奇妙的光环:了解土星的神秘环缝

土星的光环是围绕土星运行的物质环。用天文望远镜观看星星时，除月球外，最妩媚动人的莫过于土星光环了。土星美，美在光环。明亮的光环，就像一条精致的金项链，佩在土星身上。

最早发现土星光环的人是伽利略。

伽利略在1610年用自制的望远镜观察土星时，发现土星的两边有奇妙的半月形光影。当时伽利略把它们称为土星的“耳朵”，误认为土星可能是由一大二小的天体组成，怀疑这耳朵是土星两侧的两颗卫星。但是，他一直不敢将自己的观察结果发表，其原因是他发现土星“卫星”并没有绕土星公转，似乎永远停留不动。而更令他惊奇的是二年后那两颗“卫星”竟然失踪，三年后又重新出现。是什么原因呢？伽利略直到去世也没弄明白土星“卫星”为什么永不转动。他无论如何也不会想到，自己竟是世界上第一个见到土星光环的人。

在以后的年代里，许多观测者都描绘了自己所见的土星，它具有非常奇怪的现象。但没有人能说清楚它的形象为什么那样变化多端。半个世纪以后，荷兰天文学家惠更斯用更大更好的望远镜进行观测，才揭开了这个谜。原来那两颗“卫星”是与土星不相连接、环绕在土星赤道面上的光环。这光环由无数个形状、大小不等，直径在7.6厘米至9米之间的冰块组成，以很快的速度浩浩荡荡地围绕土星运转，在太阳光的照耀下呈现出各种颜色。光环的直径达27万千米，厚度为10千米左右，由东向西自转。到1675年，意大利天文学家卡西尼（G.D.Gassini）在土星光环中发现有一圈空隙。他所发现的这个空隙，就是以他的姓命名的著名的卡西尼环缝。

地面观测发现土星光环厚约3公里，宽达20多万公里，可分成7个环，最亮的环宽约2.6万公里；环与环之间有1条缝隙，最大的缝隙约5000公里。1980年11月，“旅行者—1”号探测器拜访土星时，发现土星光环不止7环，而是由成千上万细小的环构成的，这些细环就像一张巨大的密纹唱片上的波纹，从土星云顶一直延伸到32万公里的地方。这些光环是由无数颗大小不等的石块和冰块组成，大多数的直径在4～30厘米之间。如若将这些石块和冰块聚合在一起，可构成月球那样大小的天体，可见，土星光环决非等闲之物。土星光环不是随时可见的，光环侧对着地球时能够看到光环；光环平对着地球时，哪怕用最大的天文望远镜也无法看到它的“尊容”，如1995年和2009年就无法看到。(www.xing528.com)

土星环的结构是17～19世纪陆续被发现的。到20世纪80年代初，至少有3个探测器先后对土星做了“走马观花”式的观测，最大的发现是土星环的结构极为复杂。

原来，人们根据地面观测和空间探测，把土星环划分为7层。距土星最近的是D环，亮度最暗，其次是C环，透明度最高，B环最亮，最后是A环。在A环和B环之间有段黑缝，这就是著名的卡西尼环缝，缝的宽度大约5000千米。在A环之外有E、F、G三个环，最外层的是E环，十分稀薄和宽广。旅行者1号和2号探测器把土星环的近距离照片送回地球后，科学家们非常吃惊：原来每一个小环又可细分成上千条大大小小的小环，即使被认为空无一物的卡西尼缝也存在几条小环。在高分辨率的照片中可以见到F环有5条小环相互缠绕在一起。土星环的整体形状就类似一个巨大的密纹唱片，从土星的云顶一直延伸到32万千米远的地方。

光环的颜色远看是红棕色，其实每层环的颜色都稍有不同，C环是蓝色，B环内层为橙色，外层为绿色，A环为紫色，卡西尼缝是蓝色。旅行者号探测器展示给我们的是埋光环的新结构，有些问题较难解释。