生長（植物）

[拼音]：xingxinghuan

[英文]：ring of planet

圍繞行星運轉的物質環，由許多小物體構成，因反射太陽光而發亮，又稱光環。十七世紀發現土星環以來，人們一直以為唯獨土星有環。二十世紀七十年代後期天王星環和木星環的相繼發現，打破了這種觀念，併為研究太陽系起源和演化提供了新的資訊。目前認為行星環的可能成因有三：

（1）由於衛星進入行星的洛希極限內為行星的起潮力所瓦解；

（2）太陽系演化初期殘留下來的某些原始物質，因在洛希極限內繞行星公轉而無法凝聚成衛星；

（3）位於洛希極限內的一個或更多的較大天體被流星轟擊成碎片，構成行星環。一般說來，大多數行星環中的物質在行星的洛希極限內繞行星本體運轉；最近發現，有的較外層的環可以分佈在洛希極限外很遠的地方，對於這些環的形成原因還有待研究。甚至洛希極限公式本身，近年來亦在修正中。

土星環

1610年，義大利天文學家伽利略觀測到在土星的球狀本體旁有奇怪的附屬物。1659年，荷蘭學者惠更斯證認出這是離開本體的光環。以後二百年間，土星環被看作是一個或幾個扁平的固體物質盤。直到1856年，英國物理學家麥克斯韋從理論上論證了土星環是無數個小衛星在土星赤道面上繞土星旋轉的物質系統。

土星環位於土星的赤道面上。在空間探測以前，從地面觀測得知土星環有五個，其中包括三個主環(A環、B環、C環)和兩個暗環（D環、E環）。B環既寬又亮，它的內側是C環（又稱紗環），外側是A環。A環和B環之間為寬約5，000公里的卡西尼縫，是著名的天文學家G.D.卡西尼在1675年發現的。B環的內半徑 91，500公里，外半徑116，500公里，寬度是25，000公里，可以並排安放兩個地球。A環的內半徑121，500公里，外半徑137，000公里，寬度15，500公里。C環很暗，它從B環的內邊緣一直延伸到離土星表面只有12，000公里處，寬度約19，000公里。1969年在C環內側發現了更暗的D環，它幾乎觸及土星表面。在A環外側還有一個E環，由非常稀疏的物質碎片構成，延伸在五、六個土星半徑以外。1979年9月，行星際探測器“先驅者” 11號探測到兩個新環──F環和G環。F環很窄，寬度不到800公里，離土星中心的距離為2.33個土星半徑，正好在A環的外側。G環離土星很遠，展布在離土星中心大約10～15個土星半徑間的廣闊地帶。“先驅者”11號還測定了A環、B環、C環和卡西尼縫的位置和寬度，其結果同地面觀測所得的上述資料稍有出入，總的說來相差不大。但是“先驅者”11號在整個依傍飛行期間，沒有看到D環。因此是否真有D環，尚有爭議。“先驅者”11號的紫外輝光觀測發現，在土星的可見環周圍有巨大的氫雲。環本身是氫雲的源。

除了A環、B環、C 環以外的其他環都很暗弱。土星的赤道面與軌道面的傾角較大，從地球上看，土星呈現出南北方向的擺動，這就造成了土星環形狀的週期變化。

仔細觀測發現，土星環內除卡西尼縫以外，還有若干條縫，它們是質點密度較小的區域，但大多不完整且具有暫時性。只有A環中的恩克縫是永久性的，不過，環縫也不完整。科學家認為這些環縫都是土星衛星的引力共振造成的，猶如木星的巨大引力攝動造成小行星帶中的柯克伍德縫一樣。“先驅者”11號在A環與F環之間發現一個新的環縫，稱為“先驅者縫”，還測得恩克縫的寬度為876公里。

由觀測闡明土星環的本質，要歸功於美國天文學家基勒，他在1895年從土星環的反射光的多普勒頻移發現土星環不是固體盤，而是以獨立軌道按開普勒定律繞土星旋轉的大群質點。土星環掩星並沒有把被掩的星光完全擋住，這也說明土星環是由分離質點構成的。1972年從土星環反射的雷達回波得知，環的質點是直徑介於4釐米和30釐米之間的冰塊。

土星環中物質的總質量約等於土星質量的百萬分之一。環極冷，探測到的溫度只有65～75K。

天王星環

自1781年發現天王星以來，尚未觀測過天王星掩恆星事件。1977年3月10日，發生了天王星掩恆星SAO 158687的罕見天象。美國和中國、澳大利亞、印度、南非都對這一天象進行了觀測。結果意外地發現了天王星環。這是繼1930年發現冥王星之後，本世紀太陽系內的又一重大發現。

天王星環非常闇弱，即使在大型望遠鏡中，也從未看到過和拍攝到過。可是，在這次掩星觀測過程中，當天王星與恆星的星像相距甚微但尚未重合時，光電記錄儀上卻意外地記錄到次級掩。科學家們綜合分析了幾個天文臺的觀測資料，肯定在天王星周圍存在著由細小的微粒組成的環帶。當時發現了五個環，分別命名為α環、β環、γ環、δ環、ε 環。對觀測資料的進一步分析，以及隨後對另兩次天王星環掩星事件的觀測，進一步確認，在α環內還有三個小環，在β環和γ環之間，也有一個小環。這樣一共發現了九個環。

美國J.L.埃利奧特教授等人曾經進行綜合分析，得知幾個“老”環的半徑：α 環為44，844±29公里；β環為 45，799±28公里；γ環為 47，746±27公里；δ環為48，423±27 公里。這四個環的寬度都是 12公里左右。ε環是最外面的也是最緻密的環，但是呈現不對稱性，恆星星像浸入環的一邊比恆星星像復現的一邊寬，半徑也大一些。前者約85公里寬，半徑51，613公里，後者約35公里寬，半徑51，055公里。但上述的量均有明顯的誤差。如ε環是一個橢圓，偏心率≈0.013。

中國紫金山天文臺和北京天文臺聯合觀測了這一特殊天象，成功地記錄了ε 環的掩星資訊，並綜合計算了外國四個天文臺的觀測資料，得到ε 環的半徑在50，250～50，770公里之間，寬度在50～100公里之間。此外，在北京大學數學系的協助下，對資料進行統計處理，還證實了存在其他的小環。

1977年12月23日和1978年4月10日，又發生兩次天王星環掩恆星的事件。前一次觀測證認了若干老環，沒有發現新環。後一次觀測是由珀森在智利進行的。美國加利福尼亞理工學院的P.尼科爾森等人分析了珀森的觀測資料，證實了五個老環的存在，還發現四個小環，他們稱為χ環、ι環、θ環和η環;其半徑分別為42，088公里、42，349公里、42，618公里和47，290公里。分析了這些觀測資料，戈爾德里奇認為ε 環是一個橢圓，它在天王星周圍以每天1°4的速率進動著。環是不均勻的，離天王星中心越近的地方越狹窄。

1978年，美國的5米口徑的望遠鏡用紅外光（工作波長 2.2微米）拍攝了天王星環的照片。這個波段正是天王星光譜中甲烷的吸收帶，所以圓面比環更暗。

木星環

1979年3月4日，當行星際探測器“旅行者”1號穿越木星赤道面時，它攜帶的窄角照相機在距離木星120萬公里處拍到了亮度闇弱的木星環的照片。木星環離木星中心約128，300公里。環的寬度約數千公里，厚度約30公里，光譜型為G型。木星環系由黑色的塊狀物體組成，每塊的大小從數十米至數百米不等。這些塊狀物體圍繞木星旋轉，約7小時旋轉一週。