第268章 转道

    让华枫没有想到的是，本以为有机会直接到达地球的第二故乡，结果，在即将降落的时候，孙行突然出现说：“我们要转道木星的卫星群，因为目前土卫六各国政要及精英都在其中，为了安全起见，他们被临时拒绝登录。”

    虽然华枫他们心里不太开心，但是眼下的情况逼得他们不得不转道。

    在华枫的印象里木星的13个卫星分成三群。其中最靠近木星的一群──木卫五和四个伽利略卫星的轨道偏心率都非常小（≦0.01）﹐轨道面和木星赤道面的交角也都很小（≦05）﹐就是说﹐它们都在木星的赤道面上沿圆形轨道运动﹐这些卫星的轨道面与木星的轨道面的交角大约为2°～4°﹐顺行﹐是规则卫星。其余的卫星都是不规则卫星﹐但又可分为两群。

    离木星稍远的一群卫星──木卫十三﹑木卫六﹑木卫十﹑木卫七的轨道面和赤道面的交角为24°～29°﹐顺行﹐轨道偏心率为0.13～0.21。离木星最远的一群──木卫十二﹑木卫十一﹑木卫八﹑木卫九的轨道偏心率相当大（0.17～0.38）﹐它们的轨道面与木星赤道面的交角为145°～164°﹐它们都是逆行卫星。有人认为它们可能是被木星俘获的小行星。

    木星的卫星在运行中会发生下列现象﹕木星在太阳照射下﹐背太阳方向有一影锥﹐当木星卫星进入影锥时﹐卫星无法反射太阳光﹐变得不可见了﹐称为木卫蚀。当木星的卫星进入木星圆面的后面﹐我们从地球上观测木星卫星的视线便被木星挡住﹐称为木卫掩。

    木星的卫星通过木星圆面的前面﹐从地球看去在木星视圆面上投下一个圆形斑点﹐称为木卫凌木。当木星某一卫星的影子投在木星视圆面上而它本身又不在木星视圆面上时﹐称为木卫影凌木。从地球上看去﹐当木星的一个卫星挡住另一个时﹐称为木卫互掩﹔当一个木卫进入另一木卫的影锥时﹐称为木卫互蚀。

    木星的4颗较大卫星，即伽利略卫星，从内向外排列依次为木卫一（Io）、木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）、木卫四（Callisto），它们与木星一起组成了一个小型的“太阳系”。伽利略卫星环绕木星的运动一直受到天文学家的关注。

    人们通过不断的观测可以改进这些卫星的轨道模型，从而对木星及其周围的空间环境的深入探测提供必要的支持。最近的几年间木星和它的卫星将发生多次互掩互食现象。当地球和伽利略卫星处于同一个轨道面时，互掩现象可能发生；类似地，当太阳和伽利略卫星在同一轨道面时，互食现象可能发生。

    对于伽利略卫星，这种互掩互食现象每6年发生一次，土星卫星每15年发生一次，天王卫星则每42年才可能发生一次互掩互食现象。

    1608年底，伽利略第一次见到望远镜，他很快意识到天文学家最需要的是高倍望远镜。1609年底，伽利略制造出一台40倍的双透镜望远镜。这是科学研究中第一台用于天文观测的望远镜。

    约翰尼斯·开普勒在一篇论文中描述行星运行轨道，这是伽利略相信波兰天文学家尼古拉·哥白尼的“日心说”。相信“日心说”是很危险的，因为相信“日心说”，乔纳诺·布鲁诺被活活地烧死在火刑柱上。伽利略决定使用新望远镜，以更准确地绘制行星运行图，证明哥白尼的“日心说”是正确的。

    伽利略运用望远镜先观测月亮。他清晰地看到月亮上高山和山谷凹凸起伏，参差不起的月亮边缘看起来就向锯齿刀切割得一样。

    他所观察到的月亮并不像亚里士多德和托勒密所说得那样平滑。但是，实力强大的天主教会、欧洲的大学教师和科学家们都对亚里士多德和托勒密的理论深信不疑。通过对月亮表面一夜的观察，伽利略再次证明亚里士多德的理论是错误的。

    伽利略曾经证明自由落体运动定律，因为这与亚里士多德的理论相悖，他被从教师职位上解雇。

    伽利略观测的下一个目标是最大的行星——木星，他计划花几个月的时间仔细绘制木星运行图。通过望远镜，伽利略观察到人类从未观测到的太空，清晰地观察到木星。令他吃惊的是，他发现几颗卫星正在围绕木星旋转。亚里士多德曾经说过（所有的科学家都这样认为），宇宙中只有地球有卫星。在随后的几天里，伽利略发现了木星的四颗卫星，它们是地球之外首次发现的卫星。他再次证明亚里士多德的理论是错误的。

    然而，旧的观念不会很快消逝。1616年，天主教会禁止伽利略教书，严禁他宣扬哥白尼的理论。很多教会的高级头目拒绝使用望远镜观察太空，声称这是魔术师的把戏，卫星只存在于望远镜中。

    伽利略对教会的警告不屑一顾，最后被宗教审判所召回罗马，饱受折磨。他被迫收回自己的观点和发现，还被判处终身监禁。1640年，伽利略去世，去世前他除了说自己的发现是正确的外，没有说任何别的话。1992年10月——伽利略被误判376年后，罗马教会才为他平反昭雪，承认他的科学发现。

    四个伽利略卫星的密度随着同木星的距离的增大而减小﹐这与太阳系中各个行星的密度随着同太阳的距离而变化的情况十分相似。太阳系中这种情况是由于以原始太阳作为热源蒸发那些较轻的和易于挥发的物质造成的。波拉克认为同一过程也发生在木星及其卫星系统中﹐只不过是以原始木星作为热源而已。目前木星辐射出的热能为它从太阳接收到的热能的两倍。而在木星诞生后的头几百万年中﹐木星平均辐射的能量相当于现在太阳所辐射的能量的几百分之一。

    木卫一的表面覆盖着易蒸发的钠盐（可能是通常盐类的晶体）。木卫二﹑木卫三﹑木卫四的表面除了覆盖着砂砾土壤和冰霜以外﹐也不同程度地覆盖着盐和硫磺。木卫一基本上是岩体结构﹔木卫二的岩体上覆盖着一个水冰构成的壳。

    根据木卫三和木卫四的密度﹐刘易斯认为这两个卫星中的岩石或硅矿物不超过15%﹐其余大部分由冰冻的水﹑氨和甲烷构成。R.A.布朗1973年宣布他在木卫一的发射谱中观测到钠气体的谱线﹐以后其他观测者也证实了木卫一存在钠气体等构成的大气。

    这种大气在木卫一周围空间中伸展很悌o远远超过其引力所能束缚的范围。原来﹐木卫一表面覆盖着挥发性钠盐﹐由于阳光加热﹐钠就蒸发出来﹐弥漫在木卫一的运行轨道上﹐构成了一个环状钠云。“先驱者”10号空间探测器还观测到﹐在木卫一轨道上有一个比钠云大得多的氢云﹐在木卫一的向阳面存在一个广大的电离层﹐后者的范围足以同金星和火星的电离层相比。

    人们常常把天文学单纯理解为把已有的物理定律用以解释观测到的天文现象。

    其实，由于天体所处的各种奇特状态提供了大量地面上无法实现的物理状态，因此，大量的天文观测结果实际上为建立新的物理定律提供了观测事实，如牛顿的万有引力公式的建立就是依据的开普勒关于行星运动的三定律。与相对论的建立有关的光行差现象也是首先在天文观测中发现的。

    现代物理学中的一个重要常数，也是在1676年，由法国天文学家罗默从对木卫一的观测中得到的。从对光传播所作的一切观测中知道，光速是十分巨大的.伽里略试图用灯光信号来测量这个速度,但没有成功，因为光通过地面上的距离只用极短的时间。因此要想成功地进行这种测量，只有利用天文空间中天体之间的巨大距离。

    每当卫星进入木星的影子里时，就发生卫星食。如果木星上有一个观测者，他认为每隔一段时间t，就出现一次卫星食，t等于卫星绕木星转一圈的时间。如果L为木星到地球的距离，那么，这个信号要经过一段时间L/c后才能到达地球。

    如果令l表示在卫星转一圈的时间里距离L的改变量，那么在地球上的观测者看来，每相邻两次卫星食之间的时间间隔就稍有不同，而为t+l/c.因此从地球上看到的卫星食周期就要比从木星上看到的真正周期长些或短些，这要看距离L是增加还是减小而定，从地球上观测时，卫星转n圈所需的时间等于tn=Nt+ln/C 上式中In是在卫 星转n圈的时间里距离L的总改变量。

    这里有两个未知量t和c，它们可以根据两个适当选择的观测来确定。首先，地球和木星之间的距离L经过一定时间tn。后又相距同样远。我们可以估计一下这个时间间隔tn。内发生的卫星食数N。因木星运动得比较慢，所以可以近似认为仅取决于地球的轨道位置，故可把tn。取为地球绕太阳公转一圈所需的时间，即一年。由此可求出t。

    其次，我们从地球和木星相距最近时的那个位置开始，数一下半年时间内发生卫星食的数目N'，此时l'N等于地球的公转轨道直径（即1个天文单位约3×108公里）。我们由此可计算t'N=N't+l'N/c。通过观测得到延迟时间t'N-N't为17分即约1000秒，由此得到C=公里/秒，它十分接近光速的精确值。

    1727年布拉德莱发现。因光速有限而引起的另一效应——光行差现象。即所有恒星似乎在作一种共同的周年运动，它显然与地球绕日运动相对应。从粒子的观点来看很容易理解这一现象。如果地球是静止不动的，则为了观测一个天体，我们必须将望远镜镜头直接对准该天体，相反，如果地球正在向右运动，则望远镜镜头必须b所示那样倾斜一个角度。有关光的传播性质的研究导致了日后狭义相对论的出现。

    据当初美国天文学家公布的消息称，太阳系中拥有最多卫星的行星木星被发现还有2颗新卫星，这2颗卫星是由美国卡内基研究所的谢柏德在2011年9月观测时发现的。

    据介绍，这2颗新卫星的直径只有1到2公里，比月球还小，形状不规则，其中一颗距离木星约2000多公里，公转一圈约582天。另一颗距离木星约2300多公里，公转一圈约725天。

    科学家表示，木星的66颗卫星中，有52颗绕木星公转的方向，和木星自转方向相反，而且大多位于较远的外围区域，因此，科学家推断这些卫星是被木星重力捕获的彗星或小行星，不是木星的原生卫星。