土星光環
土星的外表猶如一頂草帽,在圓球形的星體周圍有一圈很寬的“帽簷”,那就是土星光環,又稱土星環。土星光環由無數形狀、大小不等,直徑在76厘米~9米的冰塊組成。土星光環以很快的速度圍繞土星運轉,在太陽光的照耀下呈現出各種顏色,其直徑可達27萬千米,厚度為10千米左右。根據地麵觀測和空間探測,把土星環劃分為7層。距土星最近的是D環,亮度最暗;其次是C環,透明度最高;B環最亮;最後是A環。在A環之外有E、F、G三個環,最外層的是E環,十分稀薄和寬廣。
“伽利略”號對木星的探測
木星是太陽係中最大的一顆行星,其質量相當於地球的317倍,其體積為地球的1316倍。木星自轉一周僅需10小時,而環繞太陽公轉一周大約需要12年,數百年來人類一直關注著木星,長期的觀測使人們對木星有了一些初步了解:如木星是個橢球體,其表麵有與赤道平行的或明或暗的條紋,沒有高山和陸地,隻是液態氫的“海洋”;環繞木星有光環,但遠不如土星那樣美麗;在木星周圍有4顆大的衛星等等。盡管如此,還是有許多疑點得不到解答,如雲為什麼是黃色的?木星大氣層的成分是什麼?木星雷電的成因是否與地球雷電的成因相同?作為行星的木星為什麼會從其內部發出能量?著名的木星大紅斑的本質是什麼?為什麼木星衛星1有那麼活躍的火山爆發?
為了使人類進一步了解木星,近幾十年來人類已向木星發射了“先驅者10”號(1973年)、“先驅者11”號(1974年)、“旅行者1”號和“旅行者2”號(1979年)共4顆航天器。它們從木星周圍飛過,考察了木星和它的衛星,發回了許多寶貴的圖像和測量資料。但由於木星大氣層的掩蓋,有關它的許多問題仍是個謎。要想回答這些問題,必須進入木星大氣層內進行探測。為了對木星有更深入的了解,獲得更豐富的資料,美國宇航局(NASA)研製了更先進的“伽利略”探測器,它由軌道飛行器和木星大氣探測器兩大部分組成。
耗費135億美元的“伽利略”號探測器計劃開始於1977年,經過12年的開發研製,終於在1989年10月由“亞特蘭蒂斯”號航天飛機將“伽利略”號探測器送入太空。“伽利略”號探測器在到達木星前對其他星球進行了大量的探測活動。包括對地球和月球的大量探測。按原計劃,該探測器將直接飛往木星,行程隻需兩年,後來因故改變了計劃。“伽利略”號探測器離開地球後,首先向太陽飛去,1990年與金星相遇,被加速後沿更大的繞日軌道飛行,同年12月首次飛過地球,受地球重力影響,其飛行速度增加到14萬千米/小時以上。在這期間,“伽利略”號探測器拍攝了金星、地球、月球的圖像。在隨後飛往木星的途中,於1991年10月和1993年8月分別從95號小行星“伽斯帕拉”和243號小行星“艾達”附近飛過,距離“伽斯帕拉”星是1800千米,距離“艾達”星是2400千米,首次取得小行星的特寫圖像,並發現小行星“艾達”也有自己的衛星。1994年7月,“伽利略”號探測器直接觀測了“蘇梅由航天飛機組裝中的“伽利略”號探測飛船克—列維9”號彗星撞擊木星的情況,並把它記錄了下來。1995年1月,“伽利略”號探測器發回了完整的“蘇梅克—列維9”號彗星的觀測圖像,其中包括W碎片衝擊的部分時序圖像,這一衝擊持續了26秒。地麵工作人員還收到了從光偏振輻射儀、紅外測試儀、紫外測試儀得到的R碎片衝擊數據,並對此加以了分析。
“伽利略”號探測器在經過大約36億千米和長達6年多的空間旅行後,於1995年7月到達木星軌道,隨後釋放的木星大氣探測器以預定的角度進入木星大氣層,順利完成了飛向木星的艱難任務,同時,軌道飛行器開始了對木星為期兩年的探測活動。
“伽利略”號探測器向木星發射的木星大氣探測器重339千克,於1995年12月7日飛進環境惡劣、飛速旋轉的木星大氣層,執行一次有去無回的探測任務,首次實現了人類對外太陽係大行星的實地大氣測量。木星大氣探測器以高於每小時170000千米的速度衝入木星大氣層,減速度力相當於地球重力強度的230倍。在減速過程中,一個熱防護罩保護了探測器的科學儀器,其後,一個巨大的降落傘打開以保障探測器緩慢而受控下降。雖然大氣探測器在木星雲端下方130~160千米運行,但僅能探測到木星大氣層上部很小一部分。該探測器的任務是探測稀薄而熾熱的大氣層的1/5。在木星大氣層更深處,溫度和壓力變化太大,影響儀器的正常工作。在130千米的深處,大氣壓力超過地球壓力的20倍,盡管儀器設計得很先進,但不得不向惡劣環境屈服。美國宇航局證實,該探測器在向“伽利略”號宇宙飛船發回的木衛1木星大氣層內下降約640千米,在被20倍於地球大氣壓力的木星大氣壓力摧毀之前,向地球傳送了大約57分鍾的數據(比預計的時間縮短了18分鍾)。首先它把獲得的數據傳送到位於其上方20多萬千米的軌道飛行器上儲存,然後傳送回地球。與此同時,軌道飛行器已進入環繞木星的橢圓軌道。