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空少問答

小課堂

第六十八期

3

月

26

日

周

一

答：土星為什麼有那麼多衛星？

上周六，空少為大家留了1個問題，來看看空少的解答以及從留言中選出的最佳答案吧！

想要查看原問題背景介紹的朋友們可以點擊《問：土星為什麼有那麼多衛星？》~下面就讓我們來看看空少的解答吧！

空少正解

衛星是環繞一顆行星按閉合軌道做周期性運行的天體。不過，如果兩個天體質量相當，它們所形成的系統一般稱為雙行星系統，而不是一顆行星和一顆天然衛星。

上期我們講到土星的衛星土衛四，說到土星擁有非常多的衛星，已确認的已經多達62個；而我們的地球隻有一個衛星，也就是月亮。

卡西尼飛船探測拍攝的土衛四照片

那麼，土星為什麼有那麼多衛星？我們可能會說：因為土星大啊！個頭大質量也大！其實不然，火星和冥王星比地球要小，卻都有兩個以上的衛星。土星質量大确實對它的衛星多有幫助，但也隻是因素之一。關于這個問題是多個複雜因素共同作用的結果，可能最主要的原因是土星到太陽的距離比較遠，并且這個距離對這個問題的影響是多方面的。這裡我們做一些簡單的介紹和分析。

土星和它周圍的衛星（亮點）

首先，太陽系形成過程中形成了大大小小的天體（當然都遠遠沒有太陽大），一個小天體距離太陽越近，其活動的空間越小，能夠遇到其他大的行星吸引它變成衛星的機會也越小，并且我們也很清楚離太陽越近太陽的引力越大，所以這個小天體更大的可能是圍繞太陽成為一顆行星或小行星，而不是衛星。就好比水星個頭和月亮接近，但水星因為直接受到太陽更大的吸引力、圍繞太陽旋轉所以是一顆行星。

其次，離太陽越遠，圍繞太陽的圓周的周長、面積都越大，在太陽系早期該軌道沿途所容納的宇宙塵埃也越多，它們所彙聚成的小星體也多。另外，在大約火星和木星軌道之間的“凍結線”（Frost line）位置，由于太陽加熱效果，線以内水、氨和甲烷等隻能以液态或氣态存在，不能形成天體；但這條線以外，這些成分卻可以凝固成固體，并成為天體的組成部分。如果有質量大的行星離它們很近，近處的吸引力大于遠處的太陽，星體就能被行星吸引成為衛星。土星不但自己所處的位置塵埃多（自己還擁有一個塵埃和碎石構成的土星環），而且離凱伯帶（Kuiper belt）比較近，那是由數十億顆在海王星軌道之外繞行的小型冰體構成的碟形帶（冥王星就屬于個頭較大的凱伯帶天體），偶然捕獲到來自凱伯帶天體使其成為衛星的機會比較大。因此，土星衛星的“原料庫”也非常大。

太陽系的“凍結線”（Frost line）

當然這裡還是要說到土星個頭大的問題了。土星的體積是地球的745倍，質量是地球的95.18倍，它的吸引力要比地球大得多。結合它到太陽的距離，可以計算一個名為Hill Sphere的參數，是關于星球周圍引力平衡、能夠容納衛星的空間有多大，限于篇幅就不再講解了，感興趣的朋友可以搜索一下。木星的Hill Sphere直徑比地球的Hill Sphere直徑大了将近百倍。

并且，還有一種理論，因為木星的質量很大，小天體在被木星吸引的天體靠近它到名為“洛希極限”（Roche limit）的位置時，會被潮汐力撕裂解體留下較堅固的内核部分，表面逐漸累積松散的土星光環物質（宇宙塵埃等），慢慢變大最終形成衛星。

留言區·精選

@ 雷神

土星擁有一個由隕石構成的很大的環，在長期的飛行中相互撞擊就行成衛星；同時從地球開始就有了衛星，而土星有很多，但從土星後衛星就逐漸減少，說明它與太陽的距離比地球與太陽之間的距離更适中。

@ 紅塵居士

土星的質量較大，在它形成的初期，它的引力俘獲周圍了衆多的物質，行成了它的衛星。木星應該也是這樣擁有衆多衛星的。

@ Culumon

因為土星首先質量大，吸引天體的能力強，其次離太陽又遠，因此引力作用半徑大，所以比其他太陽系行星更容易捕獲小衛星。

感謝大家的支持，我們下期再見！

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