圍繞行星運轉的物質環，由許多小物體構成，因反射太陽光而發亮，又稱光環。十七世紀發現土星環以來，人們一直以為唯獨土星有環。二十世紀七十年代後期天王星環和木星環的相繼發現，打破瞭這種觀念，並為研究太陽系起源和演化提供瞭新的資訊。目前認為行星環的可能成因有三：①由於衛星進入行星的洛希極限內為行星的起潮力所瓦解；②太陽系演化初期殘留下來的某些原始物質，因在洛希極限內繞行星公轉而無法凝聚成衛星；③位於洛希極限內的一個或更多的較大天體被流星轟擊成碎片，構成行星環。一般般說來，大多數行星環中的物質在行星的洛希極限內繞行星本體運轉；最近發現，有的較外層的環可以分佈在洛希極限外很遠的地方，對於這些環的形成原因還有待研究。甚至洛希極限公式本身，近年來亦在修正中。
土星環 1610年，意大利天文學傢伽利略觀測到在土星的球狀本體旁有奇怪的附屬物。1659年，荷蘭學者惠更斯證認出這是離開本體的光環。以後二百年間，土星環被看作是一個或幾個扁平的固體物質盤。直到1856年，英國物理學傢麥克斯韋從理論上論證瞭土星環是無數個小衛星在土星赤道面上繞土星旋轉的物質系統。
土星環位於土星的赤道面上。在空間探測以前，從地面觀測得知土星環有五個，其中包括三個主環(A環、B環、C環)和兩個暗環（D環、E環）。B環既寬又亮，它的內側是C環（又稱紗環），外側是A環。A環和B環之間為寬約5，000公裡的卡西尼縫，是著名的天文學傢G.D.卡西尼在1675年發現的。B環的內半徑91，500公裡，外半徑116，500公裡，寬度是25，000公裡，可以並排安放兩個地球。A環的內半徑121，500公裡，外半徑137，000公裡，寬度15，500公裡。C環很暗，它從B環的內邊緣一直延伸到離土星表面隻有12，000公裡處，寬度約19，000公裡。1969年在C環內側發現瞭更暗的D環，它幾乎觸及土星表面。在A環外側還有一個E環，由非常稀疏的物質碎片構成，延伸在五、六個土星半徑以外。1979年9月，行星際探測器“先驅者”11號探測到兩個新環──F環和G環。F環很窄，寬度不到800公裡，離土星中心的距離為2.33個土星半徑，正好在A環的外側。G環離土星很遠，展佈在離土星中心大約10～15個土星半徑間的廣闊地帶。“先驅者”11號還測定瞭A環、B環、C環和卡西尼縫的位置和寬度，其結果同地面觀測所得的上述數據稍有出入，總的說來相差不大。但是“先驅者”11號在整個依傍飛行期間，沒有看到D環。因此是否真有D環，尚有爭議。“先驅者”11號的紫外輝光觀測發現，在土星的可見環周圍有巨大的氫雲。環本身是氫雲的源。
土星環
土星環圖解
“先驅者”11號對土星環系的探測結果
除瞭A環、B環、C環以外的其他環都很暗弱。土星的赤道面與軌道面的傾角較大，從地球上看，土星呈現出南北方向的擺動，這就造成瞭土星環形狀的周期變化。
仔細觀測發現，土星環內除卡西尼縫以外，還有若幹條縫，它們是質點密度較小的區域，但大多不完整且具有暫時性。隻有A環中的恩克縫是永久性的，不過，環縫也不完整。科學傢認為這些環縫都是土星衛星的引力共振造成的，猶如木星的巨大引力攝動造成小行星帶中的柯克伍德縫一樣。“先驅者”11號在A環與F環之間發現一個新的環縫，稱為“先驅者縫”，還測得恩克縫的寬度為876公裡。
由觀測闡明土星環的本質，要歸功於美國天文學傢基勒，他在1895年從土星環的反射光的多普勒頻移發現土星環不是固體盤，而是以獨立軌道按開普勒定律繞土星旋轉的大群質點。土星環掩星並沒有把被掩的星光完全擋住，這也說明土星環是由分離質點構成的。1972年從土星環反射的雷達回波得知，環的質點是直徑介於4厘米和30厘米之間的冰塊。
土星環中物質的總質量約等於土星質量的百萬分之一。環極冷，探測到的溫度隻有65～75K。
天王星環 自1781年發現天王星以來，尚未觀測過天王星掩恒星事件。1977年3月10日，發生瞭天王星掩恒星SAO158687的罕見天象。美國和中國、澳大利亞、印度、南非都對這一天象進行瞭觀測。結果意外地發現瞭天王星環。這是繼1930年發現冥王星之後，本世紀太陽系內的又一重大發現。
天王星環非常暗弱，即使在大型望遠鏡中，也從未看到過和拍攝到過。可是，在這次掩星觀測過程中，當天王星與恒星的星像相距甚微但尚未重合時，光電記錄儀上卻意外地記錄到次級掩。科學傢們綜合分析瞭幾個天文臺的觀測資料，肯定在天王星周圍存在著由細小的微粒組成的環帶。當時發現瞭五個環，分別命名為α環、β環、γ環、δ環、ε環。對觀測資料的進一步分析，以及隨後對另兩次天王星環掩星事件的觀測，進一步確認，在α環內還有三個小環，在β環和γ環之間，也有一個小環。這樣一共發現瞭九個環。
美國J.L.埃利奧特教授等人曾經進行綜合分析，得知幾個“老”環的半徑：α環為44，844±29公裡；β環為45，799±28公裡；γ環為47，746±27公裡；δ環為48，423±27 公裡。這四個環的寬度都是12公裡左右。ε環是最外面的也是最致密的環，但是呈現不對稱性，恒星星像浸入環的一邊比恒星星像復現的一邊寬，半徑也大一些。前者約85公裡寬，半徑51，613公裡，後者約35公裡寬，半徑51，055公裡。但上述的量均有明顯的誤差。如ε環是一個橢圓，偏心率≈0.013。
中國紫金山天文臺和北京天文臺聯合觀測瞭這一特殊天象，成功地記錄瞭ε環的掩星信息，並綜合計算瞭外國四個天文臺的觀測資料，得到ε環的半徑在50，250～50，770公裡之間，寬度在50～100公裡之間。此外，在北京大學數學系的協助下，對資料進行統計處理，還證實瞭存在其他的小環。
1977年12月23日和1978年4月10日，又發生兩次天王星環掩恒星的事件。前一次觀測證認瞭若幹老環，沒有發現新環。後一次觀測是由珀森在智利進行的。美國加利福尼亞理工學院的P.尼科爾森等人分析瞭珀森的觀測資料，證實瞭五個老環的存在，還發現四個小環，他們稱為χ環、ι環、θ環和η環；其半徑分別為42，088公裡、42，349公裡、42，618公裡和47，290公裡。分析瞭這些觀測資料，戈爾德裡奇認為ε環是一個橢圓，它在天王星周圍以每天1°4的速率進動著。環是不均勻的，離天王星中心越近的地方越狹窄。
1978年，美國的5米口徑的望遠鏡用紅外光（工作波長2.2微米）拍攝瞭天王星環的照片。這個波段正是天王星光譜中甲烷的吸收帶，所以圓面比環更暗。
木星環 1979年3月4日，當行星際探測器“旅行者”1號穿越木星赤道面時，它攜帶的窄角照相機在距離木星120萬公裡處拍到瞭亮度暗弱的木星環的照片。木星環離木星中心約128，300公裡。環的寬度約數千公裡，厚度約30公裡，光譜型為G型。木星環系由黑色的塊狀物體組成，每塊的大小從數十米至數百米不等。這些塊狀物體圍繞木星旋轉，約7小時旋轉一周。
木星環照片
1979年7月10日，“旅行者”2號又在距木星約150萬公裡處拍下木星環的照片。研究所得照片，發現木星環有兩個，外環較亮，內環較暗。內環幾乎同木星的大氣層相接。
參考書目
陳道漢等：天王星環的發現及其挑戰，《自然雜志》，創刊號，1978。
F.D.Palluconi and G.H.Pettengill eds，The Rings of Saturn，NASA，Washington，1975.