行星环有几何边界吗?


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土星的菲比环它的轨道相对于黄道的倾斜度为173°,因此实际上是在逆行轨道上,并且相对于土星的内圈倾斜了27°,这表明轨道的倾斜度显然没有任何限制。它以土星的卫星菲比(可能是由于微陨石撞击)为食,这表明只要行星环的轨道已经倾斜,其物质源就会跟随它(保持其原始物体的角动量)。当然,这并不排除极轨道,但是我们还没有看到任何类似的环。从理论上讲,只要它们不与其他重力干扰(例如拉格朗日点)相交,它们的轨道就与其他任何轨道一样稳定 或其他将阻止其形成天体的天体路径(只有伊阿佩图斯与菲比环相交才能部分完成)。但是,大多数行星环可能由行星自身的材料制成,然后自然会或多或少地(取决于它们的形成)跟随其自身的旋转,并再次保持角动量。

费贝环也非常大,从原来的59土星半径扩展到300土星半径(由NASA的Spitzer太空望远镜在128到207土星半径的红外范围内观察到,更多信息可以在Emily Lakdawalla的博客文章中阅读)证明,只要环的物质将无法达到逃逸速度,也不会在重力作用下被其他天体(L 1以外)吸引点)的大小也没有太大限制。从理论上讲,例如,如果我们想象某个流氓棕色矮人,它没有重力束缚在任何太阳系上,并且自由地漂浮在不靠近任何恒星的星际介质中,则环的大小将仅受星际介质自身压力的限制。至少直到有问题的褐色矮人漫游到更强大的引力影响并失去其环为止。

因此,理论上环的最大尺寸实际上仅会限制在L 1点(两个大质量物体的引力相互抵消)。至于最小距离,这取决于该环组成的粒子的大小,行星大气的伸展程度以及其辐射压力的强度(这会抵消重力引力)。因此,很难给出任何合理的最小值。如果我们采用快速旋转的行星(例如矮行星Haumea)举例来说,旋转速度如此之快,以至于它在行星赤道达到逃逸速度时实际上会损失一些材料,如果我们假设这一过程可以持续足够长的时间,那么就没有了任何最小值,因为行星盘实际上将接触行星表面。最终,行星将失去自己的大部分自转,就像快速旋转的花样滑冰运动员将手臂伸开,将其部分质量转移到更大的半径中一样,行星将停止补充磁盘的材料。

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