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第二节宇宙科学探索1（第4页）

至此长达一个世纪的对于地球第二颗卫星的搜寻似乎已成功了，即使这颗卫星与当初任何人预计的都不同。它们十分难找。

但仍有人认为还存在另一些天然地球卫星。在1966年至1969年问，美国科学家Jby声称他观察到至少十颗小到只能通过天文望远镜才观察到的地球天然卫星。Bargby发现了这些天体的椭圆轨道：离心率为0．498，半主轴长14065千米，远地点高度14700千米，近地点高度68by认为它们是在1955年破裂的天体的碎块。他得到的这些结论大都是建立在不稳定的人造地球卫星的基础上的。Bargby运用人造地球卫星所提供的资料，却没有意识到这些数据只是一些近似值，甚至于有时是错误的，因此根本不能应用于精确的科学分析。另外，根据Bargby的观察结果，当他所说的卫星经过近地点时，应为可见的一等星，应该轻易地就被肉眼观察到，可是却从没有人看到类似的天体。

土卫六之谜

人们梦寐以求在外星球上发现生命。它最少可以为将来的人类开拓地球之外的第二家园。土卫六就带给人这样的希望，因此人类对土卫六多加注意和研究，就是可以理解的了。可是人类要实现自己的梦想，还有多少路要走呢?在这条路上还有多少问题要解决呢?

土卫六（Titan，“泰坦星”）是环绕土星运行的一颗卫星。它是土星卫星中最大的一个。在1655年3月25日被荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯发现，它也是在太阳系内继木星伽利略卫星发现后发现的第一颗卫星。由于它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星，因此被视为一个时光机器，有助于我们了解地球最初期的情况，揭开地球生物如何诞生之谜。

土卫六是土星最大的卫星，也是太阳系第二大卫星，大于行星水星的体积（虽然质量没有水星大），在太阳系中它的大小仅次于木星最大的卫星木卫三。但最近的观测也显示其浓密的大气可能使人们过高估计了它的直径，如同许多其他的卫星一样，土卫六比小行星134340（原冥王星）的质量和体积都要大。

土卫六平均半径2575千米，质量1．345×1023千克，平均密度1．880×103千克／米3。土卫六环绕土星公转轨道半径为1221850千米，偏心率0．0292，轨道平面与土星赤道面的交角为O．33°，公转周期15天22时41分24秒。土卫六的自转周期与公转周期相同，这一点与月球类似。土卫六有浓密的大气，主要成分是氮，表面大气压力1．5×105帕斯卡，表面温度-178℃。

从惠更斯发现土卫六以来，至今已有300多年的历史，土卫六仍是一个待解之谜。要想对土卫六有更深刻的认识，还需要人类不断地进行探索。

天文学家们为什么特别看重土卫六呢?因为土卫六“天资”出众，所以受到天文学家们的青睐和器重。土卫六与众不同的“天资”表现在如下方面：

首先，土卫六的直径为4828千米，在卫星世界中居第二位；比冥王星大许多，跟水星的个头儿差不多。它的质量是月球质量的1．8倍，平均密度为每立方公分1．9克，约为地球密度的1／3，引力则为地球的14％。

土卫六与土星的平均距离为122万千米，沿着近乎正圆形的轨道绕土星运动。它像月球一样，总以同一面向着自己的行星——土星。也就是说，如果在土星上看土卫六的话，永远只能看到土卫六的同一个半面。它的轨道基本上在土星赤道面内。你可以想一想，土卫六这么大的天体，沿着大约122万千米的半径，居然运动在近乎正圆的轨道上，这真是有点难以想象的事。如果让我们专门画这样一个圆，恐怕也是不容易办到的。足见天体演化中的自然奇观。

第三，根据土卫六的运动特征、物理状况和化学成分，天文学家们判定土卫六是和土星一起演化形成的，属于稳定卫星，不可能是土星后来捕获的小天体。一些天文学家曾一度将土卫六的质量、体积、表面重力、表面温度、大气成分、水和冰的含量、自转和公转等天体特征和天体环境与地球进行比较，目的是想从中获取有关早期生命物质演化的蛛丝马迹。土卫六被认为是人类迄今为止发现的地球外最可能存在生命的卫星。土卫六是太阳系中唯一有大气层的卫星。在距土卫六表面约19千米处，“惠更斯”拍到了厚厚的一层云雾。科学家指出，这层云雾的主要组成物质极有可能是甲烷。在着陆之后，“惠更斯”还发现，土卫六表面物质正在不断蒸发，并产生更多的甲烷。据推测，早期地球上也存在大量类似甲烷的碳氢化合物。

当科学家们闻到这股和早期地球相似的气体之后，欣喜若狂。参与此次计划的安德鲁·鲍尔博士兴奋得像一个孩子喊道：“天哪!这简直太不可思议了。在对传回的那些照片和数据进行分析之后，迷雾般的橙色星球由95％的氮气组成，剩下的气体则是甲烷和其他碳氢化合物。这些大气真的和早期的地球十分相似。这意味着我们真的美梦成真了。”同时，土卫六大气中还有一氧化碳和二氧化碳的痕迹，所有这些都使科学家联想到45亿年前的地球。有天文学家称，土卫六才是太阳系内找到地外生命的最佳地点。但是它的更多秘密还需要科学家们进一步去揭开。

天王星为什么躺在轨道内部旋转

天王星怎样旋转本不关人类的衣食住行，但探索宇宙的奥秘，谋人类的生存福祉，却是势在必行。

天王星是从太阳向外的第七颗行星，在太阳系的体积是第三（比海王星大），质量排名第四（比海王星轻）。天王星距太阳28．8亿千米，距地球27．3亿千米，太阳光线到达天王星也要2小时38分钟。

威廉·赫歇耳发现天王星有点事出偶然。1781年3月13日晚，他像往常一样用他自制的望远镜巡视天空，在观察双子座的一部分天空时，他看到一颗不平常的星，它完全不像是一颗恒星，因为恒星在望远镜中只是一个光点，而这颗星呈现为一只淡绿色圆盘状。连续几个夜晚的观测，他发现那个天体似乎正在恒星背景下缓慢地移动着。赫歇耳以为他发现了一颗彗星。但不久他就发现，这颗星缺少彗星特征——模糊的边界，它看上去边缘总是清晰的。而且它的运行路径是在土星轨道外面的一条近于圆形的轨道。赫歇耳最后认定，他发现的是一颗新行星。

天王星一下子把太阳系的疆界开拓了，打开了人类的视野，启发天文学家继续在广袤的星空中探索。

天王星也使赫歇耳一举成名。在此之前，他是位爱好天文学的音乐家。在发现天王星以后，他荣获了勋章，被选为英国皇家学会会员，从此走上了专业天文学家的道路。直到今天，天文学家依然对他十分尊敬。他在恒星天文学方面有杰出贡献，赢得了“恒星天文学之父”的美誉。

赫歇耳用他自己制作的望远镜研究天空，他最感兴趣的是恒星，他最大的成就也在恒星世界中。1785年，他绘出了我们置身其中的这个恒星系统的外形，呈透镜状——就是今天的银河系，被后人认为是第一个真正发现了银河系的人。

赫歇耳还发现了太阳的运动。1783年，他论证了太阳以每秒17．5千米的速度向武仙座方向前进，这自然使人们得出结论，太阳也不是宇宙的中心。

他于1822年去世，享年84岁，恰好等于他发现的天王星的公转周期——84年。

在赫歇耳发现天王星后六年，在一次试观测他自己新制的望远镜时，又获得了一个有趣的发现——天王星有两颗卫星。它们是天卫三、天卫四。今天，天王星的卫星数已增加到15颗了。另外，土星的两颗卫星，土卫一和土卫二也是赫歇耳发现的。

天王星有一个与众不同的性质，就是它的运行姿态十分奇特。

一般的行星，都是侧着身子绕日运动，它们的自转轴和公转轴轨道平面，全都近似垂直，有一点小的倾斜。地球为23．5°，火星24°，木星3°，土星27°，这正是引起季节变化的原因。可是，天王星的自转情况则与众不同，天王星的自转轴的倾斜度达到98。，它们的自转轴与公转轨道平面近乎平行——仅有2。的夹角。实际上天王星是躺在它的轨道面内旋转的，就跟保龄球滚在球道上的情形差不多。这一事实意味着，天王星的季节也非常奇特。在天王星的一年中（相当于地球上的84年），太阳轮流照射天王星的南极和北极。当太阳照北极，北半球处于夏季，在北极地区，太阳看起来就像悬挂在头顶的上方，而且总不下落。而当冬季来临时，这颗行星一半地方进入漫漫的寒冷冬夜中，一直持续几十年。只有随着太阳渐渐照射到赤道上，天王星的世界，才有白天到黑夜的交替。即使在夏季，表温也很低，-211℃。这样怪异的气候类型，无疑是因为这颗行星的大气层得到奇特的、不均匀加热的结果。天王星为什么以这种姿态运转呢?至今还是天文学当中的一个谜。

现在我们有了许多大行星的照片，可以让我们对这些行星有更多的了解。可是了解得越多疑问就越多。像土星、木星、天王星、海王星的光环，这些光环是客观存在，但他们是由哪些物质构成的?为什么会发光?为什么会形成环?为什么有的行星有，有的没有……科学家解答这些问题的日子不会太远了。

在我们看到的行星照片中，行星大多都被一圈环状物质围绕着，像是为行星披上的彩带，又像是为行星戴上的王冠，令行星显得分外美丽。这些带状物质我们称之为“行星光环”。行星的光环是什么，为什么会发光呢?还一直是一个谜。

土星环

土星环由蜂窝般的太空碎片、岩石和冰组成。主要的土星环宽度从48千米到30．2万千米不等，以英文字母的头七个命名，距离土星从近到远的土星环分别以被发现的顺序命名为D、C、B、A、F、G和E。土星及土星环在太阳系形成早期已形成，当时太阳被宇宙尘埃和气体所包围，最后形成了土星和土星环。

从另一个角度来看，土星反而独具丰姿。伽利略第一次透过他原始的望远镜观察土星时，发现它的形状有点奇怪，好像在其球体的两侧还有两个小球。他继续观察，发现那两个小球渐渐变得很难看见，到1612年年底时，终于同时消失不见了。

其他天文学家也报告过土星的这种奇怪现象；但直到1656年，惠更斯才提出了正确的解释。他宣称，土星外围环绕着一圈又亮又薄的光环；光环与土星不接触。

土星的自转轴和地球一样，也是倾斜的，土星的轴倾角是26．73°，地球则是23．45°。由于土星的光环和赤道是在同一平面上，所以它是对着太阳（也对着我们）倾斜的。当土星运行到其轨道的一端时，我们可由上往下看见光环近的一面，而远的一面仍被遮住。当土星在轨道的另一端时，我们就可由下往上看到光环近的一面，而远的一面依然被遮住。土星从轨道的这一侧转到另一侧需要十四年多一点。在这段时间内，光环也逐渐由最下方移向最上方。行至半路时，光环恰好移动到中间位置，这时我们观察到光环两面的边缘连接在一起，状如“一条线”。随后，土星继续运行，沿着另一半轨道绕回原来的起点，这时光环又逐渐地由最上方向最下方移动。移到正中间时，我们又看见其边缘连接在一起。因为土星环非常薄，所以当光环状如“一条线”时就好像消失了一样。1612年年底伽利略看到的正是这种情景。据说由于懊恼，他没有再观察过土星。

土星环位于土星的赤道面上。在空间探测以前，从地面观测得知土星环有五个，其中包括三个主环（A环、B环、C环）和两个暗环（D环、E环）。B环既宽又亮，它的内侧是c环，外侧是A环。A环和B环之间为宽约5，000千米的卡西尼缝，它是天文学家卡西尼在1675年发现的。