12.1：引入了环形和月球系统

学习目标

在本节结束时，您将能够：

• 命名每颗木星行星的主要卫星
• 描述每颗木星环形系统的基本构成

外太阳系的环和卫星（见图中的卫星\(\PageIndex{1}\)）与内部太阳系中主要是岩石的物体不是由相同的材料组成的。 我们应该预料到这一点，因为它们是在温度较低的地区形成的，足够凉爽，因此可以将大量的水冰用作建筑材料。 这些物体中的大多数还含有与冰和岩石混合的深色有机化合物。 因此，发现环形和月球系统中的许多物体既冰冷又黑暗，请不要感到惊讶。

外太阳系中大约有三分之一的卫星处于直轨或规则轨道上；也就是说，它们围绕母行星沿从西向东的方向和行星赤道的平面旋转。 大多数是不规则卫星，它们沿着逆行 e（从东到西）方向运行，或者轨道偏心率高（比圆形更椭圆）或高倾角（进出行星的赤道平面）。 这些不规则的卫星大多位于离其星球相对较远的地方；它们可能是在其他地方形成的，随后被它们现在运行的行星捕获。 （也许他们不是在当地出生的事实可以成为他们不良行为的借口。）

图\(\PageIndex{1}\)：太阳系的卫星。 这张照片显示了我们太阳系中一些选定的卫星，以及它们与地球月球和地球本身大小的比较。

木星系统

木星有67颗已知卫星（这是我们写的数字）和一个微弱的戒指。 其中包括伽利略在1610年发现的四颗大型卫星——卡利斯托、木卫三、欧罗巴和艾奥（见章节图），因此通常被称为伽利略卫星。 其中较小的，欧罗巴和艾奥，大约相当于我们的月球的大小，而较大的木卫三和卡利斯托的大小与水星差不多。 木星的大部分卫星要小得多。 大多数小行星位于距离木星超过2000万千米的逆行轨道上；这些小行星很可能是捕获的小型小行星。

土星系统

除了一组宏伟的环外，土星至少有82颗已知卫星。 最大的卫星泰坦，几乎和木星系统中的木卫三一样大，它是唯一一个具有大量大气层、表面有液态碳氢化合物（例如甲烷和乙烷）的湖泊或海洋。 土星还有另外六颗直径在400到1600公里之间的大型普通卫星，一系列在环内或附近运行的小卫星，还有许多捕获的流浪者与木星的流浪者相似。 神秘的是，土星的一颗较小的卫星 Enceladus 有活跃的水间歇泉被排入太空。

土星环是太阳系中最令人印象深刻的景点之一，宽而平坦，有一些主要的和许多小的间隙。 它们不是坚固的，而是大量的冰冷碎片，它们都以交通模式绕土星赤道运行，相比之下，大城市的高峰时段看起来很简单。 单个环形颗粒主要由水冰组成，通常相当于乒乓球、网球和篮球的大小。

天王星系统

天王星的环形和月球系统倾斜98°，就像行星本身一样。 它由11个环和27个目前已知的卫星组成。 最大的五颗卫星的大小与土星的六颗普通卫星相似，直径为500至1600千米。 天王星环于 1977 年被发现，是由深色材料制成的狭窄丝带，两者之间有很大的间隙。 天文学家认为，由于许多小卫星的引力效应，环形粒子被限制在这些狭窄的路径上，其中许多我们还没有看见。

海王星系统

海王星有 14 颗已知卫星。 其中最有趣的是海卫星，这是一颗处于逆行轨道的相对较大的卫星，这很不寻常。 海卫一的大气层非常稀薄，Voyager 在 1989 年的飞越中在那里发现了活跃的喷发。 为了解释其不寻常的特征，天文学家提出，海卫一可能起源于海王星系统之外，就像冥王星一样的矮行星。 海王星的环又窄又微弱。 与天王星一样，它们是由深色材料组成的，因此不容易看见。

摘要

四颗木星行星伴随着令人印象深刻的卫星和环系统。 在外太阳系中发现了将近200颗卫星。 在四个环系中，土星是最大的，主要由水冰组成；相比之下，天王星和海王星有狭窄的暗物质环，而木星的尘埃环很脆弱。