提到太阳家族,人们自然会想到这个家族的中心天体——光芒万丈的太阳,还有大名鼎鼎的九大行星．对于绕行星运动的卫星,往往被人们忽视,似乎它们都是无足轻重的“小字辈”．其实,这些千姿百态的无名之辈也是太阳家族中的一个“阶层”．它们身上有鲜明的饱经沧桑的太阳系演化烙印,任何关于太阳系的研究,不充分考虑它们的特征是不行的。

如果把大行星比作太阳的儿女,那么卫星就是太阳的孙子辈．太阳家族可谓“三代同堂”．在太阳家族中,我们对“第三代”成员相识最早的就是地球的卫星——一月球．月球是和人类关系最密切的卫星,也是人类到达过的唯一的卫星．除月球外,人类最早发现的卫星是1610 年1月,意大利著名天文学家伽利略通过天文望远镜发现的木星的4 颗卫星．从此,揭开了人类认识卫星的新篇章。

从1610 年到19 世纪末的290 年间,先后发现的卫星有火星两颗,木星5 颗,土星9 颗,天王星4 颗,海王星1 颗,共21 颗卫星．这21 颗卫星都是通过天文望远镜日视观测发现的,天文望远镜大大地武装了人类的眼睛。

1901－1974 年,在这74 年间,又发现木星的8 颗卫星,土星的2 颗卫星,天王星和海王星各1 颗卫星,共12 颗卫星．这12 颗卫星都是通过天文远镜用照相方法发现的．照相方法完全代替了人的眼睛．这样,太阳家族的卫星总数达到34 颗。

1975－1989 年,在这15 年间,先后又发现木星的3 颗卫星,土星的12颗卫星,天王星的10 颗,海王星的6 颗和冥王星的1 颗,共32 颗卫星．近15 年发现的卫星数几乎等于过去三个半世纪所发现的总和,使太阳系的卫星总数增到66 颗．这里还要记住: 与以前发现的卫星相比,这些新发现的卫星体积都很小,非常暗,在地球上用一般天文望远镜是看不见它们的,就更谈不上发现了．当然,在新发现的32 颗卫星中,只有冥王星的卫星是1978 年在地球上用天文望远镜照相观测发现的．其他31 颗全是空间探测器飞临行星附近,做专门近距考察时发现的．宇航技术完全改变了天文观测的环境,使天文学的研究手段从观测进入考察．从上述三段历史时期看,新卫星的发现日新月异,这表明技术科学的发展对人类认识太空产生的巨大威力．如果说太阳家族是一个大家庭,每个大行星又是一个独立的小家庭,每个小家庭有多少“小字辈”呢? 目前,已知九大行星所属66 颗卫星的分布是: 水星: 0,金星: 0,地球: 1,火星: 2,木星: 16,土星: 23,天王星: 15,海王星: 8,冥王星: 1。

我国天文学家戴文赛先生在研究太阳系的起源和演化时,根据九大行星的特征,将九大行星分成三大类型．即类似地球的行星,叫类地行星,有水星、金星、地球和火星；体积很大的行星,叫巨行星,有木星和土星；离太阳远的行星,叫远日行星,有天王星、海王星和冥王星．如果以这样三类来分,卫星的分布是；类地行星共3 颗卫星,巨行星共39 颗卫星,远日行星共24 颗卫星．行星和卫星的分布是研究太阳系的起源和演化的重要方面。

最为奇特的是不仅大行星有卫星,就连小行星也发现有卫星．大文学家们既感到惊奇,又感到喜悦．1978 年6月7日,发现第532 号小行星(名为大力神)有卫星．1978 年12月11日,又发现第18 号小行星(名为梅菠蔓)也有卫星．后来还发现几颗小行星也可能带有卫星．现在有人又在考虑,有没有绕大卫星运动的小天体呢? 如果将来真的发现卫星的“卫星”,那么太阳家庭就是“四世同堂”了。

66 颗卫星的大小和形态千差万别,迥然不同．体积最大的前十名是: 木卫三直径5150 公里,土卫六直径4828 公里,木卫四直径4800 公里,木卫一直径3630 公里,月球直径3476 公里,木卫二直径3140 公里,海卫一直径2720 公里,天卫四直径1630 公里,天卫三直径1610 公里,土卫五直径1530公里．这前十名中,木星的卫星4 颗,土星和天王星的卫星各2 颗,海王星和地球的卫星各1 颗．只有木星的强大引力才能“管住”这么多大卫星．现在已知木卫二、木卫三和土卫六上都有大气层。

直径在200 公里以上的卫星有23 颗,直径大于1000 公里的卫星有16颗,直径在3000 公里以上的卫星6 颗．比水星大的卫星有木卫三,比冥王星大的有7 颗卫星。

在卫星世界里,已知冥王星卫星的直径为1200 公里,与冥王星直径2400公里之比约为1∶2．这是卫星和自己的行星体积比值最大的．为什么它们的比值如此之大呢? 有人认为,冥王星可能不是在太阳系内形成的天体,而是被太阳引力俘获的原来是太阳系外的一个小天体．这个小天体后来可能受到一次撞击,一分为二,便是现在的冥王星和冥卫一．也有人认为,冥王星和冥卫一原来不是“正统”的行星和卫星关系,而是两颗游荡着的大彗核,只是后来在太阳的引力下才形成目前的轨道．当然,这些都有待进一步研究。

从形状上看,体积大的卫星基本上都呈球形,体积小的卫星有的呈球形,有的是椭球形,有的是不规则的形状．在不规则形状的卫星中,我们了解最多的是火卫一和火卫二．它们的形状很像两块马铃薯．卫星的大小和形状展示出它们自身的不同经历,记录了它们复杂的生涯．至于它们的历史究竟是怎么回事,现在还说不清楚。

现代太阳系演化理论认为,九大行星和大多数卫星的轨道,都遵循一些基本规律．它们是: 同向性,即都是沿反时针方向运动；共面性,即卫星轨道基本上都在自己行星的赤道面内；近圆性,绝大多数卫星轨道都近似正圆轨道,甚至比行星轨道还圆．同时,绝大多数卫星的自转周期等于公转周期,即像月球一样,总以同一个半面向着自己的行星。

然而,“别出心裁”的不规则的“小字辈”也大有“星”在．比如,木卫六、木卫七、木卫八、木卫九、木卫十、木卫十一、木卫十二、木卫十三、土卫九、海卫二和海卫二等,它们的轨道都不在自己行星的赤道面内,而有20°以上的交角．特别是木卫八、木卫九、木卫十一、木卫十二和土卫九,它们与众不同,在轨道上沿顺时针方向运动,在天文学上称这样的运动为逆行。

更奇特的是土卫三、土卫十三和土卫十四,这三颗卫星共“居住”在同一个轨道上．土卫十三在土卫三前面60°,土卫十四则在土卫三后面60°．三个“小字辈”运行得还很协调,令人刮目相看! 土卫七更有自己的“绝活”,它的自转似乎有点杂乱无章,在轨道上公转也摇摇晃晃,活像一个醉汉．它为什么是这个样子呢? 有人认为,可能它遭到过一次撞击,偏离了原轨道,正在逐渐恢复之中．土卫十和土卫十一的轨道十分靠近,离土星都在15.1万－ 15.2 万公里之间．公转周期都是16 小时40 分左右．所不同的是土卫十的轨道与土星赤道之间的倾角是0.3°,土卫十一则是0.1°．有人认为,这两颗卫星原来可能就是一颗卫星,后来在某次还不知其原因的撞击事件中分成两半。

海卫二的运动也有特色．它的轨道非常扁,离海王星最近时有140 万公里,最远时竟达970 万公里,相差近7 倍,实在少见。

最有趣的卫星和行星之间的运动关系要算冥王星和冥卫一．冥卫一的自转周期和公转周期及冥王星的自转周期,都是6.3867 个地球日．这意味着冥卫一总以同一面向着冥王星,而冥王星也总以同一面向着冥卫一．也就是说,从冥王星上看冥卫一时,它在天空中的位置是固定的,在冥卫一上看冥王星时也是这样．真是太空奇观!

太阳家庭中的这些五花八门的卫星,为我们深入地认识太阳系内的天体规律提供了丰富多彩的信息,同时也提出了众多的疑难问题。