如果地球有環，會是什麼模樣？

新浪科技訊北京時間9月28日消息，據國外媒體報道，土星（Saturn）以古希臘神祗命名，它的環狀結構更是使其頗具王者氣息。土星環幾乎全部由大大小小的冰塊構成，直徑達數十萬公里。這也是土星最引人入迷的一項特徵，自伽利略1610年用望遠鏡發現它們以來，這些大大小小的土星環便一直令人類着迷不已。

假如地球也有環，又會是什麼樣子呢？爲解答這一問題，太空與科幻插畫師羅恩•米勒特意製作了一些令人驚歎的圖片，描繪了地球如果有與土星同比例的環狀結構、天空可能呈現的模樣。

這些環最穩定的位置將是環繞赤道一圈，因此環的外觀也會隨着緯度高低有所變化。例如在赤道附近，你只能看到環的最內側，彷彿一條細線從地平線上直直升起。而在北極圈附近看去，這些環猶如地平線上方聳起的一座高峯。在溫帶地區，這些環的形狀則像一座巨大的拱門，從天空的一端跨到另一端。

這些亮晶晶的環不會像太陽一樣升起或落下，而是會永遠待在天空中的同一個位置。無論晝夜，人們都能看見這些巨大的“地標”。

明亮的岩石

地球如果有環，有一點將與土星環截然不同：地球的環中不會有冰塊。因爲地球到太陽的距離比土星近得多，就算環中有冰，也會在太陽輻射的作用下融化殆盡。

不過，就算地球的環全部由岩石構成，看上去也不會黑乎乎一片。月岩大部分都是灰色的，月球表面對光線的反射率也只有12%左右，但哥倫比亞大學天體生物學系主任卡列布•沙夫指出：“由於有大量光線落到月球表面，並且月球離我們很近，因此滿月看上去也十分明亮。”

地球的環可能有多亮呢？“抵達地球大氣層頂部的陽光量約爲每平米1300瓦特，”沙夫指出，“哪怕地球的環只能反射其中10%的光線，每平米反射的光量也相當於一隻130瓦的燈泡了。”

比月球更近

這些環距離地球會多近呢？會干擾飛機飛行嗎？

據大氣科學研究大學聯盟（UCAR）指出，地球如果有環，最近只能觸及到大氣層中的“熱層”上方，距地面約1000公里。而商用飛機一般最高只能飛到11公里，問題應該不大。（我們過會兒再討論衛星和太空旅行。）此外，大氣的拖曳作用會將高度過低的物體進一步下拉，這樣一來，這些岩石就會在下落過程中燃燒殆盡。

那這些環最遠又能延伸到哪裏呢？任何圍繞地球旋轉的物體一旦近到一定程度（即洛希極限），就會在地球引力的作用下分崩離析，成爲地球岩石環的一部分。例如，一個像月球那麼大的天體一旦進入地球方圓11850公里之內，就會發生解體，形成一圈圍繞地球的環。

總而言之，地球外環到地球的距離甚至可能比月球還要近。

一個環還是多個環？一個衛星還是多個衛星？

地球會只有一個環還是多個環，要取決於地球是否有所謂的“牧羊衛星”，即分佈在各個環之間的小型衛星，它們可以在環與環之間“劃清界限”、將顆粒物限定在某個環內，就像牧羊犬看住羊羣、防止走散一樣。土星環中分佈着多個牧羊衛星，比如土衛十六（Prometheus）。如果地球環中也有牧羊衛星，看上去也許好似點綴在環邊的一顆顆閃亮的珍珠。

沙夫指出，如果地球仍像現在這樣、有一顆這麼大的衛星的話，就不太可能擁有持久的環，因爲月球對地球的引力產生的潮汐作用也許會對環造成影響，使之分崩離析。

暗影降臨

根據時間、季節和緯度的不同，地球的影子也許會投射在環上，看上去呈橢圓形，“並且會隨着時間的推移不斷移動。”（就像你的影子都比你的實際身高要長一樣，地球的影子看上去也是橢圓形、而不是圓形的。）

在春分和秋分時，太陽與環處於同一平面。此時從地球的中緯度地區看去，地球的影子在環上所佔的面積將達到最大，將大部分環都籠罩在黑暗之中。而在赤道上看去，環似乎將太陽一分爲二，整個世界會顯得一半明亮、一半黑暗。

反過來，環也會在地球上投下陰影。在北半球的夏季和南半球的冬季，環的影子都會落在南半球，反過來則會落在北半球。這意味着，兩個半球的冬季都將變得比現在更冷、更難熬。但與此同時，環反射的光線又可能增加地球接收到的總光量，“導致氣候變化更加難以捉摸。”

相關神話

既然這座巨大的“宇宙地標”永遠不會改變在天空中的位置，這些環必將在神話故事中扮演重要角色。在中緯度地區，由於環的形狀像一座拱門，也許會被人們想象成連接天堂與地球之間的橋樑。

由於環的模樣會隨着緯度變化，人們對它們的解讀或許也會有所不同。既然地球上的戰爭往往源自宗教教義的分歧，當古人開始周遊世界、發現環的模樣會不斷變化時，不知他們又會作何反應呢？

這些環也很可能引誘人們四處漫遊。由於環的形狀像一座拱門，也許有人會想去看看“拱門”落地之處，就像有人想看彩虹的盡頭是什麼一樣。

沙夫還指出，在地球落在環上的影子的邊緣處，也許會顯露出血紅色等特殊的色彩。“人們肯定會針對這一點編出各式各樣的神話故事。”

此外，在特定的緯度和季節，太陽的運動軌跡也許會從環背後穿過。構成環的顆粒物可能會使陽光發生散射，使太陽看上去霧濛濛的。“太陽從環背後穿過這一現象也許會被某個文明賦予一定的宗教意義，光是想象這一點就很有趣了。”沙夫表示。

航海家的指路儀

這些環也許還能爲導航提供巨大的幫助，爲旅行、探索、貿易、移民和入侵等活動提供支持。

例如，千百年來，水手們一旦開始在海上航行、看不見陸地的蹤影，就難以準確判斷自己所在位置的經緯度了。他們會設法利用天文學來判斷緯度，比如在白天觀察太陽的高度、在夜間觀察北極星或南十字星的高度等等。但要想準確計算出所在經度，則困難得多。

假如地球有環，也許能從多個方面幫助航海家們估算經度。例如，牧羊衛星會沿着規律的軌道圍繞地球運轉，就像鐘錶上的指針一樣。土星環上分佈着若干神祕的“輻條”，也許與土星磁場有關。假如地球環上也有這類輻條，就可以起到錶盤上時間標記的作用了。地球影子在環上的移動也可以起到計時作用。“有了這些環，你就擁有了一套精密的計時系統。”沙夫指出。

環與太空

從理論上來說，衛星和航天器也許會在環的下方運行，具體取決於環所在的位置。例如，國際空間站位於地表上方400公里處，也許會位於環的下方。而地球同步衛星的高度爲地表上方35786公里，可能會遠遠超出環的高度。不過，這些環可能會分散赤道上方的衛星和航天器發出的無線電信號，對它們的作用造成限制。

另外，這些環還可能對天文學造成干擾，阻擋在地面上觀察夜空的人的視野。這也許會限制科學家對宇宙關鍵細節的瞭解，比如其它星系的存在、以及宇宙在不斷膨脹等等。

火星環與地球環

巖質星球擁有環的可能性有多大呢？此前有研究發現，火衛一之前也許一度是以火星環的形式存在的。而隨着火衛一距離火星越來越近，再過數百萬年，它也許會被撕裂開來、再度變成火星環。

地球可能也有過環。我們的地球誕生於約45億年前，並且此前研究顯示，月球是在此不久後形成的。關於月球的起源，最盛行的一種解釋是，月球是兩顆原行星相撞的產物。其中一顆是剛剛誕生的地球，另一顆則是一塊火星那麼大的岩石，名叫“忒伊亞”（Theia，古希臘神話中的月球之母）。這次撞擊產生的碎片也許在地球周圍形成了一個環，不過最終逐漸合併成了月球的一部分。

也就是說，雖然“地球有環”聽上去是個奇妙的幻想，但在遙遠的過去，至少有那麼一段時間，這個幻想也許曾短暫地成真過。（葉子）