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这4颗明亮的卫星在环绕木星旋转时有许多很有趣的现象，我们可以用小型的望远镜观测到。这就是它们的“蚀”和“凌”。当然木星也和其他不透明体一样是有影子的。这些卫星环绕木星在经过木星那一边的途中几乎是必定要从阴影中经过的（木卫四和更远的卫星有时是例外）。当一颗卫星进阴影的时候，它将渐渐暗淡，终至于完全消失。
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因为同样的原因，当这些卫星绕到木星这一边时，往往会从木星圆面上经过。一般定律是，当一颗卫星刚开始侵犯木星时，它看来比木星更亮——这是因为木星的边上较暗。可是当接近了中央部分时，看起来则又没有后面背景亮了。当然这不是因为卫星的亮度有变化，只是因为木星的中央部分比边界更明亮——这一层我们已经提到过了。
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同样有趣的是卫星的影子，在这种情形下常可见到这些影子投射在木星上，看来像一粒黑点伴随着卫星经过。
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木星卫星的种种现象（包括它们以及它们影子的“凌星”）都在航海历书中有预报，因此一个观测者可以很清楚地知道何时能观测到“星食”或“凌星”。
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那4颗最早发现的卫星中最内一颗的食约在不到两天内发生一次。一个在地球上未知区域内的观测者可借其时刻来判定当地的经度。他要先把自己的表与地方时的误差纠正——这是一种简单的天文观测方法，凡天文学家和航海家都熟悉的。然后，他把他所观测到卫星凌木（或者是食）的确切时刻与历书中预告的格林威治标准时比较一下。依照我们在本书“时间与经度”一章中所说的方法，就可依此差异得出当地的经度了。
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但这方法并不十分精确。这种观测方法，其误差约为1分钟，或者说在赤道上有约24千米的误差。
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木星的光环
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木星光环的发现纯属意外，只是由于“旅行者”1号的两位科学家一再坚持探测器在航行10亿千米后，应该顺路去看一下木星是否有光环存在，于是意外地发现了木星的光环。后来地面上的望远镜也拍摄到了它们。木星的光环较暗（反照率为0.05），它由许多粒状的岩石材料组成。由于大气层和磁场的作用，木星光环中的粒子可能并不稳定地存在。这样一来，如果光环要保持形状，它们要被不停地补充粒子。两颗处在光环中公转的小卫星——木卫十六和木卫十七显然是光环资源的最佳候选处。
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通俗天文学：和大师一起与宇宙对话（全彩四色珍藏版） [:1700937111]
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第七章 土星及其系统
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土星在大小和质量两方面都是行星中仅次于木星的。它在29.5年的时间中环绕太阳一周。当这颗行星可以看见时，观测者也大半不难认出它来，一则因为它的光微带红色，二则因为它的光是固定的，不像它周围的恒星一样闪烁。
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虽然土星远不如木星明亮，但它那巨大的光环却使它成为太阳系中最漂亮的一个。虽然别的不少行星也拥有光环，但是像土星那样美丽而巨大的光环却是独一无二的。早期用望远镜的观测者曾经认为土星的光环是一个谜。在伽利略看来它们好像是土星两面的把手，但过了一两年后他却又看不到它们了。我们现在知道这是因为土星在轨道中运动，这些光环的边恰好冲着我们，竟然薄得连望远镜也看不到了。可是这“把手”的突然消失使得那位伟大的科学家大惑不解，据说他怕自己受了什么幻象的欺骗，于是竟停止了观测土星。后来他年纪渐老，把继续观测的工作委托给别人。不久这两面的把手又出现了，可是还无法研究出它们究竟是什么。过了40多年后，这谜才由天文学家兼物理学家的惠更斯解答了，他说明这颗行星周围有很薄的平面光环并不与之接触，却与黄道倾斜。
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土星的物理结构
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土星的物理的构成跟它的邻居木星有很多的相似点。它们也同样以密度之小而引起人的注意，土星的密度甚至比水的还小。还有一点相近的是自转迅速，土星绕轴自转一周约需10小时14分，比木星自转周期略多一点。土星表面也好像为云状物所变幻，很像木星，但较暗弱，因此不能看得同样清楚。
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我们说过的关于木星密度之小的大概起因的话也可同样用在土星上。大概是这颗行星有一个较小但质量较大的中心核，周围被极厚的大气蒙蔽，而我们所见的只是这大气的外层而已。
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土星光环的各种变化
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巴黎天文台（Paris Observatory）创立于1666年，是路易十四（Louis XIV）王朝时期法国一大科学部门。卡西尼就是在那儿发现了土星光环的环缝，知道了光环实际分为两道，一道在外一道在内，却同在一平面上。外层光环似乎又可以一分为二，发现这一道缝的是恩克（Encke），因此叫做恩克环缝。它绝没有卡西尼环缝那样清晰，只是一道轻影而已。
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为了把土星光环的各种变化状态表示清楚，我们先画一幅假如我们能够垂直地看它们（这是万办不到的）时的形状。在图47中我们先要注意卡西尼环缝，它把光环一分为二，一内一外，外环较窄。于是在外环上我们又看到那较模糊的恩克环缝，这应该是比前者更模糊更难看清的。内环上我们注意到它的内侧渐渐暗淡，有一道灰暗的边叫做“土星暗环”（crapering）。这是哈佛天文台的邦德（Bond）第一个描绘出来的，许久以来这都被认为是另外独立的一道光环。但细心的观测却证明图48土星光环平面的方向不变并非如此。这道暗环只是连接着外面的环，而外面的环也只渐渐漂移到这道环上去。
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图47 土星光环详图
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图48 土星光环平面的方向不变
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土星光环向土星轨道平面倾斜约27度，并且当土星绕太阳作公转时仍保持着在空间中的方向不变。这种情形可在图48中见到，这图表示土星绕太阳轨道的远观。当土星在A点时，太阳光照在光环的北方（上方）。7年以后，土星到B点，光环的边向着太阳。过B点以后，太阳光照又到了南方（下方），偏斜度逐渐增加直到土星达到C点，那时偏斜最大，约有27度。以后光环对太阳方面的倾侧逐渐减小，等到了D点时，光环的边缘又对着太阳了。从D点到A点再到B点，太阳光又重新回到了北方。
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比起土星来，地球离太阳简直太近了，竟使我们观测土星光环时差不多和从太阳上望去一样。有15年的时间我们可以看见光环的北面，在这时期的第7个年头，我们可以看到它在最大角度上。年复一年过去，角度就越来越小，光环也开始以边的方向对着我们，最后竟缩成一道横过土星的线，最后完全消失不见。以后又渐渐展开，开始展现光环的南面，再过15年再合上——如此周而复始30年一轮回。
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