第230章 掩蝕

華楓知道任何事都要腳踏實地一步一個腳印的前行才能走出一片堅實的未來,直到今日,人類的活動半徑已經可以在太陽系內隨意航行,但距離達到星系外的航行還是有些距離。

1979年初,美國加利福尼亞理工學院的傑威特和丹尼爾森根據“旅行者” 2號探測結果宣佈發現木星的一個新衛星,即木衛十四。

1980年,又有人宣佈發現木衛十五和十六,但尚待證實。

木衛一附近之所以有氫雲、鈉雲,是因爲原子從衛星的弱引力場中逃逸,飄散到周圍空間,但又被木星的巨大引力場束縛住。原子雲就展布在“木星空間”,集中在發源地木衛一附近。至於電離層,則是由太陽紫外線電離木衛一的外層大氣中的原子造成的。

1979年3月,“旅行者”1號空間探測器發現木衛一的表面比較平坦,不像一般天體那樣有衆多的環形山。這個空間探測器還在木衛一上發現了至少有六座活火山,以每小時1,600公里的速度噴發着氣體和固體物質,噴出物高度可達450公里。火山活動區的直徑有的達200公里,火山噴發的強度比地球上大得多。

此外,木衛一還有一個紅色的極冠;當木衛一從木星影錐中鑽出來時,有長達15分鐘的亮度增強。射電天文學家還觀測到木星射電噪暴的強度同木衛一在軌道上的位置有密切聯繫。

“旅行者”1號發現木衛二是一個明亮的球體,表面夾雜着一些寬闊的黑色條紋和淡黃色暗區。這表明木衛二被冰覆蓋着,冰層底下可能是岩石;黑色條紋可能是它表面的裂縫。“旅行者” 1號在木衛三表面發現了十分明顯的山脊和峽谷的標誌,這說明木衛三表面存在斷層。

“旅行者”1號拍攝的照片還表明,木衛四上有一些由同心環圍繞的大盆地,地勢起伏不大。同心環盆地放射出奇特的亮光,表明木衛四表面有冰層。此外還發現木衛四上的環形山比木衛三的多,說明木衛四的地質年齡比木衛三大。

2018年7月17日,美國研究人員說,他們新發現了12顆木星衛星,使已知木衛總數增加到79顆。新發現的衛星中,有1顆有同其他衛星正面碰撞的風險。

人們認爲木星的規則衛星形成於環行星盤——類似於原行星盤的氣體及固體碎片環。這些物質可能是一顆在木星曆史早期形成的、質量與伽利略衛星相約的衛星的殘餘物。

模擬顯示,環行星盤在任何時候都有着相對低的質量,每隔一段時間,從太陽星雲捕捉來的木星質量的一小部分就會經過環行星盤。然而,現有的衛星只需要木星質量百分之二的環行星盤質量便可解釋。

這表示在木星的早期歷史中,可能經過了幾代與伽利略衛星質量相約的衛星。每一代衛星都因爲環行星盤的阻力而漸漸墮入木星,而從捕捉來的太陽星雲碎片則再形成新一代的衛星。

當今天這一代(可能爲第五代)形成的時候,環行星盤已經稀薄到不能對衛星的軌道造成很大的影響。現在的伽利略衛星仍然受到影響,並正在靠近木星。只有木衛一、木衛二和木衛三受到軌道共振的保護。而木衛三較大的質量表示它會比木衛一和木衛二更快靠近木星。

人們認爲,外圈的不規則衛星是被捕獲的路過的小行星。那時原衛星環的質量仍然足夠吸收小行星的動力並使其進入軌道。當中許多被突然的減速撕裂,有的之後被其他衛星撞散,從而形成今天我們見到的各個族羣。

木星衛星的物理和軌道特性差異頗大。四顆伽利略衛星直徑超過3000公里,而木衛三甚至是太陽系中除了太陽和八大行星以外最大的天體。其餘衛星直徑都低於250公里,最小的只僅僅超過5公里。就算是伽利略衛星中最小的木衛二,也足足有其他衛星(不包括伽利略衛星)加起來的5000倍。

軌道形狀的變化也極大:從近正圓到高離心率不等。另外,有的軌道方向和木星的自轉方向相反(逆行)。公轉週期也介乎7個小時(比木星自轉週期還短)到長達3年左右。

1610年,木星的伽利略衛星發現後不久便由西門·馬裡烏斯命名爲艾奧(木衛一)、歐羅巴(木衛二)、加尼未(木衛三)和卡利斯托(木衛四)。

20世紀之前,這些名稱並不受歡迎,取而代之的爲“木衛一”、“木衛二”,或“木星的第一顆衛星”等諸如此類的稱號。這些名稱要到20世紀才被廣泛使用,而其餘新發現的衛星則仍待命名,並稱以其羅馬數字編號V(5)至XII(12)。

1892年發現的木衛五,被法國天文學家佛林馬利安首度稱爲阿曼爾提亞,非官方,但很流行。

1970年代,天文文學都直接使用衛星的羅馬數字編號。

1975年,國際天文聯合會(IAU)爲木衛五至十三起名,併爲日後發現的衛星提供正式的命名程序。規則是:新發現衛星的名稱須爲神祇朱庇特(宙斯)的愛人和喜歡的人。

2004年,命名規則擴大到以上人物的後代。木衛三十四之後的衛星都以朱庇特或宙斯的女兒命名。

有些小行星和木星衛星有相同的名稱:小行星9、小行星38、小行星52、小行星85、小行星113和小行星239。國際天文聯合會將兩顆小行星(小行星1036和小行星204)永久改名以避免衝突。

其實木衛三是中國戰國時代的天文學家甘德發現的,他著有《歲星經》和《天文星佔》兩書,可惜均已失傳。唐朝天文學家瞿曇悉達編著的《開元佔經》第二十三卷中有這樣的記載“甘氏曰:單閼之歲,攝提格在卯,歲星在子,與須女、虛、危晨出夕入,其狀甚大有光,若有小赤星附於其側,是謂同盟”。

甘德早在公元前346年發現了木衛三,比伽利略早了將近2000年。

木星的13個衛星分成三羣。其中最靠近木星的一羣──木衛五和四個伽利略衛星的軌道偏心率都非常小(≦0.01)﹐軌道面和木星赤道面的交角也都很小(≦05)﹐就是說﹐它們都在木星的赤道面上沿圓形軌道運動﹐這些衛星的軌道面與木星的軌道面的交角大約爲2°~4°﹐順行﹐是規則衛星。

其餘的衛星都是不規則衛星﹐但又可分爲兩羣。離木星稍遠的一羣衛星──木衛十三﹑木衛六﹑木衛十﹑木衛七的軌道面和赤道面的交角爲24°~29°﹐順行﹐軌道偏心率爲0.13~0.21。離木星最遠的一羣──木衛十二﹑木衛十一﹑木衛八﹑木衛九的軌道偏心率相當大(0.17~0.38)﹐它們的軌道面與木星赤道面的交角爲145°~164°﹐它們都是逆行衛星。有人認爲它們可能是被木星俘獲的小行星。

木星的衛星在運行中會發生下列現象﹕木星在太陽照射下﹐背太陽方向有一影錐﹐當木星衛星進入影錐時﹐衛星無法反射太陽光﹐變得不可見了﹐稱爲木衛蝕。當木星的衛星進入木星圓面的後面﹐我們從地球上觀測木星衛星的視線便被木星擋住﹐稱爲木衛掩。

木星的衛星通過木星圓面的前面﹐從地球看去在木星視圓面上投下一個圓形斑點﹐稱爲木衛凌木。當木星某一衛星的影子投在木星視圓面上而它本身又不在木星視圓面上時﹐稱爲木衛影凌木。從地球上看去﹐當木星的一個衛星擋住另一個時﹐稱爲木衛互掩﹔當一個木衛進入另一木衛的影錐時﹐稱爲木衛互蝕。

木星的4顆較大衛星,即伽利略衛星,從內向外排列依次爲木衛一(Io)、木衛二(Europa)、木衛三(Ganymede)、木衛四(Callisto),它們與木星一起組成了一個小型的“太陽系”。伽利略衛星環繞木星的運動一直受到天文學家的關注。人們通過不斷的觀測可以改進這些衛星的軌道模型,從而對木星及其周圍的空間環境的深入探測提供必要的支持。最近的幾年間木星和它的衛星將發生多次互掩互食現象。

當地球和伽利略衛星處於同一個軌道面時,互掩現象可能發生;類似地,當太陽和伽利略衛星在同一軌道面時,互食現象可能發生。對於伽利略衛星,這種互掩互食現象每6年發生一次,土星衛星每15年發生一次,天王衛星則每42年纔可能發生一次互掩互食現象。

在衛星的互掩互食過程中,兩個相關天體的測光結果顯示出被掩食的天體的光流量會下降,如圖(以CCD(chargecoupleddevice,電荷耦合器件)觀測爲例)所示。光流量可分爲三部分,即天光背景及當前的Dark(暗場)值,掩食星光流量和被掩食星光流量變化值。

在對觀測的處理、分析中,我們是以掩食星爲參考星來測定被掩食星的光流量變化的。圖中的A點即掩食現象的開始時刻,此時被掩食星因受掩食星的遮擋光流量開始下降,B點爲中間時刻,此時被掩食星受掩食星的遮擋程度達到最大,光流量最小,而C點爲結束時刻,此時,衛星的掩食天象結束,被掩食星光流量值恢復到掩食開始前的值。

教室裡巨大的屏幕全息投影出各個天體運行的軌跡。華楓和雲夢,白鳳,以及大多數人都覺得自己彷彿來到了橫亙天宇的外太空。

真是奇妙的感覺!華楓忍不住想。

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