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土星為什麼有一個像眼睛的形狀

發布時間: 2022-06-18 22:57:28

㈠ 土星在那裡

在羅馬神話中,土星(Saturn)是農神的名稱。希臘神話中的農神Cronus是Uranus(天王星)和該亞的兒子,也是宙斯(木星)的父親。土星也是英語中「星期六」(Saturday)的詞根。(請參見 附錄 4).

土星在史前就被發現了。伽利略在1610年第一次通過望遠鏡觀察到它,並記錄下它的奇怪運行軌跡,但也被它給搞糊塗了。早期對於土星的觀察十分復雜,這是由於當土星在它的軌道上時每過幾年,地球就要穿過土星光環所在的平面。(低解析度的土星圖片所以經常有徹底性的變化。)直到1659年惠更斯正確地推斷出光環的幾何形狀。在1977年以前,土星的光環一直被認為是太陽系中唯一存在的;但在1977年,在天王星周圍發現了暗淡的光環,在這以後不久木星和海王星周圍也發現了光環。

先鋒11號在1979年首先去過土星周圍,同年又被旅行家1號和2號訪問。現在正在途中的卡西尼飛行器將在2004年到達土星。

通過小型的望遠鏡觀察也能明顯地發現土星是一個扁球體。它赤道的直徑比兩極的直徑大大約10%(赤道為120,536千米,兩極為108,728千米),這是它快速的自轉和流質地表的結果。其他的氣態行星也是扁球體,不過沒有這樣明顯。

土星是最疏鬆的一顆行星,它的比重(0.7)比水的還要小。

與木星一樣,土星是由大約75%的氫氣和25%的氦氣以及少量的水,甲烷,氨氣和一些類似岩石的物質組成。這些組成類似形成太陽系時,太陽星雲物質的組成。

土星內部和木星一樣,由一個岩石核心,一個具有金屬性的液態氫層和一個氫分子層,同時還存在少量的各式各樣的冰。

土星的內部是劇熱的(在核心可達12000開爾文),並且土星向宇宙發出的能量比它從太陽獲得的能量還要大。大多數的額外能量與木星一樣是由Kelvin-Helmholtz原理產生的。但這可能還不足以解釋土星的發光本領,一些其他的作用可能也在進行,可能是由於土星內部深層處氦的「沖洗」造成的。

木星上的明顯的帶狀物 在土星上則模糊許多,在赤道附近變得更寬。由地球無法看清它的頂層雲,所以直到旅行者飛船偶然觀測到,人們才開始對土星的大氣循環情況開始研究。土星與木星一樣,有長周期的橢圓軌道(右側圖象中心的大紅斑)以及其他的大致特徵。在1990年,哈博望遠鏡觀察到在土星赤道附近一個非常大的白色的雲,這是當旅行者號到達時並不存在的;在1994年,另一個比較小的風暴被觀測到。(左圖)

從地球上可以看到兩個明顯的光環(A和B)和一個暗淡的光環(C),在A光環與B光環之間的間隙被稱為「卡西尼部分」。一個在A光環的外圍部分更為暗淡的間隙被稱為「Encke Gap」(但這有點用詞不當,因為它可能從沒被Encke看見過)。旅行者號發送回的圖片顯示還有四個暗淡的光環。土星的光環與其他星的光環不同,它是非常明亮的。(星體反照率為0.2 - 0.6)

盡管從地球上看光環是連續的,但這些光環事實上是由無數在各自獨立軌道的微小物體構成的。它們的大小的范圍由1厘米到幾米不等,也有可能存在一些直徑為幾公里的物體。

土星的光環特別地薄,盡管它們的直徑有250,000千米甚至更大,但是它們最多隻有1.5千米厚。盡管它們有給人深刻印象的明顯的形象,但是在光環中只有很少的物質--如果光環被壓縮成一個物件,它最多隻可能是100千米寬。

光環中的微粒可能主要是由水凝成的冰組成,但它們也可能是由冰裹住外層的岩石狀微粒。

旅行者號證實令人迷惑的半徑的不均勻性在光環中的確存在,這被叫做「spokes(輔條)」,這是首先由一個業余天文學家報道的(左圖)。它們的自然本性帶給了我們一個謎,但使得我們有了弄清土星磁場區的線索。

土星最外層的光環,F光環,是由一些更小的光環組成的繁雜構造,它的一些「繩結(Knots)」是很明顯的。科學家們推測這些所謂的結可能是塊狀的光環物質或是一些迷你的月亮。這些奇怪的織狀物在旅行者1號發回的圖象中很明顯,(右圖)但它們在旅行者2號發回的圖象中看不見,可能是因為後者拍到的光環部分的成分與前者的略有不同。

土星的衛星之間和光環系統中有著復雜的潮汐共振現象:一些衛星,所謂的「牧羊衛星」(比如土衛十五,土衛十六和土衛十七)對保持光環形狀有著明顯的重要性;土衛一看來應對卡西尼部分某種物質的缺乏負責任,這與小行星帶中Kirkwood gaps遇到的情況類似;土衛十八處於Encke Gap中。整個系統太復雜,我們所掌握的還很貧乏。

土星(以及其他類木行星)的光環的由來還不清楚,盡管它們可能自從形成時就有光環,但是光環系統是不穩定的,它們可能在前進過程中不斷更新,也可能是比較大的衛星的碎片。

像其他類木行星一樣,土星有一個極有意義的磁場區。

在無盡的夜空中,土星很容易被眼睛看到。盡管它可能不如木星那麼明亮,但是它很容易被認出是顆行星,因為它不會象恆星那樣「閃爍」。光環以及它的衛星能通過一架小型業余天文望遠鏡觀察到。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night這個天象程序作更多更細致的定製。

土星的衛星
土星有18顆被命名的衛星,比其他任何行星都多。還有一些小衛星還將被發現。

在那些旋轉速度已知的衛星中,除了土衛九和土衛七以外都是同步旋轉的。
有三對衛星,土衛一-土衛三,土衛二-土衛四和土衛六-土衛七有萬有引力的互相作用來維持它們軌道間的固定關系。土衛一公轉周期恰巧是土衛三的一半,它們可以說是在1:2共動關系中,土衛二-土衛四的也是1:2; 土衛六-土衛七的則是3:4關系。
除了18顆被命名的衛星以外,至少已有一打以上已經被報道了,並且已經給予了臨時的名稱。
衛星 距離
(千米) 半徑
(千米) 質量
(千克) 發現者 發現日期
土衛十八 134000 10 ? Showalter 1990
土衛十五 138000 14 ? Terrile 1980
土衛十六 139000 46 2.70e17 Collins 1980
土衛十七 142000 46 2.20e17 Collins 1980
土衛十一 151000 57 5.60e17 Walker 1980
土衛十 151000 89 2.01e18 Dollfus 1966
土衛一 186000 196 3.80e19 赫歇耳 1789
土衛二 238000 260 8.40e19 赫歇耳 1789
土衛三 295000 530 7.55e20 卡西尼 1684
土衛十三 295000 15 ? Reitsema 1980
土衛十四 295000 13 ? Pascu 1980
土衛四 377000 560 1.05e21 卡西尼 1684
土衛十二 377000 16 ? Laques 1980
土衛五 527000 765 2.49e21 卡西尼 1672
土衛六 1222000 2575 1.35e23 惠更斯 1655
土衛七 1481000 143 1.77e19 波德 1848
土衛八 3561000 170 1.88e21 卡西尼 1671
土衛九 12952000 110 4.00e18 Pickering 1898

土星的光環
光環 距離
(千米) 寬度
(千米) 質量
(千克)
D 67000 7500 ?
C 74500 17500 1.1e18
B 92000 25500 2.8e19
卡西尼部分
A 122200 14600 6.2e18
F 140210 500 ?
G 165800 8000 1e7?
E 180000 300000 ?

(距離是指從土星中心到光環內部的邊緣)這種分類真的有點誤導,因為微粒的密度以一個復雜的方式改變,不能用分類法劃分為一個明顯的區域:在光環中存在不斷的變化;那些間隙並不是全部空的,這些光環並不是一個完美的圓環。

更多的有關土星及其衛星的站點
更多的 土星圖片
來自 LANL
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土星項目 來自 TAMU
土星光環系統
光環間隙的原因,來自 Phil Plait 的出色的Bitsize 天文網站
土星光環在1995-1996年的平面交叉包括土星及其光環的許多信息
旅行者號與土星科學概要
土星光環平面交叉 信息來自 JPL, 信息 和 圖片 來自 STScI
土星光環面的太陽交叉點 來自 WIYN 天文台
土星光環的歷史背景 及它的衛星 (來自 JPL)
土星的系統命名表
未知點
土星怎樣產生它的內部熱量?
光環中的「輻條」是什麼?
光環的由來是什麼?這與整個太陽系的形成有何聯系?為什麼土星的光環比其他的光環更引人注目?
如果一切進行正常,卡西尼飛行器將於2004年進入土星軌道。它除了進一步觀察土星及其主要衛星,還將對土衛六的表面進行探索(被稱為惠更斯,由歐洲太空總署建造)

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直達土衛六
... 太陽 ... 木星 ... 木衛九 ... 土星 ... 土衛十八 ... 天王星 ...

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Bill Arnett; 最後更新於: 1998 二月 28
最近更新:03/04/99

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㈡ 有關於土星的資料

土星是離太陽第六遠的行星,也是九大行星中第二大的行星:

公轉軌道: 距太陽 1,429,400,000 千米 (9.54 天文單位)
衛星直徑: 120,536 千米 (赤道)
質量: 5.68e26 千克

在羅馬神話中,土星(Saturn)是農神的名稱。希臘神話中的農神Cronus是Uranus(天王星)和該亞的兒子,也是宙斯(木星)的父親。土星也是英語中「星期六」(Saturday)的詞根。(請參見 附錄 4).

土星在史前就被發現了。伽利略在1610年第一次通過望遠鏡觀察到它,並記錄下它的奇怪運行軌跡,但也被它給搞糊塗了。早期對於土星的觀察十分復雜,這是由於當土星在它的軌道上時每過幾年,地球就要穿過土星光環所在的平面。(低解析度的土星圖片所以經常有徹底性的變化。)直到1659年惠更斯正確地推斷出光環的幾何形狀。在1977年以前,土星的光環一直被認為是太陽系中唯一存在的;但在1977年,在天王星周圍發現了暗淡的光環,在這以後不久木星和海王星周圍也發現了光環。

先鋒11號在1979年首先去過土星周圍,同年又被旅行家1號和2號訪問。現在正在途中的卡西尼飛行器將在2004年到達土星。

通過小型的望遠鏡觀察也能明顯地發現土星是一個扁球體。它赤道的直徑比兩極的直徑大大約10%(赤道為120,536千米,兩極為108,728千米),這是它快速的自轉和流質地表的結果。其他的氣態行星也是扁球體,不過沒有這樣明顯。

土星是最疏鬆的一顆行星,它的比重(0.7)比水的還要小。

與木星一樣,土星是由大約75%的氫氣和25%的氦氣以及少量的水,甲烷,氨氣和一些類似岩石的物質組成。這些組成類似形成太陽系時,太陽星雲物質的組成。

土星內部和木星一樣,由一個岩石核心,一個具有金屬性的液態氫層和一個氫分子層,同時還存在少量的各式各樣的冰。

土星的內部是劇熱的(在核心可達12000開爾文),並且土星向宇宙發出的能量比它從太陽獲得的能量還要大。大多數的額外能量與木星一樣是由Kelvin-Helmholtz原理產生的。但這可能還不足以解釋土星的發光本領,一些其他的作用可能也在進行,可能是由於土星內部深層處氦的「沖洗」造成的。

木星上的明顯的帶狀物 在土星上則模糊許多,在赤道附近變得更寬。由地球無法看清它的頂層雲,所以直到旅行者飛船偶然觀測到,人們才開始對土星的大氣循環情況開始研究。土星與木星一樣,有長周期的橢圓軌道(右側圖象中心的大紅斑)以及其他的大致特徵。在1990年,哈博望遠鏡觀察到在土星赤道附近一個非常大的白色的雲,這是當旅行者號到達時並不存在的;在1994年,另一個比較小的風暴被觀測到。(左圖)

從地球上可以看到兩個明顯的光環(A和B)和一個暗淡的光環(C),在A光環與B光環之間的間隙被稱為「卡西尼部分」。一個在A光環的外圍部分更為暗淡的間隙被稱為「Encke Gap」(但這有點用詞不當,因為它可能從沒被Encke看見過)。旅行者號發送回的圖片顯示還有四個暗淡的光環。土星的光環與其他星的光環不同,它是非常明亮的。(星體反照率為0.2 - 0.6)

盡管從地球上看光環是連續的,但這些光環事實上是由無數在各自獨立軌道的微小物體構成的。它們的大小的范圍由1厘米到幾米不等,也有可能存在一些直徑為幾公里的物體。

土星的光環特別地薄,盡管它們的直徑有250,000千米甚至更大,但是它們最多隻有1.5千米厚。盡管它們有給人深刻印象的明顯的形象,但是在光環中只有很少的物質--如果光環被壓縮成一個物件,它最多隻可能是100千米寬。

光環中的微粒可能主要是由水凝成的冰組成,但它們也可能是由冰裹住外層的岩石狀微粒。

旅行者號證實令人迷惑的半徑的不均勻性在光環中的確存在,這被叫做「spokes(輔條)」,這是首先由一個業余天文學家報道的(左圖)。它們的自然本性帶給了我們一個謎,但使得我們有了弄清土星磁場區的線索。

土星最外層的光環,F光環,是由一些更小的光環組成的繁雜構造,它的一些「繩結(Knots)」是很明顯的。科學家們推測這些所謂的結可能是塊狀的光環物質或是一些迷你的月亮。這些奇怪的織狀物在旅行者1號發回的圖象中很明顯,(右圖)但它們在旅行者2號發回的圖象中看不見,可能是因為後者拍到的光環部分的成分與前者的略有不同。

土星的衛星之間和光環系統中有著復雜的潮汐共振現象:一些衛星,所謂的「牧羊衛星」(比如土衛十五,土衛十六和土衛十七)對保持光環形狀有著明顯的重要性;土衛一看來應對卡西尼部分某種物質的缺乏負責任,這與小行星帶中Kirkwood gaps遇到的情況類似;土衛十八處於Encke Gap中。整個系統太復雜,我們所掌握的還很貧乏。

土星(以及其他類木行星)的光環的由來還不清楚,盡管它們可能自從形成時就有光環,但是光環系統是不穩定的,它們可能在前進過程中不斷更新,也可能是比較大的衛星的碎片。

像其他類木行星一樣,土星有一個極有意義的磁場區。

在無盡的夜空中,土星很容易被眼睛看到。盡管它可能不如木星那麼明亮,但是它很容易被認出是顆行星,因為它不會象恆星那樣「閃爍」。光環以及它的衛星能通過一架小型業余天文望遠鏡觀察到。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night這個天象程序作更多更細致的定製。

土星的衛星
土星有18顆被命名的衛星,比其他任何行星都多。還有一些小衛星還將被發現。

在那些旋轉速度已知的衛星中,除了土衛九和土衛七以外都是同步旋轉的。
有三對衛星,土衛一-土衛三,土衛二-土衛四和土衛六-土衛七有萬有引力的互相作用來維持它們軌道間的固定關系。土衛一公轉周期恰巧是土衛三的一半,它們可以說是在1:2共動關系中,土衛二-土衛四的也是1:2; 土衛六-土衛七的則是3:4關系。
除了18顆被命名的衛星以外,至少已有一打以上已經被報道了,並且已經給予了臨時的名稱。
衛星 距離
(千米) 半徑
(千米) 質量
(千克) 發現者 發現日期
土衛十八 134000 10 ? Showalter 1990
土衛十五 138000 14 ? Terrile 1980
土衛十六 139000 46 2.70e17 Collins 1980
土衛十七 142000 46 2.20e17 Collins 1980
土衛十一 151000 57 5.60e17 Walker 1980
土衛十 151000 89 2.01e18 Dollfus 1966
土衛一 186000 196 3.80e19 赫歇耳 1789
土衛二 238000 260 8.40e19 赫歇耳 1789
土衛三 295000 530 7.55e20 卡西尼 1684
土衛十三 295000 15 ? Reitsema 1980
土衛十四 295000 13 ? Pascu 1980
土衛四 377000 560 1.05e21 卡西尼 1684
土衛十二 377000 16 ? Laques 1980
土衛五 527000 765 2.49e21 卡西尼 1672
土衛六 1222000 2575 1.35e23 惠更斯 1655
土衛七 1481000 143 1.77e19 波德 1848
土衛八 3561000 170 1.88e21 卡西尼 1671
土衛九 12952000 110 4.00e18 Pickering 1898

土星的光環
光環 距離
(千米) 寬度
(千米) 質量
(千克)
D 67000 7500 ?
C 74500 17500 1.1e18
B 92000 25500 2.8e19
卡西尼部分
A 122200 14600 6.2e18
F 140210 500 ?
G 165800 8000 1e7?
E 180000 300000 ?

(距離是指從土星中心到光環內部的邊緣)這種分類真的有點誤導,因為微粒的密度以一個復雜的方式改變,不能用分類法劃分為一個明顯的區域:在光環中存在不斷的變化;那些間隙並不是全部空的,這些光環並不是一個完美的圓環。

㈢ 為什麼土星的大眼睛是逆時針轉的

是木星表面的大紅斑,不是土星的。木星上有多個條狀的氣流,兩個及以上相反氣流攪在一起形成了大紅斑。

㈣ 土星的光環是什麼樣的

有人可能會說,光環有什麼稀奇?木星不也有光環嗎?是的。但是木星的光環是由大量的黑色碎石組成的,幾乎不反射太陽光,所以長期以來沒有被人們發現。而土星的光環卻是由無數像流星一樣的小塊固體——粒子和礫石組成的,它們在太陽光的照射下,銀光閃閃,繞在土星的腰部,把土星打扮得多麼嫵媚!有人說,土星光環是大自然依靠自身的力量完成的一具精妙絕倫的藝術品,自從1659年土星光環被荷蘭天文學家惠更斯發現以來,人們把許許多多的贊美的話獻給了它。二三百年來,土星成了天文學家和業余天文愛好者最喜歡觀測的天體之一。

土星光環一共有好幾個,一個套一個。總寬度有好多萬千米,而厚度卻只有幾千米。如果把土星光環設想為一個直徑為1米的圓環,那麼,它的厚度比一張紙還薄。所以從望遠鏡看去,土星套著光環就好像戴了一頂發光的寬邊大禮帽一樣。幾個光環並不緊挨在一起。1675年,天文學家卡西尼發現,在A環和B環之間有一圈寬約5000千米的縫隙——卡西尼縫。以後,這樣的縫隙又發現了幾個,於是就分開成了幾個光環。不僅每兩個光環之間有縫相隔,而且各環當中還有更窄的空隙。

1980年11月13日凌晨,美國「旅行者」1號空間探測器在離土星124240千米遠處掠過土星,自動發回了1萬多張關於土星的彩色照片和各種數據,其中有些新的發現使科學家們大吃一驚,發現土星比原來想像的要復雜得多。在土星光環的平面里,有成百成千條大小不等的環。它們大多是對稱的環,看起來就像是唱片。上的波紋,但也有的是不對稱的。這些環大多光滑勻稱,但也有一些是鋸齒形的,有些呈輻射狀,還有的環甚至像發辮一樣扭在一起。這些光環全部在土星的赤道面上,都是同心環。它們以不同的速度繞著土星旋轉。有意思的是,土星環本身就能放出無線電信號,功率高達幾百萬瓦。

土星的光環是美麗的,但是它的形狀老是在變化,有時還愛跟人開玩笑,突然消失不見,讓你找不到它。這又是怎麼回事呢?

原來,土星和我們地球一樣,也是側著身子繞著太陽旋轉。土星光環受陽光照射的位置不斷變化,它就不斷地以不同的角度朝向我們。這樣,我們在望遠鏡里看到的土星光環,在不同的時間里就會有不同的形狀和亮度。有時候變成像一頂寬邊大禮帽,懸在空中;有時候像一隻花籃,很是誘人;有時候變成像一條項斑,橫在土星中間,把它一分為二;而當它的側邊朝著我們的時候,薄薄的光環就乾脆看不見了。在土星繞著太陽公轉1周的過程中,土星光環要跟我們這樣「捉迷藏」兩次。

如果能到土星,上觀賞一下光環,那可一定很有意思!土星的幾條光環都是繞著土星旋轉的,有的轉得快,有的轉得慢。那奇麗的景色只有你閉著眼睛去想像了。

㈤ 「雙星伴月」是什麼樣的為何會出現這種情況有何科學依據

天文專家介紹說,大年初四晚上,新月將與火星、金星形成一片有趣的 "笑臉",上演 "雙星伴月 "的美麗天象。只要天氣晴朗,中國公眾就能用肉眼欣賞到這一難得的有趣景象。金星是夜空中最亮的星星,在中國古代被稱為 "太白"。當它在早晨出現時,人們稱它為 "晨星";當它在黃昏出現時,它被稱為黑子。火星是地球軌道外的第一顆行星。它的顏色為紅色,在中國古代被稱為 "熒惑",因為它的亮度變化很大。它有 "熒惑之光,離亂之意"。天文教育專家、天津市天文學會理事趙之珩說,31日19時左右,銀色的月牙像一艘船一樣漂浮在西南方向的深藍天空上。

趙之珩建議:"如果有興趣的人用手圍成一個圓圈,指著天空把三者結合起來,甚至想像在天空中畫一個圓圈,或者用相機拍一張照片,在照片上畫一個圈,就會出現有趣的'笑臉'。" 天文專家提醒說,金星很適合觀測,因為它就在金星的東方放大鏡後面,金星的亮度像鑽石一樣,亮度為-4.4等。與月球一樣,金星也有盈虧之分。

土星和木星,我們太陽系的兩顆行星,今年成為 "朋友",總是攜手並進。天文專家說,10月22日和23日,一個半月形的月亮將停在這兩顆星的附近,上演一場 "三英會"。如果天氣良好,感興趣的公眾可以用肉眼看到這一有趣而浪漫的天體事件。中國天文學會會員、天津市天文學會理事趙之珩說,土星和木星這兩顆美麗的夜空行星從今年年初開始就 "形影不離",但上半年主要在深夜才能看到。在今年下半年,木星和土星將在午夜前可見。

㈥ 關於土星的資料

土星是離太陽第六遠的行星,也是九大行星中第二大的行星:

公轉軌道: 距太陽 1,429,400,000 千米 (9.54 天文單位)
衛星直徑: 120,536 千米 (赤道)
質量: 5.68e26 千克

在羅馬神話中,土星(Saturn)是農神的名稱。希臘神話中的農神Cronus是Uranus(天王星)和該亞的兒子,也是宙斯(木星)的父親。土星也是英語中「星期六」(Saturday)的詞根。(請參見 附錄 4).

土星在史前就被發現了。伽利略在1610年第一次通過望遠鏡觀察到它,並記錄下它的奇怪運行軌跡,但也被它給搞糊塗了。早期對於土星的觀察十分復雜,這是由於當土星在它的軌道上時每過幾年,地球就要穿過土星光環所在的平面。(低解析度的土星圖片所以經常有徹底性的變化。)直到1659年惠更斯正確地推斷出光環的幾何形狀。在1977年以前,土星的光環一直被認為是太陽系中唯一存在的;但在1977年,在天王星周圍發現了暗淡的光環,在這以後不久木星和海王星周圍也發現了光環。

先鋒11號在1979年首先去過土星周圍,同年又被旅行家1號和2號訪問。現在正在途中的卡西尼飛行器將在2004年到達土星。

通過小型的望遠鏡觀察也能明顯地發現土星是一個扁球體。它赤道的直徑比兩極的直徑大大約10%(赤道為120,536千米,兩極為108,728千米),這是它快速的自轉和流質地表的結果。其他的氣態行星也是扁球體,不過沒有這樣明顯。

土星是最疏鬆的一顆行星,它的比重(0.7)比水的還要小。

與木星一樣,土星是由大約75%的氫氣和25%的氦氣以及少量的水,甲烷,氨氣和一些類似岩石的物質組成。這些組成類似形成太陽系時,太陽星雲物質的組成。

土星內部和木星一樣,由一個岩石核心,一個具有金屬性的液態氫層和一個氫分子層,同時還存在少量的各式各樣的冰。

土星的內部是劇熱的(在核心可達12000開爾文),並且土星向宇宙發出的能量比它從太陽獲得的能量還要大。大多數的額外能量與木星一樣是由Kelvin-Helmholtz原理產生的。但這可能還不足以解釋土星的發光本領,一些其他的作用可能也在進行,可能是由於土星內部深層處氦的「沖洗」造成的。

木星上的明顯的帶狀物 在土星上則模糊許多,在赤道附近變得更寬。由地球無法看清它的頂層雲,所以直到旅行者飛船偶然觀測到,人們才開始對土星的大氣循環情況開始研究。土星與木星一樣,有長周期的橢圓軌道(右側圖象中心的大紅斑)以及其他的大致特徵。在1990年,哈博望遠鏡觀察到在土星赤道附近一個非常大的白色的雲,這是當旅行者號到達時並不存在的;在1994年,另一個比較小的風暴被觀測到。(左圖)

從地球上可以看到兩個明顯的光環(A和B)和一個暗淡的光環(C),在A光環與B光環之間的間隙被稱為「卡西尼部分」。一個在A光環的外圍部分更為暗淡的間隙被稱為「Encke Gap」(但這有點用詞不當,因為它可能從沒被Encke看見過)。旅行者號發送回的圖片顯示還有四個暗淡的光環。土星的光環與其他星的光環不同,它是非常明亮的。(星體反照率為0.2 - 0.6)

盡管從地球上看光環是連續的,但這些光環事實上是由無數在各自獨立軌道的微小物體構成的。它們的大小的范圍由1厘米到幾米不等,也有可能存在一些直徑為幾公里的物體。

土星的光環特別地薄,盡管它們的直徑有250,000千米甚至更大,但是它們最多隻有1.5千米厚。盡管它們有給人深刻印象的明顯的形象,但是在光環中只有很少的物質--如果光環被壓縮成一個物件,它最多隻可能是100千米寬。

光環中的微粒可能主要是由水凝成的冰組成,但它們也可能是由冰裹住外層的岩石狀微粒。

旅行者號證實令人迷惑的半徑的不均勻性在光環中的確存在,這被叫做「spokes(輔條)」,這是首先由一個業余天文學家報道的(左圖)。它們的自然本性帶給了我們一個謎,但使得我們有了弄清土星磁場區的線索。

土星最外層的光環,F光環,是由一些更小的光環組成的繁雜構造,它的一些「繩結(Knots)」是很明顯的。科學家們推測這些所謂的結可能是塊狀的光環物質或是一些迷你的月亮。這些奇怪的織狀物在旅行者1號發回的圖象中很明顯,(右圖)但它們在旅行者2號發回的圖象中看不見,可能是因為後者拍到的光環部分的成分與前者的略有不同。

土星的衛星之間和光環系統中有著復雜的潮汐共振現象:一些衛星,所謂的「牧羊衛星」(比如土衛十五,土衛十六和土衛十七)對保持光環形狀有著明顯的重要性;土衛一看來應對卡西尼部分某種物質的缺乏負責任,這與小行星帶中Kirkwood gaps遇到的情況類似;土衛十八處於Encke Gap中。整個系統太復雜,我們所掌握的還很貧乏。

土星(以及其他類木行星)的光環的由來還不清楚,盡管它們可能自從形成時就有光環,但是光環系統是不穩定的,它們可能在前進過程中不斷更新,也可能是比較大的衛星的碎片。

像其他類木行星一樣,土星有一個極有意義的磁場區。

在無盡的夜空中,土星很容易被眼睛看到。盡管它可能不如木星那麼明亮,但是它很容易被認出是顆行星,因為它不會象恆星那樣「閃爍」。光環以及它的衛星能通過一架小型業余天文望遠鏡觀察到。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night這個天象程序作更多更細致的定製。

土星的衛星
土星有18顆被命名的衛星,比其他任何行星都多。還有一些小衛星還將被發現。

在那些旋轉速度已知的衛星中,除了土衛九和土衛七以外都是同步旋轉的。
有三對衛星,土衛一-土衛三,土衛二-土衛四和土衛六-土衛七有萬有引力的互相作用來維持它們軌道間的固定關系。土衛一公轉周期恰巧是土衛三的一半,它們可以說是在1:2共動關系中,土衛二-土衛四的也是1:2; 土衛六-土衛七的則是3:4關系。
除了18顆被命名的衛星以外,至少已有一打以上已經被報道了,並且已經給予了臨時的名稱。

㈦ 什麼是土星

20年前,天文學家想知道為什麼在所有行星中僅僅只有木星有環。今天,我們知道四個大行星(木星、土星、天王星、海王星)都有一些類型的環,但沒有一個可以跟土星壯麗的環相比。華麗而燦爛地,土星的光環跨越了超過32萬千米(幾乎是地球到月球的距離),甚至還可以在一個小孔徑的業余愛好者的天文望遠鏡里被看見。

土星的環首先是被伽利略看見的,不過那時他也不知道他看見的是什麼。當伽利略通過一架天文望遠鏡第一次看見土星時,他注意到這個行星有些不一般。他宣稱說「這第六個行星是三個」(即是說是一個三星)並且形容說「薩杜恩」(羅馬神話里的一個老人)顯然需要兩個僕人在左右幫他在天堂之間來來去去。伽利略知道他在天文望遠鏡里所看到的不是像木星一樣的球狀物,但對他來說它看上去好像一個行星一邊有一個小行星。在其他場合他也把這個物體描述成一個茶杯的把手或者是一對「耳朵」。

數年以後,另一個天文學家,克里斯丁·惠更斯,意識到伽利略所看到的其實是一個完全圍繞這顆行星的獨立的環。事實上伽利略沒有成功的辨別這個環也許是由於他早期望遠鏡較差的光學成像質量,也有可能是由於之前從沒人看到過在行星周圍有環,所以伽利略的頭腦無法向他解釋他所看到的是什麼。

從地球上看,土星顯現出有3個環。它們被簡稱為A環(外層)、B環(中間)和C環(內層)。最寬的B環和A環被一個稱為「卡西尼環縫」(來自發現它的天文學家)的縫隙所隔開。它寬得足夠放下月球,並且可以在中口徑的業余愛好者的望遠鏡里被看見。C環由於它那紗狀的、半透明的外貌,因而也被稱為「紗環」。

在1980到1981年間,「旅行者」號到達土星後,土星環更完整的結構開始展示在我們面前。在地球上看見的3個環變成了成百上千個小環。接近看,土星的環像一個留聲機唱片。另外,「旅行者」號還發現了地球上從沒見過的新環,包括一個像散開的女孩頭發的神秘發辮狀物體。

雖然土星的環看上去像一條跑道或一張CD,但它不是固體整盤。很早我們就知道這些大大小小的環不是固體的盤,而是由上百萬的臟冰塊構成。它們中有沙粒般大小的顆粒,還有小房子般大小的冰山。每一個物體在這暴風雪中運行就好像一個微小的行星在它自己的軌道上運行。與行星繞著太陽運轉一樣,離土星越近的環里的小顆粒或大石頭運動速度越快。有的環繞速度可以高達8萬千米/小時。對於我們的眼睛來說,所有的迷你衛星像風扇扇葉一樣快速旋轉而模糊,形成了我們所謂「環」的美麗裝飾品。

土星的B環有輪輻。在土星寬廣的中層環上飛行,「旅行者1號」發現顯現出來的有暗的輪輻狀的條紋。科學家們認為這些輪輻可能是被土星磁場俘獲並被迫在自旋的同時繞著這顆行星運行的帶靜電的塵埃懸浮在環上面造成的。

除了約4830千米寬的卡西尼環縫外,其他在環內部的縫也是可見的。同時,天文學家意識到這種分離不僅僅是環系統的暫時特徵,而是土星幾個衛星的引力牽引的直接結果。某幾個衛星間的作用力擔當看不見的行動者,清理掉離土星某些距離的某些區域的環物質,於是產生了環縫。

「旅行者1號」在A環的外側較遠處發現了一個很薄的環,科學家們對於它能存在感到十分驚奇。理論上組成它的岩石塊和冰塊應該在很早以前就散開,消失在太空中了。然而當太空船近距離看時竟發現了2個很小的衛星,環的一邊一個。被形象地叫為「牧羊衛星」的兩顆衛星扮演著牧羊犬的角色,用它們的引力把成群的開始向外逸散的環中的粒子物質拉回環中。

在伽利略第一次發現土星那令人迷惑的外形後2年,他更加迷惑了,因為他發現這個行星的「僕人」或「附屬物」完全消失了,在望遠鏡里僅留下一個圓圓的行星。今天,我們知道每過15~17年當環的邊緣朝向地球時,這環看上去就像是消失了一樣。這上天的魔法騙局是可能實現的,因為這個環雖然有32萬千米寬,但是僅僅只有不到30米的厚度!在地球上去試著看環的邊緣就好像在30千米外看唱片的邊緣一樣!最近一次環的邊緣朝向地球是在1995年。

每一個物體都有一個假象的表面叫「洛希極限」。在這個表面內,中心物體產生的潮汐力大於其他物體自身的引力。因此,在土星的洛希極限內任何進入的物質都不可能聚集成衛星,一定只會保持獨立的小塊。在某些情況下,冒昧地進入洛希極限的物體甚至會被潮汐力撕成碎片的,於是環產生了。

跟木星一樣,土星也是一個被雲覆蓋的大行星,有上千千米厚的大氣。同時,跟木星一樣,土星幾乎全是由自然界2種最輕的元素構成:氫和氦。土星也含有少量的重元素和較多的復雜化合物,但它的實際總密度還是比水小。這意味著,找一個足夠大的浴缸,土星會像放在一杯熱可可里的軟糖一樣上下沉浮。

雖然木星是五彩繽紛的,但土星更像一大塊白色的糖果奶油布丁。從「大紅斑」到它橙色和棕色的帶紋,木星的大氣呈現出生動的顏色的漩渦和斑點。對比之下,土星是十分柔和的。它的柔和的黃棕色雲帶點綴在白背景上。這種原因看上去似乎是2種因素共同作用的結果:①在土星大氣高空有一薄霧層,它使得我們看這顆行星時好像透過了起霜的玻璃。②土星有更徹底的混合氣候系統,所以大片的單色雲很罕見。

「旅行者」號的照相機偵察到了旋轉火焰狀的漩渦雲,很可能是下著氨水的有亞洲大的颶風。但是這種現象與土星上每30個土星年才會發生的令人不可思議的事情相比是不算什麼的。

每次土星位於近日點時,它所接收到的更多的熱會引發一個極大的上升氣流。當大量的氨氣飛快地上升到土星大氣最高層時,它們就變成了數以萬億計的雪花。被超過1600千米/時的快速的氣流俘獲,雪花氣流很快地爆發式增長為暴風雪,能包圍好幾倍地球面積的一個區域。看上去像一片巨大的覆蓋上百萬平方千米的白雲,在衰減慢下來之前,這個暴風雪持續橫行了幾周。

跟木星的「卡利斯托」和「蓋尼米得」一樣,土星的許多衛星也是由冰構成的。就像土星自己的環,它許多的衛星是由冰構成的。然而,在距太陽16億千米的地方,冰的溫度是十分低的,所以這土星衛星上的冰性質跟地球上的很不一樣。事實上,完全失去了它的彈性後,土星衛星上的冰像鋼鐵一樣堅硬但也像玻璃一樣脆。

在「特提斯」(土衛三)上,有一個叫「伊薩卡峽谷」的地方,它延伸出這顆衛星2/3周長的長度。「伊薩卡峽谷」也許是「特提斯」內部冷卻、凍結而膨脹時裂開的一條裂縫(跟你向你的汽車的冷卻系統中的水箱放了太少的防凍液所發生的一樣)。

小小的土衛一是一個僅僅480千米寬的小冰球,然而它有一個突出的超過100千米寬的被命名為「赫歇爾」的沖擊坑,在坑中心還有一個5千米高的山峰。不僅僅是這個特徵讓土衛一看上去像星戰里的死亡之星,它還顯示了在這樣大一個衛星上可以有多大的隕石坑。如果狠狠砸上土衛一的物體再稍稍大一點,它就會把這顆衛星撞成碎片。

太陽系裡的比土衛一大的衛星全是跟行星一樣是球形的。但比土衛一小的衛星在形狀上就是典型的不規則了。土衛一大小和更大的物體有足夠的質量讓它們在剛形成時保持熔化狀態一段時間。在熔化狀態時,引力自然的把它自身塑造成一個球形。更小的衛星(比如小行星和彗星)決不會經過一個熔化階段,所以形狀不規則。

土衛一的許多地表特徵已經被天文學家根據亞瑟王的傳說而稀奇古怪地命名了,包括「圭尼維婭」、「蘭斯洛特」、「梅林」,當然還有亞瑟王自己。

「恩克拉多斯」是土星的另一個有隕石坑的冰衛星。它上面也有一個又長又寬的條狀區域,看上去就像是一個巨大的舌頭伸出來把這部分舔干凈了,除去了所有細節一樣。這個區域的邊緣甚至分布著一些一半完整一半消失的隕石坑。特大的地外宇宙尺度的雪可能不是假設了,科學家們認為在這里,這顆衛星的冰在過去至少溶化過一次,爆發式的湧出來沖過這片地形。熱源來自哪裡呢?也許是來自土星潮汐的拉扯。

土衛八是一個兩面的世界。在太陽系裡土衛八是最奇怪的地方之一。它有大約1400千米寬的一面半球是覆蓋著冰,像新下的雪一樣亮;然而反面半球的很大一部分比瀝青還暗。天文學家推測這種很暗的物質可能是某些有機物質(就像焦油),受土衛八和土星之間的潮汐熱的影響,不知何故從這衛星內部深處湧出。

土衛七大約有260千米寬,看上去像一個漢堡包和一個冰球的交叉部分。它的完全不像球形的形狀可能是因為遠古時的一次撞擊撞掉了它一塊或者更多部分,並把剩下的炸進一個蛋形軌道里。它不對稱的形狀和奇怪的軌道造成土衛七十分混亂的旋轉速率以至於在它上面每一天的長度都在變。如果較長的天都是周六和周日,那這也許不是一個很糟的住處。

「泰坦」,土星最大的衛星,是太陽系裡第二大的衛星(僅次於「蓋尼米得」)。直徑5100千米,「泰坦」比水星和冥王星大。它不僅僅是一個只有行星般大小的星體,它也有一個行星的典型特徵:大氣。事實上,「泰坦」大氣的厚度是地球大氣厚度的2.5倍。當「旅行者」號飛過「泰坦」時,科學家們希望能看到它的深藏不露的奇異外貌,但他們所能看見的只是隱藏在一層毫無特色的橙色霧里的球。有豐富的甲烷(就是我們通常所知的天然氣),「泰坦」的大氣受太陽光推動,製造碳氫化合物的煙霧。一些科學家推測再過幾年有機化合物的霧會通過大氣滲透下去,並在「泰坦」的地面聚積形成橙色的泥狀堆積物。其他人則假設乙烷雲會降落到液態甲烷形成的海或者湖。

最近,天文學家已經用哈勃空間望遠鏡來透過「泰坦」的遮擋煙霧看內部。在特殊的紅外波段,大氣變得稍微有點透明,能瞥見地表了。迄今為止,明暗特徵已經描繪出來了,但對於16億千米遠的東西,即使是「哈勃」也無法把細節處理得足夠好讓我們能判斷出我們看見的是什麼。

21世紀早期,「卡西尼」號太空船預定將航向土星。主航空器將進入沿著巨大環的軌道。惠更斯號探測器將脫離母船,藉助降落傘進入「泰坦」的神奇的大氣里。然而探測器上不會攜帶相機(由於預算原因而減掉了),其他的儀器將會告訴我們這個不一般的衛星的更多的氣候和化學組成信息。

在遙遠的未來,「泰坦」會成為一個有趣的居住地。離太陽幾乎有16億千米遠,「泰坦」的溫度不會很溫和,一點也不讓人奇怪。觀測者和電腦模型假設地表溫度讀數大約在-156℃。然而在過40億~50億年前事情也許完全不一樣。隨著我們的太陽變老,它某一天會變成紅巨星,吞沒並燒焦水星和金星、蒸發掉地球上的水。這種讓地球不再適合生存的變化也許會促使「泰坦」變得「繁盛」。「泰坦」的組成在科學上是令人著迷的,因為「泰坦」是真正的有機化合物實驗室,含有大量的科學家們堅信的地球生命開始出現時存在的分子。如果「泰坦」的溫度能有效地上升,一些有趣的進化(先化學後生物)就可能發生。這樣當我們古老的居住地不再適合居住時我們也許就能在土星軌道上找到一個新家。

最近天文學家們利用一個特殊事件來找土星周圍更多的衛星。每15~17年,地球都會指向能同時看見土星環頂部和底部的方向。然後,接下來的15年我們能看見環的背面。但在這兩段時間之間,有一個幾周的時間,環是邊緣指向地球的。在那段時間里環很薄,所以會消失。隨著環明顯的消失,它們炫目的太陽反射光也減弱了。這就允許天文學家去找原來沒發現的微小衛星。在1995年的夏天,天文學家利用環平面轉換的時機,用「哈勃」最新的銳利的眼睛去搜索出能被證明是家族新成員的物體。未來的觀測等待我們確定這些。

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