.htm

Answer 2

１）其實很多氣態大行星都有環喔..但是土星最明顯..其他的都太暗或太弱嚕
土星環及其它類木行星環的起源目前仍未知..
即使行星環可能自行星形成時就已存在..
它們的系統並不穩定且勢必因各種作用而不斷更新..

用望遠鏡能輕易看到其中的三環~
那個環的寬度幾乎等於地球到月球的距離..
土星的環主要是由各具獨立軌道的無數冰及塵粒構成..
在同一平面上繞土星做同心圓的旋轉所造成的..
據科學家推測~
塵粒可能是因某衛星受不了土星強大的吸引力而解體成的碎片~
冰則是因為土星溫度非常低喔..

PS :
1.當土星環與陽光平行時~因環平面沒有受光~我們無法看到~
2.土星再圍繞太陽旋轉一週的時期中..
由於它朝向地球位置的不同..我們也可能看不見~
3.大約每 隔15年..光環就會「消失」一次..

２）由冰粒形成的環 土星有一個極薄但卻很寬的環狀系統，雖然厚不到一公里，卻從行星表面朝外延伸約420000公里。主環包括數千條狹窄的細環， 由小微粒和大到數公尺寬的冰塊所構成。土星己有18顆衛星，其中有些在光環內運行，這會施加重力，影響到環的形狀。有趣的是，衛星中的7顆為共內軌道，與 別的衛星分享同一個軌道。天文學家相信這些共用軌道的衛星為來自同一顆但後來碎裂的衛星。

＊Saturn's ring system 土星環系
主要是由冰晶所組成的土星周圍盤狀物。 已認出的土星環由內到外有 D (最暗弱)、C (黑紗環)、 B (最亮) 和 A (次亮) 環，A 環和 B 環間有道隙縫稱為卡西尼環縫。

３）土星最顯著的特點，就是圍繞土星運行的物質——光環。光環的結構極其複雜：環中有環，七層大環中每一條環帶均由上千條小環組成。成千上萬的光環密密麻 麻，其形狀像一張巨大的密紋唱片。光環是由無數個形狀不一、大小不等、直徑在７．６公分～９００公分之間的冰塊組成，光環的直徑達２７千萬公尺，厚度為１ 萬公尺左右，從土星雲層上空，延伸到離土星３億２千萬公尺的地方，由東向西自轉，在太陽光的照耀下，呈現出各種顏色。
參考資料 http://www.epochtimes.com/b5/4/7/3/n585551.htm　　http://ms3.stps.tpc.edu.tw/~91contest/basic/60235/011.htm 　

土星的環

土星外觀的最大特徵是環繞於赤道上空的環。包括較明亮的A和B環，以及較暗的C環。土星環的主要部分是在離雲頂七千公里之外七萬四千公里寬方的帶狀區域 上，這個環可分為幾部分，由內側向外依次為D環、C環、B環、A環、F環、G環、E環。這些環都有各自的自轉周期，而且還可進一步細分成數千條寬度更狹窄 的同心圓狀環。在B環與其外側的A環之間有個黑暗空隙，這個空隙以發現者的名字而命名為卡西尼環縫(Cassinis division)。
土星環是由冰粒構成的，這些冰粒的大小從直徑不滿一微米的冰塵到直徑達十公尺的冰塊都有，也有可能是由冰裹著岩石狀的微粒，而且這些環還可從構成環的冰之 密度予以區別。土星的光環特別的薄，僅管它們的直徑有250,000公里甚至更大，但是它們最多只有1.5公里厚。而且稀疏的散布著。

木星
木星像土星一樣有環，但黯淡得多 。這個/發現完全是在意料之外，若不是有兩位航海家1號計畫的科學家堅持，在太空平安航行了10億公里之後，航海家1號至少該花一點點功夫稍微找一下有沒 有環存在，就不會有這個重大發現。所有其它的科學家都認為能找到任何東西的機會根本就是零，結果卻真的發現了，真是當頭棒賀！從此科學家才陸續以地面及伽 利略號的紅外線影像勾勒出木星環的樣貌。

天王星
１９８６年航海家２號太空船（Voyager２）抵達天王星，帶來新的震撼。首先是在 ε環的外側，發現８顆新小衛星，這８顆小衛星之中半徑最大的也不過８５公里，最小的僅有３０公里。另外在ε環的兩側也發現兩顆牧羊衛星，這兩個更小，半徑 只有２５公里，自此加上之前發現的５個，天王星的衛星擴增為１５個了。


在環帶方面，不但確認了有環的存在，同時還發現了兩個新環帶，分別在ε環的內側和６環的內側，並命名為１９８６ＵＲ和１９８６Ｕ２Ｒ。因此天王星共有１１個環帶。

海王星
海王星也有環，從地球上只能觀測到模糊的弧，但航海家2號的影像則顯示出它們是由明亮的叢塊組成，其中一個環有個很令人好奇的古怪結構 (右圖)。如同天王星及木星，海王星環也很暗，它們的組成目前仍未知。