几千年来，人类被夜空中的月亮深深震撼。对于许多古老的文化而言，它代表了神，其周期被赋予了神圣的意义。古典时期和中世纪时期，月球被认为是一个环绕地球的天体，就像当时其他已知的行星（水星，金星，火星，木星和土星）一样。
图解：太阳系部分卫星较诸地球大小图
然而，1610年，天文学家伽利略将望远镜指向木星，并注意到木星周围的“四颗运动的天体”时，我们对卫星的理解发生了革命性变化。从此，天文学家开始认识到，除了地球以外行星也可以有自己的卫星——在某些情况下，甚至有几十个或更多。那么太阳系中有到底有多少个卫星？
事实上，回答这个问题需要先澄清一点。如果我们谈论的是已经确认的任何一颗绕太阳系运行的卫星（即与IAU在2006年采用的定义一致的那些卫星），那么我们可以说目前已知的卫星有173颗。然而，如果我们把标准放低到矮行星的环绕卫星，那么这个数字会攀升至182。
图解:按比例显示的卫星，太阳系的几颗小行星和彗星。图片来源：Antonio Ciccolella
然而，在太阳系中超过200颗小行星卫星已经被观测到（截至2012年1月）。这包括小行星带中带有卫星的的76个已知物体，四个木星的特洛伊卫星，39个近地天体（其中两个有两颗卫星），14个火星穿越者和84个海王星外天体的自然卫星。在土星环内观察到大约150个小天体。如果我们把所有这些都包括在内，那么我们可以说太阳系有545颗已知卫星。
内太阳系：
内太阳系的行星——水星，金星，地球和火星——都是陆地行星，这意味着它们由硅酸盐岩，以及不同于金属地核、硅酸盐地幔和地壳的矿物质组成。由于多种原因，太阳系的这个区域内几乎没有卫星。
总而言之，在内太阳系，只有三颗自然卫星绕行星——地球和火星的轨道运行。虽然科学家在理论上推断过去水星和金星周围有卫星，但人们相信这些卫星在行星表面容易受到影响。这种卫星稀疏的原因与太阳的引力影响有很大关系。
水星和金星都太靠近太阳（就水星而言其引力太弱）而无法捕获一个过往的物体或者把它固定在轨道上的碎片环上，随着时间的推移合并形成卫星。地球和火星能够保留卫星，主要是因为它们位于内行星的最外层。
地球只有一颗天然卫星——我们所熟悉的月球，平均半径为1737千米，质量为7.3477×10^22千克，是地球大小的0.273倍，质量的0.0123倍，这对于卫星来说是相当大的。它也是我们太阳系中第二大密度的卫星（在木卫一之后），平均密度为3.3464 g /cm3。
有人提出了月球形成的几种理论。今天流行的假设是地月系统是由大约45亿年前刚形成的原始地球，和火星大小的物体（名为忒伊亚(行星)）撞击而形成的。这次撞击将两种物体的物质炸成轨道，最终聚集形成月球。
图解：行星大碰撞
与此同时，火星有两个卫星——火卫一和火卫二。就像我们自己的月球一样，两个卫星都与火星潮汐锁定，因此它们始终只有一面朝向火星。与我们的月亮相比，它们在外观上比较粗糙，更像小行星，并且也小得多。因此，流行的理论认为它们曾经是被木星引力踢出主带的小行星，然后被火星所捕获。
较大的卫星是火卫一，其名字来自希腊语，意思是“恐惧”（即恐惧症）。火卫一的直径仅为22.7公里，其轨道比火卫二更接近火星。与月球——在离地球384,403公里的轨道上运行——相比，火卫一的轨道平均距火星仅9,377公里。
图解:火卫一和火卫二，由火星侦察轨道器拍摄。图片来源：NASA
火星的第二个卫星是火卫二，名字来源于希腊语中的恐慌。它更小，仅有12.6公里宽，而且形状也不规则。它的轨道离火星更远，距离为23,460公里，这意味着火卫二需要30.35小时才能绕火星一周。
这三个卫星是在内太阳系内发现的全部卫星（至少按传统的定义）。但是向外看，我们发现这真的只是冰山一角。想想吧，我们曾认为月亮是同类中唯一的一个！
外太阳系：
在小行星带（和冰霜线）之外，情况就非常不同了。在太阳系的这个区域，每个星球都有一个庞大的卫星系统；木星和土星的卫星甚至达到数百。到目前为止，共有170颗卫星被确认在外围行星轨道上运行，同时还有数百颗绕小型天体和小行星运行。
由于巨大的尺寸，质量和引力，相比其他行星，木星拥有太阳系中最多的卫星。目前，木星系包括67个已知的卫星，但据估计它可能有多达200个卫星和小型卫星（其中大部分尚未得到确认和分类）。
四个最大的木星卫星被称为伽利略卫星（以其发现者伽利略命名）。它们包括：我们太阳系中火山活动最频繁的天体木卫一；被怀疑有大量的地下海洋木卫二；太阳系中最大的卫星木卫三和也被认为有一个地下海洋，并具有太阳系中一些最古老的表面物质的木卫四，
图解:木星和伽利略卫星的图示。图片来源：NASA
然后是内部组（或木卫五组），由四个小卫星组成，直径小于200千米，轨道半径小于200,000千米，轨道倾角小于半度。这些群体包括木卫十六，木卫十五和木卫十四。还有一些尚未被看见的内部小卫星，这些卫星还能补充和维持木星的微弱环形系统。
木星还有一系列不规则卫星，比其他卫星小得多，并且轨道更远、更偏心。这些卫星按轨道和构成的相似性被分为多个家族，人们认为这很大程度上是由木星引力捕获的大型天体碰撞造成的。
与木星相似，土星至少有150颗卫星和小卫星，但只有53颗被赋予正式名称。其中34个直径小于10千米，另外14个直径小于10至50千米。然而，它的一些内部和外部卫星相当大，从250到5000多公里不等。
传统上，大多数土星的卫星都以希腊神话中的巨人命名，并根据它们的大小，轨道和与土星的接近程度进行分组。最里面的卫星和正规卫星都有小的轨道倾角、偏心率和前进轨道。与此同时，最外层的不规则卫星的轨道半径为数百万公里，轨道周期持续数年，并在逆行轨道上运动。
图解:土星（左下）和一些卫星的拼贴画：土卫六, 土卫二, 土卫四, 土卫五 和土卫十二。图片来源：NASA / JPL /空间科学研究所
在E环内轨道运行的内部大卫星包括较大的土卫一土卫二，土卫三和土卫四。这些卫星都是由水冰组成的，一般认为它们包括岩石核心和冰质的地幔和地壳。在土星E环之外运行的大卫星在成分上与内部卫星相似——即主要由冰水和岩石组成。
土卫六的直径为5150千米，质量为1,350×10^20千克，是土星最大的卫星，占其轨道质量的96％以上。土卫六也是唯一拥有自己大气层的大型卫星，其大气冰冷、浓厚，主要由氮气和少量甲烷组成。科学家们还注意到高层大气中存在多环芳烃以及甲烷冰晶。
土卫六的表面由于持续的大气雾而难以观察，仅显示出一些撞击坑，低温火山，以及显然由潮汐风形成的纵向沙丘场。土卫六也是太阳系中除了地球以外唯一在表面有液体的物体，这些液体在土卫六的北极和南极地区以甲烷-乙烷湖的形式存在。
天王星有27颗已知的卫星，分为大卫星，内卫星和不规则卫星（与其他气体巨星类似）。天王星的最大卫星按大小顺序分别是天卫五, 天卫一, 天卫二, 天卫四和天卫三。这些卫星的直径和质量范围从天卫五的472 km和6.7 x 10^19 kg到天卫三的1578 km和3.5 x 10^21 kg。这些卫星中的每一个都特别暗，具有低键合力和几何反照率。 天卫一是最亮的，天卫二是最暗的。
图解：天王星卫星的剪辑（从左到右） – 天卫一，照片来源：NASA
天王星的所有大卫星都被认为是在天王星形成后，周围存在的吸积盘中形成的，或者是在其历史早期遭受的巨大冲击所造成的。每个大卫星都是由大致相等数量的岩石和冰组成，除了主要由冰构成的天卫五。
冰成分可能包括氨和二氧化碳，而岩石物质被认为是由碳质物质组成的，包括有机化合物(类似于小行星和彗星)组成的。这些成分被认为是分开的，冰冷的地幔围绕岩石核心。
海王星拥有14颗已知的卫星，其中一颗卫星以希腊和罗马神的名字命名（除了S/2004 N 1，目前尚未命名）。这些卫星根据其轨道和距海王星的距离分为两组——规则卫星和不规则卫星。海王星的规则卫星——海卫三,海卫四, 海卫五, 海卫六, 海卫七, S/2004 N 1, 以及海卫八——是那些离海王星最近并且沿着位于海王星赤道平面的圆形轨道运行的天体。
海王星的不规则卫星由行星剩余的卫星（包括海卫一）组成。它们的轨道远离海王星，倾斜、偏心且经常逆行。唯一的例外是海卫一，它的轨道接近行星，沿着一个圆形的轨道运行，尽管它是逆行的和倾斜的。
图解：海卫一的全球色彩马赛克，由旅行者2号于1989年拍摄。图片来源：NASA / JPL / USGS
按照与行星的距离，不规则的卫星是海卫一，海卫二，海卫九，海卫十一，海卫十二，海卫十三和海卫十——一组包括顺行和逆行天体的卫星。除了海卫一和h海卫二之外，海王星的不规则卫星与其他巨行星的卫星类似，据信是被海王星引力捕获的。
海卫一的平均直径约为2700 km（mi），质量为214080±520 x 10^17 kg，是海王星最大的卫星，也是唯一一个足以达到流体静力平衡（即球形）的卫星。它距离海王星354,759公里，位于行星的内外卫星之间。
这些卫星占据了太阳系中天然卫星中最大的部分。然而，由于我们对仪器的不断进行探索和改进，在小型天体的轨道上也发现了卫星。.
矮行星和其他天体：
如前所述，太阳系中有几颗矮行星，TNOs（跨海王星物体）和其他天体也有自己的卫星。这主要包括已经确认绕冥王星，阋神星, 妊神星和鸟神星轨道运行的自然卫星。冥王星有五颗轨道卫星，是经确认最多的（可能会随着进一步的观测而改变）。
冥卫一是冥王星中最大且轨道最近的卫星，于1978年首次被天文学家詹姆斯·克里斯蒂在华盛顿使用美国海军天文台（USNO）的底片确认。冥卫一之外有其他四个卫星——冥卫五, 冥卫二, 冥卫四和冥卫三。
图解：2015年7月11日，新视野号太空船最后接近冥王星系统的图像。图片来源：NASA-JHUAPL-SWRI。
2005年，冥王星伴侣搜索小组使用哈勃太空望远镜同时发现了冥卫二和冥卫三。这一团队在2011年发现了冥卫四。，第五颗也是最后一颗卫星冥卫五，于拍摄冥王星和冥卫一的图像时被新视野号航天器发现。
冥卫一，冥卫五和冥卫四都足够大，可以在自身重力作用下折叠成球形。与此同时，冥卫二和冥卫三的形状呈椭圆形。 冥王星-冥卫一系统很不寻常，因为它是太阳系中为数不多的重心位于主星表面之上的系统之一。简而言之，冥王星和冥卫一相互绕行，导致一些科学家声称它是一个“双矮星系统”而不是矮行星和绕行卫星。
另外，不同寻常的是每个天体都被另一个潮汐锁定。冥卫一和冥王星总是以同一面相对；从任何一个天体的任何位置，另一个总是在天空中的相同位置，或总是模糊不清。这也意味着每个旋转周期等于整个系统围绕其共同重心旋转的周期。
2007年，双子座天文台对冥卫一表面的几块氨水化合物和水晶体进行了观测，结果表明存在活跃的冰间歇泉。这似乎表明冥王星确实有一个温暖的地下海洋，并且核心具有地质活跃性。冥王星的卫星被认为是由太阳系历史早期冥王星与类似大小的身体之间的碰撞形成的。碰撞释放的物质融入了冥王星周围的卫星。
图解：冥王星与其他最大的TNO和地球的比较（全部按比例显示）。图片来源：NASA / Lexicon
排在第二位的是Haumea，它有两个已知的卫星——Hi’iaka和Namaka——以夏威夷女神的女儿命名。这两个都是在2005年由Brown的团队在W.M. Keck天文台对Haumea进行观察时发现的。Hi’iaka，最初被加州理工学院团队戏称为“Rudolph”，于2005年1月26日被发现。
Hi’iaka是两个之中位于外部的——直径大约310公里——且更大更亮的，每49天以几近圆轨道绕行Haumea一次。红外观测表明其表面几乎完全被纯结晶水冰覆盖。正因为如此，Brown和他的团队推测此卫星是Haumea在撞击过程中破碎的部分。
Namaka是这两个中较小的，最里面的，于2005年6月30日被发现，并被昵称为“Blitzen”。它是Hi’iaka的质量的十分之一，在高度椭圆轨道上18天绕Haumea一次。两个卫星绕Haumea的轨道都是高度偏心的。目前尚未对其质量进行估计。
Eris有一个叫做Dysnomia的卫星，它以希腊神话中的Eris的女儿命名，于2005年9月10日——在发现Eris后几个月——首次观察到。这颗卫星是由夏威夷凯克望远镜的一个团队发现的，他们当时正忙着观察四个最亮的TNO(冥王星、Makemake、Haumea和Eris)。
图解：艺术家的构想——矮行星Eris及其唯一的天然卫星Dysnomia。图片来源：NASA，ESA，Adolph Schaller(for STScI)
2016年4月，使用哈勃太空望远镜的宽视野相机-3观测发现，Makemake有一颗天然卫星——被命名为S / 2015（136472）1（发现团队昵称为MK 2）。据估计直径为175公里（110英里）公里，其半长轴距离Makemake至少21,000公里（13,000英里）。
最大和最小的卫星：
太阳系中最大的卫星是木卫三，其直径为5262.4公里（3270英里）。这不仅使它比地球的月亮更大，而且比水星更大——尽管只有水星质量的一半。至于最小的卫星，要落在 S / 2003 J 9 和S / 2003 J 12 之间。这两颗卫星都是直径约1公里（0.6英里）的木星卫星。
图解：伽利略号探测器拍摄的木卫三照片。
在讨论太阳系中已知卫星的数量时，需要注意的一点是，这里的关键词是“已知的”。随着时间的流逝，越来越多的卫星得到确认，而我们现在所了解的绝大多数卫星只是在过去的几十年才被发现。随着我们的探索工作的继续，以及我们的仪器的改进，我们可能会发现还有数百个潜伏在那里！
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- 发布日期：2024-01-22 19:00:31
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