第268章 轉道

讓華楓沒有想到的是，本以為有機會直接到達地球的第二故鄉，結果，在即將降落的時候，孫行突然出現說：「我們要轉道木星的衛星群，因為目前土衛六各國政要及精英都在其中，為了安全起見，他們被臨時拒絕登錄。」

雖然華楓他們心裏不太開心，但是眼下的情況逼得他們不得不轉道。

在華楓的印象里木星的13個衛星分成三群。其中最靠近木星的一群──木衛五和四個伽利略衛星的軌道偏心率都非常小（≦0.01）﹐軌道面和木星赤道面的交角也都很小（≦05）﹐就是說﹐它們都在木星的赤道面上沿圓形軌道運動﹐這些衛星的軌道面與木星的軌道面的交角大約為2°～4°﹐順行﹐是規則衛星。其餘的衛星都是不規則衛星﹐但又可分為兩群。

離木星稍遠的一群衛星──木衛十三﹑木衛六﹑木衛十﹑木衛七的軌道面和赤道面的交角為24°～29°﹐順行﹐軌道偏心率為0.13～0.21。離木星最遠的一群──木衛十二﹑木衛十一﹑木衛八﹑木衛九的軌道偏心率相當大（0.17～0.38）﹐它們的軌道面與木星赤道面的交角為145°～164°﹐它們都是逆行衛星。有人認為它們可能是被木星俘獲的小行星。

木星的衛星在運行中會發生下列現象﹕木星在太陽照射下﹐背太陽方向有一影錐﹐當木星衛星進入影錐時﹐衛星無法反射太陽光﹐變得不可見了﹐稱為木衛蝕。當木星的衛星進入木星圓面的後面﹐我們從地球上觀測木星衛星的視線便被木星擋住﹐稱為木衛掩。

木星的衛星通過木星圓面的前面﹐從地球看去在木星視圓面上投下一個圓形斑點﹐稱為木衛凌木。當木星某一衛星的影子投在木星視圓面上而它本身又不在木星視圓面上時﹐稱為木衛影凌木。從地球上看去﹐當木星的一個衛星擋住另一個時﹐稱為木衛互掩﹔當一個木衛進入另一木衛的影錐時﹐稱為木衛互蝕。

木星的4顆較大衛星，即伽利略衛星，從內向外排列依次為木衛一（Io）、木衛二（Eu

opa）、木衛三（Ga

ymede）、木衛四（Callisto），它們與木星一起組成了一個小型的「太陽系」。伽利略衛星環繞木星的運動一直受到天文學家的關注。

人們通過不斷的觀測可以改進這些衛星的軌道模型，從而對木星及其周圍的空間環境的深入探測提供必要的支持。最近的幾年間木星和它的衛星將發生多次互掩互食現象。當地球和伽利略衛星處於同一個軌道面時，互掩現象可能發生；類似地，當太陽和伽利略衛星在同一軌道面時，互食現象可能發生。

對於伽利略衛星，這種互掩互食現象每6年發生一次，土星衛星每15年發生一次，天王衛星則每42年才可能發生一次互掩互食現象。

1608年底，伽利略第一次見到望遠鏡，他很快意識到天文學家最需要的是高倍望遠鏡。1609年底，伽利略製造出一台40倍的雙透鏡望遠鏡。這是科學研究中第一台用於天文觀測的望遠鏡。

約翰尼斯·開普勒在一篇論文中描述行星運行軌道，這是伽利略相信波蘭天文學家尼古拉·哥白尼的「日心說」。相信「日心說」是很危險的，因為相信「日心說」，喬納諾·布魯諾被活活地燒死在火刑柱上。伽利略決定使用新望遠鏡，以更準確地繪製行星運行圖，證明哥白尼的「日心說」是正確的。

伽利略運用望遠鏡先觀測月亮。他清晰地看到月亮上高山和山谷凹凸起伏，參差不起的月亮邊緣看起來就向鋸齒刀切割得一樣。

他所觀察到的月亮並不像亞里士多德和托勒密所說得那樣平滑。但是，實力強大的天主教會、歐洲的大學教師和科學家們都對亞里士多德和托勒密的理論深信不疑。通過對月亮表面一夜的觀察，伽利略再次證明亞里士多德的理論是錯誤的。

伽利略曾經證明自由落體運動定律，因為這與亞里士多德的理論相悖，他被從教師職位上解僱。

伽利略觀測的下一個目標是最大的行星——木星，他計劃花幾個月的時間仔細繪製木星運行圖。通過望遠鏡，伽利略觀察到人類從未觀測到的太空，清晰地觀察到木星。令他吃驚的是，他發現幾顆衛星正在圍繞木星旋轉。亞里士多德曾經說過（所有的科學家都這樣認為），宇宙中只有地球有衛星。在隨後的幾天裏，伽利略發現了木星的四顆衛星，它們是地球之外首次發現的衛星。他再次證明亞里士多德的理論是錯誤的。

然而，舊的觀念不會很快消逝。1616年，天主教會禁止伽利略教書，嚴禁他宣揚哥白尼的理論。很多教會的高級頭目拒絕使用望遠鏡觀察太空，聲稱這是魔術師的把戲，衛星只存在於望遠鏡中。

伽利略對教會的警告不屑一顧，最後被宗教審判所召回羅馬，飽受折磨。他被迫收回自己的觀點和發現，還被判處終身監禁。1640年，伽利略去世，去世前他除了說自己的發現是正確的外，沒有說任何別的話。1992年10月——伽利略被誤判376年後，羅馬教會才為他平反昭雪，承認他的科學發現。

四個伽利略衛星的密度隨着同木星的距離的增大而減小﹐這與太陽系中各個行星的密度隨着同太陽的距離而變化的情況十分相似。太陽系中這種情況是由於以原始太陽作為熱源蒸發那些較輕的和易於揮發的物質造成的。波拉克認為同一過程也發生在木星及其衛星系統中﹐只不過是以原始木星作為熱源而已。目前木星輻射出的熱能為它從太陽接收到的熱能的兩倍。而在木星誕生后的頭幾百萬年中﹐木星平均輻射的能量相當於現在太陽所輻射的能量的幾百分之一。

木衛一的表面覆蓋着易蒸發的鈉鹽（可能是通常鹽類的晶體）。木衛二﹑木衛三﹑木衛四的表面除了覆蓋着砂礫土壤和冰霜以外﹐也不同程度地覆蓋着鹽和硫磺。木衛一基本上是岩體結構﹔木衛二的岩體上覆蓋着一個水冰構成的殼。

根據木衛三和木衛四的密度﹐劉易斯認為這兩個衛星中的岩石或矽礦物不超過15%﹐其餘大部分由冰凍的水﹑氨和甲烷構成。R.A.布朗1973年宣佈他在木衛一的發射譜中觀測到鈉氣體的譜線﹐以後其他觀測者也證實了木衛一存在鈉氣體等構成的大氣。

這種大氣在木衛一周圍空間中伸展很悌o遠遠超過其引力所能束縛的範圍。原來﹐木衛一表面覆蓋着揮發性鈉鹽﹐由於陽光加熱﹐鈉就蒸發出來﹐瀰漫在木衛一的運行軌道上﹐構成了一個環狀鈉雲。「先驅者」10號空間探測器還觀測到﹐在木衛一軌道上有一個比鈉雲大得多的氫雲﹐在木衛一的向陽面存在一個廣大的電離層﹐後者的範圍足以同金星和火星的電離層相比。

人們常常把天文學單純理解為把已有的物理定律用以解釋觀測到的天文現象。

其實，由於天體所處的各種奇特狀態提供了大量地面上無法實現的物理狀態，因此，大量的天文觀測結果實際上為建立新的物理定律提供了觀測事實，如牛頓的萬有引力公式的建立就是依據的開普勒關於行星運動的三定律。與相對論的建立有關的光行差現象也是首先在天文觀測中發現的。

現代物理學中的一個重要常數，也是在1676年，由法國天文學家羅默從對木衛一的觀測中得到的。從對光傳播所作的一切觀測中知道，光速是十分巨大的.伽里略試圖用燈光信號來測量這個速度,但沒有成功，因為光通過地面上的距離只用極短的時間。因此要想成功地進行這種測量，只有利用天文空間中天體之間的巨大距離。

每當衛星進入木星的影子裏時，就發生衛星食。如果木星上有一個觀測者，他認為每隔一段時間t，就出現一次衛星食，t等於衛星繞木星轉一圈的時間。如果L為木星到地球的距離，那麼，這個信號要經過一段時間L/c后才能到達地球。

如果令l表示在衛星轉一圈的時間裏距離L的改變數，那麼在地球上的觀測者看來，每相鄰兩次衛星食之間的時間間隔就稍有不同，而為t+l/c.因此從地球上看到的衛星食周期就要比從木星上看到的真正周期長些或短些，這要看距離L是增加還是減小而定，從地球上觀測時，衛星轉

圈所需的時間等於t

=Nt+l

/C上式中I

是在衛星轉

圈的時間裏距離L的總改變數。

這裏有兩個未知量t和c，它們可以根據兩個適當選擇的觀測來確定。首先，地球和木星之間的距離L經過一定時間t

。后又相距同樣遠。我們可以估計一下這個時間間隔t

。內發生的衛星食數N。因木星運動得比較慢，所以可以近似認為僅取決於地球的軌道位置，故可把t

。取為地球繞太陽公轉一圈所需的時間，即一年。由此可求出t。

其次，我們從地球和木星相距最近時的那個位置開始，數一下半年時間內發生衛星食的數目N'，此時l'N等於地球的公轉軌道直徑（即1個天文單位約3×108公里）。我們由此可計算t'N=N't+l'N/c。通過觀測得到延遲時間t'N-N't為17分即約1000秒，由此得到C=300000公里/秒，它十分接近光速的精確值。

1727年布拉德萊發現。因光速有限而引起的另一效應——光行差現象。即所有恆星似乎在作一種共同的周年運動，它顯然與地球繞日運動相對應。從粒子的觀點來看很容易理解這一現象。如果地球是靜止不動的，則為了觀測一個天體，我們必須將望遠鏡鏡頭直接對準該天體，相反，如果地球正在向右運動，則望遠鏡鏡頭必須b所示那樣傾斜一個角度。有關光的傳播性質的研究導致了日後狹義相對論的出現。

據當初美國天文學家公佈的消息稱，太陽系中擁有最多衛星的行星木星被發現還有2顆新衛星，這2顆衛星是由美國卡內基研究所的謝柏德在2011年9月觀測時發現的。

據介紹，這2顆新衛星的直徑只有1到2公里，比月球還小，形狀不規則，其中一顆距離木星約2000多公里，公轉一圈約582天。另一顆距離木星約2300多公里，公轉一圈約725天。

科學家表示，木星的66顆衛星中，有52顆繞木星公轉的方向，和木星自轉方向相反，而且大多位於較遠的外圍區域，因此，科學家推斷這些衛星是被木星重力捕獲的彗星或小行星，不是木星的原生衛星。