天王星环

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December 9, 2021

天王星环是围绕天王星的行星环系统。在其他环系统中,它在结构的复杂性中处于较为发达的土星环系统与简单的木星和海王星环系统之间的中间位置。前九枚戒指于 1977 年 3 月 10 日由詹姆斯·埃利奥特、爱德华·邓纳姆和道格拉斯·明克揭幕。 200 年前,威廉·赫歇尔 (William Herschel) 曾报道过对天王星环的观测,但现代天文学家怀疑这一发现的可能性,因为这些环非常微弱和黑暗,当时的天文设备无法探测到。航海者 2 号在 1986 年发现了另外两个环,哈勃太空望远镜在 2003-2005 年发现了另外两个外环。截至 2008 年,已知有 13 个独立的环。按照距离地球的升序排列如下:1986U2R / ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν 和 μ。最小半径为1986U2R/кіль环(38000公里),最大为μ环(约98000公里)。主环之间可能存在弱尘埃簇和明弧。环非常暗,其粒子的邦德反照率不超过 2%。它们可能由带有有机夹杂物的水冰组成。大多数天王星环是不透明的,宽度不超过几公里。一般来说,环形系统所含的灰尘不多,它主要由直径在20厘米到20米之间的大型物体组成。然而,有些环在光学上很薄:宽暗的 1986U2R / ζ、μ 和 ν 由细小的尘埃颗粒组成,而窄的暗 λ 包含大天体。环系统中相对少量的尘埃是由于长外层——天王星的冠部的空气动力阻力造成的。据信天王星环相对年轻,年龄不超过6亿年。天王星的环系统可能起源于以前围绕行星旋转的卫星的碰撞。由于碰撞,卫星可能逐渐分解成更小的粒子,这些粒子现在以环的形式存在于具有最大引力稳定性的明确区域中。将窄环保持在其中的机制仍不清楚。最初,每个窄环都被认为有一对支持其形状的“牧羊人卫星”,但在 1986 年,航海者 2 号在最亮的 ε 环周围只发现了一对这样的卫星(科迪莉亚和奥菲莉亚)。他们的年龄不超过6亿年。天王星的环系统可能起源于以前围绕行星旋转的卫星的碰撞。由于碰撞,卫星可能逐渐分解成更小的粒子,这些粒子现在以环的形式存在于具有最大引力稳定性的明确区域中。将窄环保持在其中的机制仍不清楚。最初,每个窄环都被认为有一对支持其形状的“牧羊人卫星”,但在 1986 年,航海者 2 号在最亮的 ε 环周围只发现了一对这样的卫星(科迪莉亚和奥菲莉亚)。他们的年龄不超过6亿年。天王星的环系统可能起源于以前围绕行星旋转的卫星的碰撞。由于碰撞,卫星可能逐渐分解成更小的粒子,这些粒子现在以环的形式存在于具有最大引力稳定性的明确区域中。将窄环保持在其中的机制仍不清楚。最初,每个窄环都被认为有一对支持其形状的“牧羊人卫星”,但在 1986 年,航海者 2 号在最亮的 ε 环周围只发现了一对这样的卫星(科迪莉亚和奥菲莉亚)。逐渐分解成更小的粒子,这些粒子现在以环的形式存在于具有最大重力稳定性的明确区域中。将窄环保持在其中的机制仍不清楚。最初,每个窄环都被认为有一对支持其形状的“牧羊人卫星”,但在 1986 年,航海者 2 号在最亮的 ε 环周围只发现了一对这样的卫星(科迪莉亚和奥菲莉亚)。逐渐分解成更小的粒子,这些粒子现在以环的形式存在于具有最大重力稳定性的明确区域中。将窄环保持在其中的机制仍不清楚。最初,每个窄环都被认为有一对支持其形状的“牧羊人卫星”,但在 1986 年,航海者 2 号在最亮的 ε 环周围只发现了一对这样的卫星(科迪莉亚和奥菲莉亚)。

历史

在天王星发现者威廉·赫歇尔的作品中,第一次提到环是在他 1789 年 2 月 22 日的记录中发现的。在他的观察笔记中,他指出他暗示天王星存在于光环中。 Herschel 认为它们是红色的(2006 年 VM Keck 天文台对倒数第二个环的观测证实了这一点)。赫歇尔的著作于 1797 年在皇家学会发表。然而,近两个世纪以来(从 1797 年到 1979 年),科学文献中根本没有提到这些环,这当然赋予了怀疑科学家错误的权利。然而,对赫歇尔所见所闻的相当准确的描述并没有理由简单地拒绝他的观察。天王星环系统的存在仅在 1977 年 3 月 10 日被美国科学家 James Eliot、Edward Dunham 和 Douglas Mink 证实,使用柯伊伯机载天文台(KAO)。这一发现是偶然的——一组研究人员计划在恒星 SAO 158687 被覆期间观察天王星的大气。然而,分析这些信息,他们发现这颗恒星在被天王星覆盖之前亮度有所下降,并且这连续发生了好几次。涂覆后,亮度降低以相反的顺序重复。作为研究的结果,发现了 9 个天王星环。当航海者 2 号飞船抵达天王星附近时,使用机载光学系统又发现了两个环,已知环的总数增加到 11 个。 2005 年 12 月,哈勃太空望远镜又记录了 2 个以前未知的环。它们距离行星的距离是之前发现的环的两倍,因此它们通常被称为“天王星环外系统”。最后两个环使已知的天王星环总数达到 13 个。除了这些环之外,哈勃还帮助发现了两颗以前未知的小卫星,其中一颗 (Mab) 的轨道与外环相同。 2006 年 4 月,夏威夷凯卡天文台获得的新环的图像使得区分它们的颜色成为可能。其中一个是红色的,另一个(外层)是蓝色的。假设外环的蓝色是由于来自 Mab 表面的一些小水冰颗粒的混合物。行星的内环看起来是灰色的。在地球观测期间,您可以看到有时天王星环会在一个平面上返回给观察者。在 2007-2008 年,戒指被转向带有肋条的观察者。最后两个环使已知的天王星环总数达到 13 个。除了这些环之外,哈勃还帮助发现了两颗以前未知的小卫星,其中一颗 (Mab) 的轨道与外环相同。 2006 年 4 月,夏威夷凯卡天文台获得的新环的图像使得区分它们的颜色成为可能。其中一个是红色的,另一个(外层)是蓝色的。假设外环的蓝色是由于来自 Mab 表面的一些小水冰颗粒的混合物。行星的内环看起来是灰色的。在地球观测期间,您可以看到有时天王星环会在一个平面上返回给观察者。在 2007-2008 年,戒指被转向带有肋条的观察者。最后两个环使已知的天王星环总数达到 13 个。除了这些环之外,哈勃还帮助发现了两颗以前未知的小卫星,其中一颗 (Mab) 的轨道与外环相同。 2006 年 4 月,夏威夷凯卡天文台获得的新环的图像使得区分它们的颜色成为可能。其中一个是红色的,另一个(外层)是蓝色的。假设外环的蓝色是由于来自 Mab 表面的一些小水冰颗粒的混合物。行星的内环看起来是灰色的。在地球观测期间,您可以看到有时天王星环会在一个平面上返回给观察者。在 2007-2008 年,戒指被转向带有肋条的观察者。其中之一(Mab)与外环轨道相同。 2006 年 4 月,夏威夷凯克天文台获得的新环的图像使得区分它们的颜色成为可能。其中一个是红色的,另一个(外层)是蓝色的。假设外环的蓝色是由于来自 Mab 表面的一些小水冰颗粒的混合物。行星的内环看起来是灰色的。在地球观测期间,您可以看到有时天王星环会在一个平面上返回给观察者。在 2007-2008 年,环被肋骨转向观察者。其中之一(Mab)与外环轨道相同。 2006 年 4 月,夏威夷凯卡天文台获得的新环的图像使得区分它们的颜色成为可能。其中一个是红色的,另一个(外层)是蓝色的。假设外环的蓝色是由于来自 Mab 表面的一些小水冰颗粒的混合物。行星的内环看起来是灰色的。在地球观测期间,您可以看到有时天王星环会在一个平面上返回给观察者。在 2007-2008 年,戒指被转向带有肋条的观察者。外环的蓝色是由于来自 Mab 表面的一些小水冰颗粒的混合物。行星的内环看起来是灰色的。在地球观测期间,您可以看到有时天王星环会在一个平面上返回给观察者。在 2007-2008 年,戒指被转向带有肋条的观察者。外环的蓝色是由于来自 Mab 表面的一些小水冰颗粒的混合物。行星的内环看起来是灰色的。在地球观测期间,您可以看到有时天王星环会在一个平面上返回给观察者。在 2007-2008 年,戒指被转向带有肋条的观察者。

基本信息

天王星环系统包含 13 个清晰可见的环。它们从行星按以下顺序排列:1986U2R / ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν, and μ环。它们可分为3组:9个窄主环(6、5、4、α、β、η、γ、δ、ε)、两个尘埃环(1986U2R/ζ、λ)和两个外环(μ、ν )。天王星环主要由大粒子和少量尘埃组成。已知尘埃粒子存在于 1986U2R / ζ、η、δ、λ、ν 和 μ 环中。除了已知的环之外,它们之间可能还有几乎无法区分的尘埃带和非常弱且薄的环。这些微弱的环和尘埃带可能只是暂时存在或由几个单独的弧组成,有时可以在行星被恒星覆盖时被检测到。其中一些在 2007 年环平面上的一系列地球穿越中变得可见。在航海者 2 号的直接散射光中观察到环之间的许多尘埃带。所有天王星环都显示亮度的方位角变化。这些环由一种极暗的物质组成。环组分粒子的几何反照率不超过5-6%,邦德反照率更小——约2%。环的粒子在直射光下具有更多的反照率,因为粒子是环的一部分 - 投射阴影。这些环在光谱的紫外线和可见光部分显得略带红色,在近红外线中呈灰色[来源?]。未观察到环中已识别的光谱特征。环状粒子的化学成分未知。然而,它们不能由纯水冰组成,例如土星环,因为它们非常暗,甚至比天王星的内部卫星还要暗。这表明它们是冰和暗物质的混合物。这种物质的性质未知,但它可能是有机物质,被来自铀磁层的带电粒子明显掩盖。这些环可能是天王星内部卫星之一的残余物,因为环和内部卫星的物质相似[来源?]。一般来说,天王星的环系统与木星的弱尘埃环或土星的宽而复杂的环并不相似,其中一些环由具有非常高反射率的水冰颗粒组成。然而,天王星环也与土星环有一个共同点:土星环 F 和天王星环 ε 都很窄、很暗,都被一对卫星“擦过”。最近发现的天王星外环与土星的外环 G 和 E 相似。土星宽环之间的小环也类似于天王星的窄环。此外,天王星环之间的尘埃团可能类似于木星的尘埃环。另一方面,海王星的光环系统与天王星的光环系统相似,但更简单、更暗淡、更尘土飞扬;海王星环比天王星环离行星更远。

窄头环

ε(ε)

ε(epsilon)环是天王星环中最亮、密度最大的。它用环反射大约三分之二的光。这个环具有最大的偏心率,它也有轻微的轨道倾角。偏心率是导致该环亮度变化的原因。如果我们为它创建一个“圆形亮度图”,我们可以注意到亮度在近中心(轨道的最远点)[来源?]轨道)。环的最大和最小亮度之间的对比度约为2.5-3.0。这种差异是由于环的宽度发生了变化,中心点为 19.7 公里,中心为 96.4 公里。随着环变宽,一个颂歌的粒子相互“遮蔽”的数量减少,并且可以观察到更多的数量,这导致更高的积分亮度。环宽度变化直接从航海者 2 号图像测量,ε 环是其宽度在航海者相机上可见的两个环之一。这表明该环在光学上是深的。事实上,从地球和航海者 2 号观测到的这个星环的覆盖范围表明,它的正常“光学深度”从 0.5 到 2.5 不等,并且在环轨道的顶点附近达到最大值。环ε的“等效深度”约为47公里。它在整个轨道上都不会改变。环 ε 的几何厚度尚不确定,但根据一些估计,它约为 150 米。尽管厚度如此之小,但该环由几层颗粒组成。环 ε 是一个相当“拥挤的地方”,各种来源估计的填充因子从 0.008 到 0,06 中心附近。该环中的平均粒径为 0.2-20 m,它们之间的距离平均为它们平均半径的 4.5。由于其异常微妙,当从边缘观察时,环 ε 消失了。这发生在 2007 年,在地球环平面之间的一系列交叉期间。环中宇宙尘埃含量低可以用天王星大气日冕膨胀的空气动力阻力来解释。航海者 2 号在“无线电覆盖”实验期间从这个环接收到奇怪的信号。该信号类似于在环周边附近 3.6 cm 波长处直接散射的强烈增加。如此强的散射需要相干结构。环 ε 的这种结构通过对涂层的许多后续观察得到证实。显然,环 ε 由许多窄且光密的环组成。他有两个“同伴牧羊人”——科迪莉亚(内)和奥菲莉亚(外)。环的内边缘与 Cordelia 的轨道共振频率为 24:25,外边缘与 Ophelia 的轨道共振频率为 14:13。为了有效地“掠过”环(使其保持在现有限制范围内),每颗卫星的质量必须至少是环质量的三倍。环 ε 的质量估计约为 1016 kg。

δ(δ)

环 δ 是圆形的,有一个轻微的斜率。在环中注意到正常光学深度和宽度的显着无法解释的方位角变化。一种可能的解释是,该环具有由直接位于其内部的小卫星创建的波浪方位角结构。环的外边缘与 Cordelia 的轨道共振频率为 23:22。环δ由两部分组成:窄的、光密的和具有低光学深度的宽的分量。窄部分的宽度为4.1-6.1公里,等效深度为2.2公里,对应的正常光学深度约为0.3-0.6。环δ的宽分量宽约10-12公里,其等效深度接近0.3公里,对应3×10-2的正常光学深度。所有这些数据都是通过对涂层的观察获得的,因为在“航海者-2”的图片中,环的宽度是不可见的。当从航海者 2 号上以直接散射方式观察到这个环时,它看起来相对明亮,这与其广泛的组成部分中存在宇宙尘埃是相容的。环的几何宽部分比窄部分暗。 2007 年地球与环平面相交期间的观测证实了这一点,当时环 δ 的亮度增加,这与几何厚但光学薄的环的行为一致。当环 δ 的亮度增加时,这与几何厚但光学薄的环的行为一致。当环 δ 的亮度增加时,这与几何厚但光学薄的环的行为一致。

γ(伽马)

环γ窄,光密,偏心率小。它的轨道方法几乎为零。环的宽度从 3.6 到 4.7 公里不等,但等效深度是恒定的并且等于 3.3 公里。此环的正常光学深度为 0.7-0.9。在 2007 年环平面相交时,发现环 γ 与环 ε 几何薄,几乎没有灰尘。该环的宽度和法向光学深度表明方位角变化很大。不知道是什么让这个戒指保持如此狭窄,但注意到它的内边缘与 Ophelia 产生了 6:5 的共鸣。

η (eta)

环 η 的偏心率和倾角为零。与环 δ 一样,它由两个分量组成:一个窄的光密分量和一个宽的具有低光学深度的外部分量。窄部分的宽度为1.9-2.7公里,等效深度约为0.42公里,对应的正常光学深度约为0.16-0.25。广角分量宽约40公里,等效深度接近0.85公里,这又表明正常光学深度为2x10-2。环的宽度可以在航海者 2 号的照片中看到。在直接散射光下,环 η 看起来很亮,表明其中存在大量灰尘,很可能是在一个较宽的组件中。几何上较宽的组件比窄的组件厚得多。 2007 年环平面相交时的观察证实了这一点,当 η 环亮度增加时,成为天王星第二亮的环。这与几何厚但光学薄的环的行为一致。像大多数环一样,环 η 在正常的光学深度和宽度上显示出方位角的显着变化,在某些地方,环非常窄,甚至“消失”了。

α 和 β(α 和β)

α和β是天王星环系中ε环之后最亮的。与 ε 环一样,它们的亮度和宽度也有规律的变化。它们在中心附近 30° 处达到最大的亮度和宽度,在距顶点 30° 处达到最小。环 α 和 β 具有显着的轨道偏心率和轻微的轨道。这些环的宽度分别为 4.8-10 公里和 6.1-11.4 公里。等效光学深度为 3.29 和 2.14 公里,分别表示正常光学深度为 0.3-0.7 和 0.2-0.35。当地球在 2007 年穿过环平面时,这些环消失了一段时间。这意味着它们与 ε 环一样,在几何上很薄并且没有灰尘。然而,在相交过程中,在 β 环外侧的正后方发现了一条几何厚但光学薄的尘埃带,旅行者 2 号之前也观察到了这一点。每个环 α 和 β 的质量估计约为 5x10 15 kg,大约是环 ε 质量的一半。

环 6、5 和 4

环 6、5 和 4 是天王星环系统中最暗且几乎最接近行星的环。除了环ε外,这些环的倾角最大,它们的轨道偏心率最大。此外,他们的方法(分别为 0.06°、0.05° 和 0.03°)足够大,以至于“旅行者 2 号”在天王星赤道平面上方 24-46 公里处观察到它们的洗脱。环 6、5 和 4 也是天王星最窄的环——估计为 1.6-2.2 公里;分别为 1.9-4.9 公里和 2.4-4.4 公里。它们的等效深度为 0.41 公里;0.91公里和0.71公里,表示0.18-0.25的正常光学深度;分别为 0.18-0.48 和 0.16-0.3。2007 年穿越环平面时,由于极其狭窄且灰尘稀少,因此无法看到它们。

防尘圈

λ (λ)

λ 环是航海者 2 号于 1986 年发现的两个环之一。它是一个狭窄而暗淡的环,位于 ε 环和它的“牧羊人伴侣”科迪莉亚之间,它通过重力在环中形成一条暗带 [来源?]。在反向散射光中观察期间,环 λ 非常窄 - 大约 1-2 公里,在 2.2 微米的波长下具有 0.1-0.2 公里的等效光学深度。其正常光学深度为0.1-0.2。环 λ 的光学深度很大程度上取决于波长,这对于天王星的环系统来说并不典型。在光谱的紫外部分,等效深度达到 0.36 公里,这就解释了为什么只有在观测紫外范围内的恒星覆盖范围时才发现它。仅在 1996 年报道了在 2.2 μm 波长的观测中检测到该环。1986 年,在直接散射光下观察时,环 λ 的外观发生了巨大变化。在这个位置,它成为了天王星环系统中最亮的天体,甚至超过了ε环。这些观察结果,连同光学深度对波长的依赖性,表明环 λ 包含大量微米大小的灰尘。这种尘埃的正常光学深度为 10-4-10-3。凯克天文台在 2007 年地球与天王星环平面相交期间的观测仅证实了这一假设,因为 λ 环成为天王星环系统中最亮的元素之一。对“航海者 2 号”图像的详细分析揭示了环 λ 亮度的方位角变化。这些变化似乎是周期性的,让人想起“驻波”。环 λ 中这种显着结构的起源仍然未知。在这个位置,它成为了天王星环系统中最亮的天体,甚至超过了ε环。这些观察结果,连同光学深度对波长的依赖性,表明环 λ 包含大量微米大小的灰尘。这种尘埃的正常光学深度为 10-4-10-3。凯克天文台在 2007 年地球与天王星环平面相交期间用望远镜进行的观测仅证实了这一假设,因为 λ 环成为了天王星环系统中最亮的元素之一。对“航海者 2 号”图像的详细分析揭示了环 λ 亮度的方位角变化。这些变化似乎是周期性的,让人想起“驻波”。环 λ 中这种显着结构的起源仍然未知。在这个位置,它成为了天王星环系统中最亮的天体,甚至超过了ε环。这些观察结果,连同光学深度对波长的依赖性,表明环 λ 包含大量微米大小的灰尘。这种尘埃的正常光学深度为 10-4-10-3。凯克天文台在 2007 年地球与天王星环平面相交期间用望远镜进行的观测仅证实了这一假设,因为 λ 环成为了天王星环系统中最亮的元素之一。对“航海者 2 号”图像的详细分析揭示了环 λ 亮度的方位角变化。这些变化似乎是周期性的,让人想起“驻波”。环 λ 中这种显着结构的起源仍然未知。这些观察结果,连同光学深度对波长的依赖性,表明环 λ 包含大量微米大小的灰尘。这种尘埃的正常光学深度为 10-4-10-3。凯克天文台在 2007 年地球与天王星环平面相交期间用望远镜进行的观测仅证实了这一假设,因为 λ 环成为了天王星环系统中最亮的元素之一。对“航海者 2 号”图像的详细分析揭示了环 λ 亮度的方位角变化。这些变化似乎是周期性的,让人想起“驻波”。环 λ 中这种显着结构的起源仍然未知。这些观察结果,连同光学深度对波长的依赖性,表明环 λ 包含大量微米大小的灰尘。这种尘埃的正常光学深度为 10-4-10-3。凯克天文台在 2007 年地球与天王星环平面相交期间用望远镜进行的观测仅证实了这一假设,因为 λ 环成为了天王星环系统中最亮的元素之一。对“航海者 2 号”图像的详细分析揭示了环 λ 亮度的方位角变化。这些变化似乎是周期性的,让人想起“驻波”。环 λ 中这种显着结构的起源仍然未知。凯克天文台在 2007 年地球与天王星环平面相交期间用望远镜进行的观测仅证实了这一假设,因为 λ 环成为了天王星环系统中最亮的元素之一。对“航海者 2 号”图像的详细分析揭示了环 λ 亮度的方位角变化。这些变化似乎是周期性的,让人想起“驻波”。环 λ 中这种显着结构的起源仍然未知。凯克天文台在 2007 年地球与天王星环平面相交期间用望远镜进行的观测仅证实了这一假设,因为 λ 环成为了天王星环系统中最亮的元素之一。对“航海者 2 号”图像的详细分析揭示了环 λ 亮度的方位角变化。这些变化似乎是周期性的,让人想起“驻波”。环 λ 中这种显着结构的起源仍然未知。

1986U2R/g(喷气)

1986 年,航海者 2 号在靠近环 6 的地方发现了一个较宽的弱环。他被授予临时代号 1986U2R。它的正常光学深度为 10-3 或更小,非常弱。他只能出现在航海者 2 号拍摄的一张照片中。该环距天王星中心 37,000 至 39,500 公里,或距云层高 12,000 公里。该环直到 2003-2004 年才被观测到,当时凯克天文台(夏威夷)的望远镜再次在环 6 内发现了一个较宽的弱环。该环被命名为 (.然而,该环的位置与 1986 年观察到的有显着差异。它现在距离地球中心 37,850 至 41,350 公里,并逐渐减弱,向内延伸至至少 32,600 公里。凯克天文台仅在 2007 年天王星环平面相交时再次观测到这个环。该环的等效光学深度约为 1 公里(环的延伸部分为 0.6),而正常光学深度相同 - 10-3 或更小。 1986 年和 2003 年环 ζ 观测值之间的差异可能是由所考虑的不同几何配置造成的:2003-2007 年的背向散射几何和 1986 年的横向散射几何。然而,这 20 年中尘埃分布的变化(据信在环中占主导地位)可能是研究结果差异的原因。2003-2007 年的反向散射几何和 1986 年的横向散射几何。然而,这 20 年中尘埃分布的变化(据信在环中占主导地位)可能是研究结果差异的原因。2003-2007 年的反向散射几何和 1986 年的横向散射几何。然而,这 20 年中尘埃分布的变化(据信在环中占主导地位)可能是研究结果差异的原因。

其他防尘带

除了 1986U2R / ζ 和 λ 环外,系统中还有相当弱的尘埃带。它们在镀膜过程中是不可见的,因为它们的光学深度很小,虽然直接在漫射光下,它们非常明亮。来自航海者 2 号的直接漫射光图像显示,在环 λ 和 δ 之间、环 η 和 β 之间以及环 α 和 4 之间存在明亮的尘埃带。 2003-2004 年在 1986 年观测到的许多尘埃带是凯克天文台的望远镜再次记录。它们也在 2007 年在背向散射光中在环平面的交点处被观察到,但它们的确切位置和亮度与航海者 2 号的观测结果不同。这些尘埃群的正常光学深度约为 10-5 或更小。粒径分布被认为是服从指数规律,指数 p 2.5 ± 0.5。

外环系统

2003-2005年,哈勃太空望远镜发现了几个以前未知的环,现在被认为是天王星环系统的外部,这使得已知环的数量达到13个。随后,这些环被命名为μ和ν(mu和nu) .这对中的环 μ 在外面。它距离行星的距离是亮环 η (this) 的两倍。外圈在许多方面与狭窄的内圈不同。它们很宽,有 17,000 和 3,800 公里宽,而且非常昏暗。最大法向光学深度为 8.5 × 10-6 和 5.4 × 10-6。等效光学深度为 0.14 公里和 0.012 公里。三角形环的径向亮度分布图。环μ的峰值亮度区域几乎与卫星天王星-马巴的轨道重合,这可能是环粒子的来源。环 ν 位于波西亚和罗莎琳德的卫星之间,不包含任何卫星。对航海者号获得的直接散射光图像的重新分析使我们能够清楚地区分 μ 和 ν 环。在这种几何形状中,环更亮,这表明微米大小的灰尘颗粒含量很高。天王星的外环类似于土星环系统中的环 G 和 E。在环 G 中没有任何观察到的物体 - 粒子的来源,而环 E 非常宽,并且充满了土卫二表面的灰尘。环 μ 可能完全由灰尘组成,没有任何大颗粒。这一假设得到了凯克天文台观测结果的支持,该天文台从未在近红外范围内发现波长为 2.2 μm 的环 μ,但它发现了一个环 ν。检测环 μ 的失败尝试意味着它是蓝色的。这反过来表明它主要由最小的(亚微米)灰尘组成。灰尘可能由水冰组成。相反,环 ν 具有微红色调。

环的动力学及其起源

一个重要但仍未解决的物理问题是解决保持环边界的机制之谜。如果没有这种机制,环的粒子就会向不同的方向散射。没有它,天王星环就不会存在超过一百万年。最常提到的约束机制模型是由 Peter Goldreich 和 Scott Tremain 提出的:一对相邻的卫星,外部和内部的“牧羊人”,它们通过重力从环上带走过多或使其角动量(或等效能量)不足)。因此,“牧羊人”保留了构成环的粒子,尽管它们逐渐远离它们。对于这种效果,牧羊人卫星的质量必须至少超过环的质量 2-3 倍。这种机制适用于环 ε,已知“放牧”科迪莉亚和奥菲莉亚。 Cordelia 也是 δ 环的外部“牧羊人”,Ophelia 是 γ 环。然而,在其他环附近 10 公里范围内没有已知的卫星。 Cordelia 和 Ophelia 与环的当前距离 ε 可用于确定环的年龄。计算表明,这个环不能超过 6 × 108 年。由于天王星环可能还很年轻,因此它们必须不断补充大天体之间碰撞的碎片。据估计,一颗巴克大小的卫星被摧毁的时间可能是几十亿年。因此,较小的卫星会以更快的速度崩溃。因此,天王星的所有内环和外环都有可能是过去四五十亿年中比帕克小的卫星遭到破坏的产物。每一次这样的破坏都会引起一连串的碰撞,几乎所有的大物体都会被粉碎成更小的颗粒,包括灰尘。最终,大部分质量会丢失,粒子只会留在通过相互共振和“掠过”而稳定的区域。这种“破坏性进化”的最终产物将是一个窄环系统,但一些小卫星必须留在环内。它们此时的大小估计约为 10 公里。尘埃带的起源更加清晰。尘埃的寿命很短,从一百年到一千年不等,而且很可能由于环中的大粒子、小卫星和从外部进入天王星系统的流星体之间的碰撞而不断补充。这些带会产生来自卫星的灰尘,并且由于它们的光学深度低,粒子是不可见的,而灰尘在直接漫射光下清晰可见。假设窄头环和尘埃带和小卫星的粒度分布不同。在主环中,有更多尺寸从厘米到米的颗粒。这种分布增加了环材料的表面积,从而导致背向散射光的高光密度。相反,在尘埃带中,大颗粒的数量相对较少,导致光学深度较低。这导致背向散射光的高光密度。相反,在尘埃带中,大颗粒的数量相对较少,导致光学深度较低。这导致反向散射光的高光密度。相反,在尘埃带中,大颗粒的数量相对较少,导致光学深度较低。

戒指的研究

1986 年 1 月,航海者 2 号在飞越天王星的过程中对天王星的环进行了彻底的探索。发现了两个新环——λ 和 1986U2R,这使已知的天王星环总数增加到 11 个。通过分析射电、紫外和光学涂层的结果,研究了这些环的物理性质。“航海者2号”在相对于太阳的不同位置观察了这些环,并在直射光、反向光和漫射光下拍照。对这些图像的分析使得建立环中粒子的完整相位函数、几何反照率和邦德反照率成为可能。在两个环 - ε 和 η - 的图像中,我们可以看到它们复杂的微观结构。图像分析还揭示了天王星的 10 颗内部卫星,包括 ε 环的两颗“牧羊卫星”——科迪利亚和奥菲利亚。

葡萄酒

关联

美国宇航局网站上的 Uranovіkіltsya 航海者 2 号收集的数据仍然帮助科学家探索太阳系