本人在進行地理複習的時候,在筆記裏發現了這樣的一句話:「因為萬有引力定律,行星的質量越大,其衛星數量越多。」

可是我查閱了相關資料得知:木星質量為1.90*10^27kg,土星質量為5.69*10^26kg。

木星的質量>土星的質量

我想問一下,我筆記裏的這句話是否正確,以及木星土星這個例外的原因。

拜謝


發現衛星的數目不僅和行星實際衛星數目有關,也和觀測能力有關。

已發現衛星的數目只是實際衛星數目的下界

就像如果某國每天檢測出新冠新增2萬,並不意味著每天實際新增只有2萬好吧…一個道理…

參考閱讀

木星:一覺醒來多了12顆衛星是一種怎樣的體驗?

如何看待土星超越木星,成為太陽系的「衛星之王」?


中學課本經常會硬湊一些規律出來,這些規律在高中知識的體系內是正確的,但是在實際上則不完全對或有很大偏差。另外,隨著太空探索的持續進行,近年發現了許多新的衛星,書上的數據也可能已經過時,一切還是按照考綱來。不過隨著未來更多衛星的發現,木星衛星數量超越土星也不是沒有可能。

下面回答這個問題:

首先了解一個概念:希爾球,希爾球指的是天體周圍的一個區域,軌道在這個區域裡面的物體會被這個天體控制而非被這個天體所環繞的母天體控制。因此行星若想保留衛星,那麼這個衛星的軌道一定在這顆行星的希爾球內。

一顆行星的希爾球範圍的公式是: [公式] ,其中a是行星軌道的半長軸,e是行星軌道的離心率,m是它的質量,M是它環繞的恆星的質量,但實際上若要綜合考慮天體間的引力攝動、光壓、潮汐等因素,一顆行星所擁有的穩定衛星的極限距離是 [公式] (順行軌道)或 [公式] (逆行軌道)。(是的,這很反直覺,逆行軌道的衛星更不容易逃跑)

應用上面的公式,我們不難得出土星(82顆)的希爾球比木星(79顆)大,太陽系內天體的希爾球大小可以見下圖↓

可以看出太陽系內希爾球最大的天體其實是海王星,但是天王星(27顆)和海王星(14顆)的衛星為什麼這麼少呢?這和太陽系的形成演化有關。

天王星在太陽系的形成演化過程中可能遭遇過一次巨大撞擊,導致它的自轉軸傾角具有97.77度的傾斜(這相當於逆著趴著旋轉),這次巨大的撞擊破壞了它原有的衛星系統,現有的大部分衛星是在撞擊產生的碎屑盤中形成的。

海王星衛星數量稀少則可能是因為海王星捕獲了海衛一。海衛一是一顆逆向公轉的衛星,它的直徑有2700km,是太陽系中最大的幾顆衛星之一,它的前身可能是太陽系邊緣的柯伊伯帶天體,後來被海王星的引力捕獲,捕獲海衛一的過程嚴重地影響了海王星原本的衛星系統,一部分可能被彈射出海王星的引力範圍,另一部分可能已經墜入海王星了。

(也有可能是去天王星和海王星的行星探測器少,很多小衛星還沒有被發現)

總結:木星衛星數量比土星少可能是因為其希爾球半徑比土星小,但是擁有更大希爾球的海王星與天王星在演化過程中經歷了一些事件,這導致了它們的衛星數量比木星土星少。

如有不正確的地方,歡迎指正。


我不做天文愛好者很多年了。

糾正一個錯誤觀念,雖然同樣叫衛星,但是他們大小差距非常大。

直徑幾千公里的,比如月球、木星的伽利略衛星、土衛六,叫衛星。

直徑幾十公里、幾公里的,比如火衛一火衛二也叫衛星。

這些小衛星可能是大衛星互相撞擊、或者被隕石撞擊產生的碎片,也可能是大行星俘獲的小行星、彗星。

地球之所以沒有這種小衛星,是因為月球太大了。

說白了,這些石頭疙瘩雖然也叫衛星,但是實在不配跟大衛星相提並論。

至於這些小衛星什麼時候被發現,取決於人類的觀測水平和機會。

只要觀測水平足夠高,繞著木星和土星旋轉的石頭疙瘩能多到人數不完。

但是比較足夠大的衛星時,情形就顯而易見了,太陽系直徑前十五的衛星如下:

1.木衛三 5262km

2.土衛六 5150km

3.木衛四 4880km

4.木衛一 3643km

5.月球 3476km

6.木衛二 3138km

7.海衛一 2700km

8.天衛三 1578km

9土衛五 1530km

10天衛四 1523km

11土衛八 1460km

12天衛二 1170km

13天衛一 1158km

14土衛四 1120km

15土衛三 1060km

太陽系內直徑在3000公里(約)以上的衛星有七顆,包括地球的衛星月球、木星的伽利略衛星木衛一、木衛二、木衛三、木衛四、土星的衛星土衛六,海王星的衛星海衛一。

木星有四顆,土星有一顆,地球有一顆,海王星有一顆。

海王星質量比天王星大,體積比他小。

月球是衛星中的特例。

直徑超過1000公里的衛星有15顆。

其中土星五顆、木星四顆、天王星四顆、海王星一顆、地球一顆。

結論就來了:木星的大衛星更多,除了月球這個特例,大衛星的數量與行星質量是呈現一定的正線性關係的。

最後是猜測:

木星自身的質量更大,大衛星更多,一定程度上會導致更多的小衛星墜毀,類似於月球對地球系的效果。

土星有更大的光環,遠古時期可能有大規模的衛星碰撞,因此留下了更多的碎片,因此石頭疙瘩級別的小衛星會更多。


學天文的都知道,天文學裡只有數量級是有意義的。

兩個東西數量級差3可以說完全一樣,雖然實際上差了1000倍。

木星才比土星重了不到四倍,一個數量級都沒到,這根本就不是個天文學問題

更何況,2019年10月之前,木星的衛星數量一直比土星多。

太陽系八大行星中誰的衛星最多??

www.sohu.com

2019年10月後,土星多發現了20顆,反超了。

太陽系中衛星最多的行星並非木星,土星新發現20顆衛星17顆逆行_軌道?

www.sohu.com圖標

因為萬有引力定律,行星的質量越大,其衛星數量越多。

這句話對不對呢?當然不對,地球的衛星有三千多——人造的。

只算天然衛星呢?土星那麼大個環,環裏那麼多小天體,都是天然的,一算就上萬。

不算土星環裏的那些,還不是嫌人家小嘛。週期性觀測都做不到,怎麼好意思說是衛星。

地球周圍的空間碎片有兩萬多,大於幾釐米的碎片都有機構在持續追蹤,瞭解的土星環裏的小石塊清楚,但一樣沒升格成衛星。

但尺度10cm的立方體,發到天上就叫立方星,正經的人造衛星。

立方星?

www.smartsatellite.com圖標

歸根結底,還是代表人類的國際天文聯合會(IAU)說了算。

PS:就是這個組織在2003年開除了冥王星的「行星籍」。


提個比較不專業的思路。

其實從天文學角度來講,同為氣態大行星的土木兩星其實質量「差不多」。

所以剩下的偶然因素就更重要了。


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