为什么土星光环那么薄？ 第1页

土星的光环厚大约10米到1000米，相对于土星来说，真的是很薄。打个比方，如果把一个人比做土星，那土星环的厚度粗略估计大概是一个细菌的高度。

1.角动量守衡

首先，这个环大概率来自于其崩溃了的卫星（洛希极限造成的）碎片（有争议）。一开始，这些碎片分布在很宽的范围中。在土星的万有引力作用下，它们会以土星中心为圆心做近似圆周的轨道运动。答案的关键正是这整个系统的旋转。

纠正一个错误的认识，当一个小的卫星变成无数碎片后，并不会长时间以下图的形态中在平行平面来绕行星运动。

而是会像下图这样，以行星的中心为圆心做近似圆周运动。

由于轨道相对于彼此倾斜有一定随机角度，这意味着在一个倾斜的轨道上向上移动的碎片很可能会遇到另一个恰好向下移动的倾斜碎片。随着大量碎片之间的不断碰撞，垂直方向将趋向于抵消（想象一下一个向下的撞上一个向上的，向上运动将抵消另一个碎片的向下运动，从而使两个粒子都处于较小的倾斜轨道上。）这就是系统趋向于稳定成薄盘的方式。

换句话说，它们会不断改变自己的动量的同时还必须保持整体的角动量守恒。 因此，会很快失去上下方向的动量，上下方向的分速度迅速衰减，在若干次碰撞后，碎片将变得很平。

2.牧羊卫星

其次，土星环能“稳定”保持这一薄环状形态，与离它不远的某些卫星的运动有关的。天文学家将此类卫星叫做“守护卫星”，或者更形象的叫做“牧羊卫星”。

就像是放羊时负责圈住羊群的牧羊犬，当环中的碎片企图冲到环外时，“牧羊卫星”可以利用相对较大的引力，将这个逃兵拉回到队伍中。

综上二点所述，行星的环必然不会很厚。

吸积盘也是角动量类似的道理。

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