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土星为什么有一个像眼睛的形状

发布时间: 2022-06-18 22:57:28

㈠ 土星在那里

在罗马神话中,土星(Saturn)是农神的名称。希腊神话中的农神Cronus是Uranus(天王星)和该亚的儿子,也是宙斯(木星)的父亲。土星也是英语中“星期六”(Saturday)的词根。(请参见 附录 4).

土星在史前就被发现了。伽利略在1610年第一次通过望远镜观察到它,并记录下它的奇怪运行轨迹,但也被它给搞糊涂了。早期对于土星的观察十分复杂,这是由于当土星在它的轨道上时每过几年,地球就要穿过土星光环所在的平面。(低分辨率的土星图片所以经常有彻底性的变化。)直到1659年惠更斯正确地推断出光环的几何形状。在1977年以前,土星的光环一直被认为是太阳系中唯一存在的;但在1977年,在天王星周围发现了暗淡的光环,在这以后不久木星和海王星周围也发现了光环。

先锋11号在1979年首先去过土星周围,同年又被旅行家1号和2号访问。现在正在途中的卡西尼飞行器将在2004年到达土星。

通过小型的望远镜观察也能明显地发现土星是一个扁球体。它赤道的直径比两极的直径大大约10%(赤道为120,536千米,两极为108,728千米),这是它快速的自转和流质地表的结果。其他的气态行星也是扁球体,不过没有这样明显。

土星是最疏松的一颗行星,它的比重(0.7)比水的还要小。

与木星一样,土星是由大约75%的氢气和25%的氦气以及少量的水,甲烷,氨气和一些类似岩石的物质组成。这些组成类似形成太阳系时,太阳星云物质的组成。

土星内部和木星一样,由一个岩石核心,一个具有金属性的液态氢层和一个氢分子层,同时还存在少量的各式各样的冰。

土星的内部是剧热的(在核心可达12000开尔文),并且土星向宇宙发出的能量比它从太阳获得的能量还要大。大多数的额外能量与木星一样是由Kelvin-Helmholtz原理产生的。但这可能还不足以解释土星的发光本领,一些其他的作用可能也在进行,可能是由于土星内部深层处氦的“冲洗”造成的。

木星上的明显的带状物 在土星上则模糊许多,在赤道附近变得更宽。由地球无法看清它的顶层云,所以直到旅行者飞船偶然观测到,人们才开始对土星的大气循环情况开始研究。土星与木星一样,有长周期的椭圆轨道(右侧图象中心的大红斑)以及其他的大致特征。在1990年,哈博望远镜观察到在土星赤道附近一个非常大的白色的云,这是当旅行者号到达时并不存在的;在1994年,另一个比较小的风暴被观测到。(左图)

从地球上可以看到两个明显的光环(A和B)和一个暗淡的光环(C),在A光环与B光环之间的间隙被称为“卡西尼部分”。一个在A光环的外围部分更为暗淡的间隙被称为“Encke Gap”(但这有点用词不当,因为它可能从没被Encke看见过)。旅行者号发送回的图片显示还有四个暗淡的光环。土星的光环与其他星的光环不同,它是非常明亮的。(星体反照率为0.2 - 0.6)

尽管从地球上看光环是连续的,但这些光环事实上是由无数在各自独立轨道的微小物体构成的。它们的大小的范围由1厘米到几米不等,也有可能存在一些直径为几公里的物体。

土星的光环特别地薄,尽管它们的直径有250,000千米甚至更大,但是它们最多只有1.5千米厚。尽管它们有给人深刻印象的明显的形象,但是在光环中只有很少的物质--如果光环被压缩成一个物件,它最多只可能是100千米宽。

光环中的微粒可能主要是由水凝成的冰组成,但它们也可能是由冰裹住外层的岩石状微粒。

旅行者号证实令人迷惑的半径的不均匀性在光环中的确存在,这被叫做“spokes(辅条)”,这是首先由一个业余天文学家报道的(左图)。它们的自然本性带给了我们一个谜,但使得我们有了弄清土星磁场区的线索。

土星最外层的光环,F光环,是由一些更小的光环组成的繁杂构造,它的一些“绳结(Knots)”是很明显的。科学家们推测这些所谓的结可能是块状的光环物质或是一些迷你的月亮。这些奇怪的织状物在旅行者1号发回的图象中很明显,(右图)但它们在旅行者2号发回的图象中看不见,可能是因为后者拍到的光环部分的成分与前者的略有不同。

土星的卫星之间和光环系统中有着复杂的潮汐共振现象:一些卫星,所谓的“牧羊卫星”(比如土卫十五,土卫十六和土卫十七)对保持光环形状有着明显的重要性;土卫一看来应对卡西尼部分某种物质的缺乏负责任,这与小行星带中Kirkwood gaps遇到的情况类似;土卫十八处于Encke Gap中。整个系统太复杂,我们所掌握的还很贫乏。

土星(以及其他类木行星)的光环的由来还不清楚,尽管它们可能自从形成时就有光环,但是光环系统是不稳定的,它们可能在前进过程中不断更新,也可能是比较大的卫星的碎片。

像其他类木行星一样,土星有一个极有意义的磁场区。

在无尽的夜空中,土星很容易被眼睛看到。尽管它可能不如木星那么明亮,但是它很容易被认出是颗行星,因为它不会象恒星那样“闪烁”。光环以及它的卫星能通过一架小型业余天文望远镜观察到。Mike Harvey的行星寻找图表指出此时水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night这个天象程序作更多更细致的定制。

土星的卫星
土星有18颗被命名的卫星,比其他任何行星都多。还有一些小卫星还将被发现。

在那些旋转速度已知的卫星中,除了土卫九和土卫七以外都是同步旋转的。
有三对卫星,土卫一-土卫三,土卫二-土卫四和土卫六-土卫七有万有引力的互相作用来维持它们轨道间的固定关系。土卫一公转周期恰巧是土卫三的一半,它们可以说是在1:2共动关系中,土卫二-土卫四的也是1:2; 土卫六-土卫七的则是3:4关系。
除了18颗被命名的卫星以外,至少已有一打以上已经被报道了,并且已经给予了临时的名称。
卫星 距离
(千米) 半径
(千米) 质量
(千克) 发现者 发现日期
土卫十八 134000 10 ? Showalter 1990
土卫十五 138000 14 ? Terrile 1980
土卫十六 139000 46 2.70e17 Collins 1980
土卫十七 142000 46 2.20e17 Collins 1980
土卫十一 151000 57 5.60e17 Walker 1980
土卫十 151000 89 2.01e18 Dollfus 1966
土卫一 186000 196 3.80e19 赫歇耳 1789
土卫二 238000 260 8.40e19 赫歇耳 1789
土卫三 295000 530 7.55e20 卡西尼 1684
土卫十三 295000 15 ? Reitsema 1980
土卫十四 295000 13 ? Pascu 1980
土卫四 377000 560 1.05e21 卡西尼 1684
土卫十二 377000 16 ? Laques 1980
土卫五 527000 765 2.49e21 卡西尼 1672
土卫六 1222000 2575 1.35e23 惠更斯 1655
土卫七 1481000 143 1.77e19 波德 1848
土卫八 3561000 170 1.88e21 卡西尼 1671
土卫九 12952000 110 4.00e18 Pickering 1898

土星的光环
光环 距离
(千米) 宽度
(千米) 质量
(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 ?

(距离是指从土星中心到光环内部的边缘)这种分类真的有点误导,因为微粒的密度以一个复杂的方式改变,不能用分类法划分为一个明显的区域:在光环中存在不断的变化;那些间隙并不是全部空的,这些光环并不是一个完美的圆环。

更多的有关土星及其卫星的站点
更多的 土星图片
来自 LANL
来自 ASU
来自 JPL
来自 RPIF
来自 Stardate
来自 RGO
来自 NSSDC
来自 NASA Spacelink
来自 TPS
土星项目 来自 TAMU
土星光环系统
光环间隙的原因,来自 Phil Plait 的出色的Bitsize 天文网站
土星光环在1995-1996年的平面交叉包括土星及其光环的许多信息
旅行者号与土星科学概要
土星光环平面交叉 信息来自 JPL, 信息 和 图片 来自 STScI
土星光环面的太阳交叉点 来自 WIYN 天文台
土星光环的历史背景 及它的卫星 (来自 JPL)
土星的系统命名表
未知点
土星怎样产生它的内部热量?
光环中的“辐条”是什么?
光环的由来是什么?这与整个太阳系的形成有何联系?为什么土星的光环比其他的光环更引人注目?
如果一切进行正常,卡西尼飞行器将于2004年进入土星轨道。它除了进一步观察土星及其主要卫星,还将对土卫六的表面进行探索(被称为惠更斯,由欧洲太空总署建造)

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直达土卫六
... 太阳 ... 木星 ... 木卫九 ... 土星 ... 土卫十八 ... 天王星 ...

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Bill Arnett; 最后更新于: 1998 二月 28
最近更新:03/04/99

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㈡ 有关于土星的资料

土星是离太阳第六远的行星,也是九大行星中第二大的行星:

公转轨道: 距太阳 1,429,400,000 千米 (9.54 天文单位)
卫星直径: 120,536 千米 (赤道)
质量: 5.68e26 千克

在罗马神话中,土星(Saturn)是农神的名称。希腊神话中的农神Cronus是Uranus(天王星)和该亚的儿子,也是宙斯(木星)的父亲。土星也是英语中“星期六”(Saturday)的词根。(请参见 附录 4).

土星在史前就被发现了。伽利略在1610年第一次通过望远镜观察到它,并记录下它的奇怪运行轨迹,但也被它给搞糊涂了。早期对于土星的观察十分复杂,这是由于当土星在它的轨道上时每过几年,地球就要穿过土星光环所在的平面。(低分辨率的土星图片所以经常有彻底性的变化。)直到1659年惠更斯正确地推断出光环的几何形状。在1977年以前,土星的光环一直被认为是太阳系中唯一存在的;但在1977年,在天王星周围发现了暗淡的光环,在这以后不久木星和海王星周围也发现了光环。

先锋11号在1979年首先去过土星周围,同年又被旅行家1号和2号访问。现在正在途中的卡西尼飞行器将在2004年到达土星。

通过小型的望远镜观察也能明显地发现土星是一个扁球体。它赤道的直径比两极的直径大大约10%(赤道为120,536千米,两极为108,728千米),这是它快速的自转和流质地表的结果。其他的气态行星也是扁球体,不过没有这样明显。

土星是最疏松的一颗行星,它的比重(0.7)比水的还要小。

与木星一样,土星是由大约75%的氢气和25%的氦气以及少量的水,甲烷,氨气和一些类似岩石的物质组成。这些组成类似形成太阳系时,太阳星云物质的组成。

土星内部和木星一样,由一个岩石核心,一个具有金属性的液态氢层和一个氢分子层,同时还存在少量的各式各样的冰。

土星的内部是剧热的(在核心可达12000开尔文),并且土星向宇宙发出的能量比它从太阳获得的能量还要大。大多数的额外能量与木星一样是由Kelvin-Helmholtz原理产生的。但这可能还不足以解释土星的发光本领,一些其他的作用可能也在进行,可能是由于土星内部深层处氦的“冲洗”造成的。

木星上的明显的带状物 在土星上则模糊许多,在赤道附近变得更宽。由地球无法看清它的顶层云,所以直到旅行者飞船偶然观测到,人们才开始对土星的大气循环情况开始研究。土星与木星一样,有长周期的椭圆轨道(右侧图象中心的大红斑)以及其他的大致特征。在1990年,哈博望远镜观察到在土星赤道附近一个非常大的白色的云,这是当旅行者号到达时并不存在的;在1994年,另一个比较小的风暴被观测到。(左图)

从地球上可以看到两个明显的光环(A和B)和一个暗淡的光环(C),在A光环与B光环之间的间隙被称为“卡西尼部分”。一个在A光环的外围部分更为暗淡的间隙被称为“Encke Gap”(但这有点用词不当,因为它可能从没被Encke看见过)。旅行者号发送回的图片显示还有四个暗淡的光环。土星的光环与其他星的光环不同,它是非常明亮的。(星体反照率为0.2 - 0.6)

尽管从地球上看光环是连续的,但这些光环事实上是由无数在各自独立轨道的微小物体构成的。它们的大小的范围由1厘米到几米不等,也有可能存在一些直径为几公里的物体。

土星的光环特别地薄,尽管它们的直径有250,000千米甚至更大,但是它们最多只有1.5千米厚。尽管它们有给人深刻印象的明显的形象,但是在光环中只有很少的物质--如果光环被压缩成一个物件,它最多只可能是100千米宽。

光环中的微粒可能主要是由水凝成的冰组成,但它们也可能是由冰裹住外层的岩石状微粒。

旅行者号证实令人迷惑的半径的不均匀性在光环中的确存在,这被叫做“spokes(辅条)”,这是首先由一个业余天文学家报道的(左图)。它们的自然本性带给了我们一个谜,但使得我们有了弄清土星磁场区的线索。

土星最外层的光环,F光环,是由一些更小的光环组成的繁杂构造,它的一些“绳结(Knots)”是很明显的。科学家们推测这些所谓的结可能是块状的光环物质或是一些迷你的月亮。这些奇怪的织状物在旅行者1号发回的图象中很明显,(右图)但它们在旅行者2号发回的图象中看不见,可能是因为后者拍到的光环部分的成分与前者的略有不同。

土星的卫星之间和光环系统中有着复杂的潮汐共振现象:一些卫星,所谓的“牧羊卫星”(比如土卫十五,土卫十六和土卫十七)对保持光环形状有着明显的重要性;土卫一看来应对卡西尼部分某种物质的缺乏负责任,这与小行星带中Kirkwood gaps遇到的情况类似;土卫十八处于Encke Gap中。整个系统太复杂,我们所掌握的还很贫乏。

土星(以及其他类木行星)的光环的由来还不清楚,尽管它们可能自从形成时就有光环,但是光环系统是不稳定的,它们可能在前进过程中不断更新,也可能是比较大的卫星的碎片。

像其他类木行星一样,土星有一个极有意义的磁场区。

在无尽的夜空中,土星很容易被眼睛看到。尽管它可能不如木星那么明亮,但是它很容易被认出是颗行星,因为它不会象恒星那样“闪烁”。光环以及它的卫星能通过一架小型业余天文望远镜观察到。Mike Harvey的行星寻找图表指出此时水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night这个天象程序作更多更细致的定制。

土星的卫星
土星有18颗被命名的卫星,比其他任何行星都多。还有一些小卫星还将被发现。

在那些旋转速度已知的卫星中,除了土卫九和土卫七以外都是同步旋转的。
有三对卫星,土卫一-土卫三,土卫二-土卫四和土卫六-土卫七有万有引力的互相作用来维持它们轨道间的固定关系。土卫一公转周期恰巧是土卫三的一半,它们可以说是在1:2共动关系中,土卫二-土卫四的也是1:2; 土卫六-土卫七的则是3:4关系。
除了18颗被命名的卫星以外,至少已有一打以上已经被报道了,并且已经给予了临时的名称。
卫星 距离
(千米) 半径
(千米) 质量
(千克) 发现者 发现日期
土卫十八 134000 10 ? Showalter 1990
土卫十五 138000 14 ? Terrile 1980
土卫十六 139000 46 2.70e17 Collins 1980
土卫十七 142000 46 2.20e17 Collins 1980
土卫十一 151000 57 5.60e17 Walker 1980
土卫十 151000 89 2.01e18 Dollfus 1966
土卫一 186000 196 3.80e19 赫歇耳 1789
土卫二 238000 260 8.40e19 赫歇耳 1789
土卫三 295000 530 7.55e20 卡西尼 1684
土卫十三 295000 15 ? Reitsema 1980
土卫十四 295000 13 ? Pascu 1980
土卫四 377000 560 1.05e21 卡西尼 1684
土卫十二 377000 16 ? Laques 1980
土卫五 527000 765 2.49e21 卡西尼 1672
土卫六 1222000 2575 1.35e23 惠更斯 1655
土卫七 1481000 143 1.77e19 波德 1848
土卫八 3561000 170 1.88e21 卡西尼 1671
土卫九 12952000 110 4.00e18 Pickering 1898

土星的光环
光环 距离
(千米) 宽度
(千米) 质量
(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 ?

(距离是指从土星中心到光环内部的边缘)这种分类真的有点误导,因为微粒的密度以一个复杂的方式改变,不能用分类法划分为一个明显的区域:在光环中存在不断的变化;那些间隙并不是全部空的,这些光环并不是一个完美的圆环。

㈢ 为什么土星的大眼睛是逆时针转的

是木星表面的大红斑,不是土星的。木星上有多个条状的气流,两个及以上相反气流搅在一起形成了大红斑。

㈣ 土星的光环是什么样的

有人可能会说,光环有什么稀奇?木星不也有光环吗?是的。但是木星的光环是由大量的黑色碎石组成的,几乎不反射太阳光,所以长期以来没有被人们发现。而土星的光环却是由无数像流星一样的小块固体——粒子和砾石组成的,它们在太阳光的照射下,银光闪闪,绕在土星的腰部,把土星打扮得多么妩媚!有人说,土星光环是大自然依靠自身的力量完成的一具精妙绝伦的艺术品,自从1659年土星光环被荷兰天文学家惠更斯发现以来,人们把许许多多的赞美的话献给了它。二三百年来,土星成了天文学家和业余天文爱好者最喜欢观测的天体之一。

土星光环一共有好几个,一个套一个。总宽度有好多万千米,而厚度却只有几千米。如果把土星光环设想为一个直径为1米的圆环,那么,它的厚度比一张纸还薄。所以从望远镜看去,土星套着光环就好像戴了一顶发光的宽边大礼帽一样。几个光环并不紧挨在一起。1675年,天文学家卡西尼发现,在A环和B环之间有一圈宽约5000千米的缝隙——卡西尼缝。以后,这样的缝隙又发现了几个,于是就分开成了几个光环。不仅每两个光环之间有缝相隔,而且各环当中还有更窄的空隙。

1980年11月13日凌晨,美国“旅行者”1号空间探测器在离土星124240千米远处掠过土星,自动发回了1万多张关于土星的彩色照片和各种数据,其中有些新的发现使科学家们大吃一惊,发现土星比原来想象的要复杂得多。在土星光环的平面里,有成百成千条大小不等的环。它们大多是对称的环,看起来就像是唱片。上的波纹,但也有的是不对称的。这些环大多光滑匀称,但也有一些是锯齿形的,有些呈辐射状,还有的环甚至像发辫一样扭在一起。这些光环全部在土星的赤道面上,都是同心环。它们以不同的速度绕着土星旋转。有意思的是,土星环本身就能放出无线电信号,功率高达几百万瓦。

土星的光环是美丽的,但是它的形状老是在变化,有时还爱跟人开玩笑,突然消失不见,让你找不到它。这又是怎么回事呢?

原来,土星和我们地球一样,也是侧着身子绕着太阳旋转。土星光环受阳光照射的位置不断变化,它就不断地以不同的角度朝向我们。这样,我们在望远镜里看到的土星光环,在不同的时间里就会有不同的形状和亮度。有时候变成像一顶宽边大礼帽,悬在空中;有时候像一只花篮,很是诱人;有时候变成像一条项斑,横在土星中间,把它一分为二;而当它的侧边朝着我们的时候,薄薄的光环就干脆看不见了。在土星绕着太阳公转1周的过程中,土星光环要跟我们这样“捉迷藏”两次。

如果能到土星,上观赏一下光环,那可一定很有意思!土星的几条光环都是绕着土星旋转的,有的转得快,有的转得慢。那奇丽的景色只有你闭着眼睛去想象了。

㈤ “双星伴月”是什么样的为何会出现这种情况有何科学依据

天文专家介绍说,大年初四晚上,新月将与火星、金星形成一片有趣的 "笑脸",上演 "双星伴月 "的美丽天象。只要天气晴朗,中国公众就能用肉眼欣赏到这一难得的有趣景象。金星是夜空中最亮的星星,在中国古代被称为 "太白"。当它在早晨出现时,人们称它为 "晨星";当它在黄昏出现时,它被称为黑子。火星是地球轨道外的第一颗行星。它的颜色为红色,在中国古代被称为 "荧惑",因为它的亮度变化很大。它有 "荧惑之光,离乱之意"。天文教育专家、天津市天文学会理事赵之珩说,31日19时左右,银色的月牙像一艘船一样漂浮在西南方向的深蓝天空上。

赵之珩建议:"如果有兴趣的人用手围成一个圆圈,指着天空把三者结合起来,甚至想象在天空中画一个圆圈,或者用相机拍一张照片,在照片上画一个圈,就会出现有趣的'笑脸'。" 天文专家提醒说,金星很适合观测,因为它就在金星的东方放大镜后面,金星的亮度像钻石一样,亮度为-4.4等。与月球一样,金星也有盈亏之分。

土星和木星,我们太阳系的两颗行星,今年成为 "朋友",总是携手并进。天文专家说,10月22日和23日,一个半月形的月亮将停在这两颗星的附近,上演一场 "三英会"。如果天气良好,感兴趣的公众可以用肉眼看到这一有趣而浪漫的天体事件。中国天文学会会员、天津市天文学会理事赵之珩说,土星和木星这两颗美丽的夜空行星从今年年初开始就 "形影不离",但上半年主要在深夜才能看到。在今年下半年,木星和土星将在午夜前可见。

㈥ 关于土星的资料

土星是离太阳第六远的行星,也是九大行星中第二大的行星:

公转轨道: 距太阳 1,429,400,000 千米 (9.54 天文单位)
卫星直径: 120,536 千米 (赤道)
质量: 5.68e26 千克

在罗马神话中,土星(Saturn)是农神的名称。希腊神话中的农神Cronus是Uranus(天王星)和该亚的儿子,也是宙斯(木星)的父亲。土星也是英语中“星期六”(Saturday)的词根。(请参见 附录 4).

土星在史前就被发现了。伽利略在1610年第一次通过望远镜观察到它,并记录下它的奇怪运行轨迹,但也被它给搞糊涂了。早期对于土星的观察十分复杂,这是由于当土星在它的轨道上时每过几年,地球就要穿过土星光环所在的平面。(低分辨率的土星图片所以经常有彻底性的变化。)直到1659年惠更斯正确地推断出光环的几何形状。在1977年以前,土星的光环一直被认为是太阳系中唯一存在的;但在1977年,在天王星周围发现了暗淡的光环,在这以后不久木星和海王星周围也发现了光环。

先锋11号在1979年首先去过土星周围,同年又被旅行家1号和2号访问。现在正在途中的卡西尼飞行器将在2004年到达土星。

通过小型的望远镜观察也能明显地发现土星是一个扁球体。它赤道的直径比两极的直径大大约10%(赤道为120,536千米,两极为108,728千米),这是它快速的自转和流质地表的结果。其他的气态行星也是扁球体,不过没有这样明显。

土星是最疏松的一颗行星,它的比重(0.7)比水的还要小。

与木星一样,土星是由大约75%的氢气和25%的氦气以及少量的水,甲烷,氨气和一些类似岩石的物质组成。这些组成类似形成太阳系时,太阳星云物质的组成。

土星内部和木星一样,由一个岩石核心,一个具有金属性的液态氢层和一个氢分子层,同时还存在少量的各式各样的冰。

土星的内部是剧热的(在核心可达12000开尔文),并且土星向宇宙发出的能量比它从太阳获得的能量还要大。大多数的额外能量与木星一样是由Kelvin-Helmholtz原理产生的。但这可能还不足以解释土星的发光本领,一些其他的作用可能也在进行,可能是由于土星内部深层处氦的“冲洗”造成的。

木星上的明显的带状物 在土星上则模糊许多,在赤道附近变得更宽。由地球无法看清它的顶层云,所以直到旅行者飞船偶然观测到,人们才开始对土星的大气循环情况开始研究。土星与木星一样,有长周期的椭圆轨道(右侧图象中心的大红斑)以及其他的大致特征。在1990年,哈博望远镜观察到在土星赤道附近一个非常大的白色的云,这是当旅行者号到达时并不存在的;在1994年,另一个比较小的风暴被观测到。(左图)

从地球上可以看到两个明显的光环(A和B)和一个暗淡的光环(C),在A光环与B光环之间的间隙被称为“卡西尼部分”。一个在A光环的外围部分更为暗淡的间隙被称为“Encke Gap”(但这有点用词不当,因为它可能从没被Encke看见过)。旅行者号发送回的图片显示还有四个暗淡的光环。土星的光环与其他星的光环不同,它是非常明亮的。(星体反照率为0.2 - 0.6)

尽管从地球上看光环是连续的,但这些光环事实上是由无数在各自独立轨道的微小物体构成的。它们的大小的范围由1厘米到几米不等,也有可能存在一些直径为几公里的物体。

土星的光环特别地薄,尽管它们的直径有250,000千米甚至更大,但是它们最多只有1.5千米厚。尽管它们有给人深刻印象的明显的形象,但是在光环中只有很少的物质--如果光环被压缩成一个物件,它最多只可能是100千米宽。

光环中的微粒可能主要是由水凝成的冰组成,但它们也可能是由冰裹住外层的岩石状微粒。

旅行者号证实令人迷惑的半径的不均匀性在光环中的确存在,这被叫做“spokes(辅条)”,这是首先由一个业余天文学家报道的(左图)。它们的自然本性带给了我们一个谜,但使得我们有了弄清土星磁场区的线索。

土星最外层的光环,F光环,是由一些更小的光环组成的繁杂构造,它的一些“绳结(Knots)”是很明显的。科学家们推测这些所谓的结可能是块状的光环物质或是一些迷你的月亮。这些奇怪的织状物在旅行者1号发回的图象中很明显,(右图)但它们在旅行者2号发回的图象中看不见,可能是因为后者拍到的光环部分的成分与前者的略有不同。

土星的卫星之间和光环系统中有着复杂的潮汐共振现象:一些卫星,所谓的“牧羊卫星”(比如土卫十五,土卫十六和土卫十七)对保持光环形状有着明显的重要性;土卫一看来应对卡西尼部分某种物质的缺乏负责任,这与小行星带中Kirkwood gaps遇到的情况类似;土卫十八处于Encke Gap中。整个系统太复杂,我们所掌握的还很贫乏。

土星(以及其他类木行星)的光环的由来还不清楚,尽管它们可能自从形成时就有光环,但是光环系统是不稳定的,它们可能在前进过程中不断更新,也可能是比较大的卫星的碎片。

像其他类木行星一样,土星有一个极有意义的磁场区。

在无尽的夜空中,土星很容易被眼睛看到。尽管它可能不如木星那么明亮,但是它很容易被认出是颗行星,因为它不会象恒星那样“闪烁”。光环以及它的卫星能通过一架小型业余天文望远镜观察到。Mike Harvey的行星寻找图表指出此时水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night这个天象程序作更多更细致的定制。

土星的卫星
土星有18颗被命名的卫星,比其他任何行星都多。还有一些小卫星还将被发现。

在那些旋转速度已知的卫星中,除了土卫九和土卫七以外都是同步旋转的。
有三对卫星,土卫一-土卫三,土卫二-土卫四和土卫六-土卫七有万有引力的互相作用来维持它们轨道间的固定关系。土卫一公转周期恰巧是土卫三的一半,它们可以说是在1:2共动关系中,土卫二-土卫四的也是1:2; 土卫六-土卫七的则是3:4关系。
除了18颗被命名的卫星以外,至少已有一打以上已经被报道了,并且已经给予了临时的名称。

㈦ 什么是土星

20年前,天文学家想知道为什么在所有行星中仅仅只有木星有环。今天,我们知道四个大行星(木星、土星、天王星、海王星)都有一些类型的环,但没有一个可以跟土星壮丽的环相比。华丽而灿烂地,土星的光环跨越了超过32万千米(几乎是地球到月球的距离),甚至还可以在一个小孔径的业余爱好者的天文望远镜里被看见。

土星的环首先是被伽利略看见的,不过那时他也不知道他看见的是什么。当伽利略通过一架天文望远镜第一次看见土星时,他注意到这个行星有些不一般。他宣称说“这第六个行星是三个”(即是说是一个三星)并且形容说“萨杜恩”(罗马神话里的一个老人)显然需要两个仆人在左右帮他在天堂之间来来去去。伽利略知道他在天文望远镜里所看到的不是像木星一样的球状物,但对他来说它看上去好像一个行星一边有一个小行星。在其他场合他也把这个物体描述成一个茶杯的把手或者是一对“耳朵”。

数年以后,另一个天文学家,克里斯丁·惠更斯,意识到伽利略所看到的其实是一个完全围绕这颗行星的独立的环。事实上伽利略没有成功的辨别这个环也许是由于他早期望远镜较差的光学成像质量,也有可能是由于之前从没人看到过在行星周围有环,所以伽利略的头脑无法向他解释他所看到的是什么。

从地球上看,土星显现出有3个环。它们被简称为A环(外层)、B环(中间)和C环(内层)。最宽的B环和A环被一个称为“卡西尼环缝”(来自发现它的天文学家)的缝隙所隔开。它宽得足够放下月球,并且可以在中口径的业余爱好者的望远镜里被看见。C环由于它那纱状的、半透明的外貌,因而也被称为“纱环”。

在1980到1981年间,“旅行者”号到达土星后,土星环更完整的结构开始展示在我们面前。在地球上看见的3个环变成了成百上千个小环。接近看,土星的环像一个留声机唱片。另外,“旅行者”号还发现了地球上从没见过的新环,包括一个像散开的女孩头发的神秘发辫状物体。

虽然土星的环看上去像一条跑道或一张CD,但它不是固体整盘。很早我们就知道这些大大小小的环不是固体的盘,而是由上百万的脏冰块构成。它们中有沙粒般大小的颗粒,还有小房子般大小的冰山。每一个物体在这暴风雪中运行就好像一个微小的行星在它自己的轨道上运行。与行星绕着太阳运转一样,离土星越近的环里的小颗粒或大石头运动速度越快。有的环绕速度可以高达8万千米/小时。对于我们的眼睛来说,所有的迷你卫星像风扇扇叶一样快速旋转而模糊,形成了我们所谓“环”的美丽装饰品。

土星的B环有轮辐。在土星宽广的中层环上飞行,“旅行者1号”发现显现出来的有暗的轮辐状的条纹。科学家们认为这些轮辐可能是被土星磁场俘获并被迫在自旋的同时绕着这颗行星运行的带静电的尘埃悬浮在环上面造成的。

除了约4830千米宽的卡西尼环缝外,其他在环内部的缝也是可见的。同时,天文学家意识到这种分离不仅仅是环系统的暂时特征,而是土星几个卫星的引力牵引的直接结果。某几个卫星间的作用力担当看不见的行动者,清理掉离土星某些距离的某些区域的环物质,于是产生了环缝。

“旅行者1号”在A环的外侧较远处发现了一个很薄的环,科学家们对于它能存在感到十分惊奇。理论上组成它的岩石块和冰块应该在很早以前就散开,消失在太空中了。然而当太空船近距离看时竟发现了2个很小的卫星,环的一边一个。被形象地叫为“牧羊卫星”的两颗卫星扮演着牧羊犬的角色,用它们的引力把成群的开始向外逸散的环中的粒子物质拉回环中。

在伽利略第一次发现土星那令人迷惑的外形后2年,他更加迷惑了,因为他发现这个行星的“仆人”或“附属物”完全消失了,在望远镜里仅留下一个圆圆的行星。今天,我们知道每过15~17年当环的边缘朝向地球时,这环看上去就像是消失了一样。这上天的魔法骗局是可能实现的,因为这个环虽然有32万千米宽,但是仅仅只有不到30米的厚度!在地球上去试着看环的边缘就好像在30千米外看唱片的边缘一样!最近一次环的边缘朝向地球是在1995年。

每一个物体都有一个假象的表面叫“洛希极限”。在这个表面内,中心物体产生的潮汐力大于其他物体自身的引力。因此,在土星的洛希极限内任何进入的物质都不可能聚集成卫星,一定只会保持独立的小块。在某些情况下,冒昧地进入洛希极限的物体甚至会被潮汐力撕成碎片的,于是环产生了。

跟木星一样,土星也是一个被云覆盖的大行星,有上千千米厚的大气。同时,跟木星一样,土星几乎全是由自然界2种最轻的元素构成:氢和氦。土星也含有少量的重元素和较多的复杂化合物,但它的实际总密度还是比水小。这意味着,找一个足够大的浴缸,土星会像放在一杯热可可里的软糖一样上下沉浮。

虽然木星是五彩缤纷的,但土星更像一大块白色的糖果奶油布丁。从“大红斑”到它橙色和棕色的带纹,木星的大气呈现出生动的颜色的漩涡和斑点。对比之下,土星是十分柔和的。它的柔和的黄棕色云带点缀在白背景上。这种原因看上去似乎是2种因素共同作用的结果:①在土星大气高空有一薄雾层,它使得我们看这颗行星时好像透过了起霜的玻璃。②土星有更彻底的混合气候系统,所以大片的单色云很罕见。

“旅行者”号的照相机侦察到了旋转火焰状的漩涡云,很可能是下着氨水的有亚洲大的飓风。但是这种现象与土星上每30个土星年才会发生的令人不可思议的事情相比是不算什么的。

每次土星位于近日点时,它所接收到的更多的热会引发一个极大的上升气流。当大量的氨气飞快地上升到土星大气最高层时,它们就变成了数以万亿计的雪花。被超过1600千米/时的快速的气流俘获,雪花气流很快地爆发式增长为暴风雪,能包围好几倍地球面积的一个区域。看上去像一片巨大的覆盖上百万平方千米的白云,在衰减慢下来之前,这个暴风雪持续横行了几周。

跟木星的“卡利斯托”和“盖尼米得”一样,土星的许多卫星也是由冰构成的。就像土星自己的环,它许多的卫星是由冰构成的。然而,在距太阳16亿千米的地方,冰的温度是十分低的,所以这土星卫星上的冰性质跟地球上的很不一样。事实上,完全失去了它的弹性后,土星卫星上的冰像钢铁一样坚硬但也像玻璃一样脆。

在“特提斯”(土卫三)上,有一个叫“伊萨卡峡谷”的地方,它延伸出这颗卫星2/3周长的长度。“伊萨卡峡谷”也许是“特提斯”内部冷却、冻结而膨胀时裂开的一条裂缝(跟你向你的汽车的冷却系统中的水箱放了太少的防冻液所发生的一样)。

小小的土卫一是一个仅仅480千米宽的小冰球,然而它有一个突出的超过100千米宽的被命名为“赫歇尔”的冲击坑,在坑中心还有一个5千米高的山峰。不仅仅是这个特征让土卫一看上去像星战里的死亡之星,它还显示了在这样大一个卫星上可以有多大的陨石坑。如果狠狠砸上土卫一的物体再稍稍大一点,它就会把这颗卫星撞成碎片。

太阳系里的比土卫一大的卫星全是跟行星一样是球形的。但比土卫一小的卫星在形状上就是典型的不规则了。土卫一大小和更大的物体有足够的质量让它们在刚形成时保持熔化状态一段时间。在熔化状态时,引力自然的把它自身塑造成一个球形。更小的卫星(比如小行星和彗星)决不会经过一个熔化阶段,所以形状不规则。

土卫一的许多地表特征已经被天文学家根据亚瑟王的传说而稀奇古怪地命名了,包括“圭尼维娅”、“兰斯洛特”、“梅林”,当然还有亚瑟王自己。

“恩克拉多斯”是土星的另一个有陨石坑的冰卫星。它上面也有一个又长又宽的条状区域,看上去就像是一个巨大的舌头伸出来把这部分舔干净了,除去了所有细节一样。这个区域的边缘甚至分布着一些一半完整一半消失的陨石坑。特大的地外宇宙尺度的雪可能不是假设了,科学家们认为在这里,这颗卫星的冰在过去至少溶化过一次,爆发式的涌出来冲过这片地形。热源来自哪里呢?也许是来自土星潮汐的拉扯。

土卫八是一个两面的世界。在太阳系里土卫八是最奇怪的地方之一。它有大约1400千米宽的一面半球是覆盖着冰,像新下的雪一样亮;然而反面半球的很大一部分比沥青还暗。天文学家推测这种很暗的物质可能是某些有机物质(就像焦油),受土卫八和土星之间的潮汐热的影响,不知何故从这卫星内部深处涌出。

土卫七大约有260千米宽,看上去像一个汉堡包和一个冰球的交叉部分。它的完全不像球形的形状可能是因为远古时的一次撞击撞掉了它一块或者更多部分,并把剩下的炸进一个蛋形轨道里。它不对称的形状和奇怪的轨道造成土卫七十分混乱的旋转速率以至于在它上面每一天的长度都在变。如果较长的天都是周六和周日,那这也许不是一个很糟的住处。

“泰坦”,土星最大的卫星,是太阳系里第二大的卫星(仅次于“盖尼米得”)。直径5100千米,“泰坦”比水星和冥王星大。它不仅仅是一个只有行星般大小的星体,它也有一个行星的典型特征:大气。事实上,“泰坦”大气的厚度是地球大气厚度的2.5倍。当“旅行者”号飞过“泰坦”时,科学家们希望能看到它的深藏不露的奇异外貌,但他们所能看见的只是隐藏在一层毫无特色的橙色雾里的球。有丰富的甲烷(就是我们通常所知的天然气),“泰坦”的大气受太阳光推动,制造碳氢化合物的烟雾。一些科学家推测再过几年有机化合物的雾会通过大气渗透下去,并在“泰坦”的地面聚积形成橙色的泥状堆积物。其他人则假设乙烷云会降落到液态甲烷形成的海或者湖。

最近,天文学家已经用哈勃空间望远镜来透过“泰坦”的遮挡烟雾看内部。在特殊的红外波段,大气变得稍微有点透明,能瞥见地表了。迄今为止,明暗特征已经描绘出来了,但对于16亿千米远的东西,即使是“哈勃”也无法把细节处理得足够好让我们能判断出我们看见的是什么。

21世纪早期,“卡西尼”号太空船预定将航向土星。主航空器将进入沿着巨大环的轨道。惠更斯号探测器将脱离母船,借助降落伞进入“泰坦”的神奇的大气里。然而探测器上不会携带相机(由于预算原因而减掉了),其他的仪器将会告诉我们这个不一般的卫星的更多的气候和化学组成信息。

在遥远的未来,“泰坦”会成为一个有趣的居住地。离太阳几乎有16亿千米远,“泰坦”的温度不会很温和,一点也不让人奇怪。观测者和电脑模型假设地表温度读数大约在-156℃。然而在过40亿~50亿年前事情也许完全不一样。随着我们的太阳变老,它某一天会变成红巨星,吞没并烧焦水星和金星、蒸发掉地球上的水。这种让地球不再适合生存的变化也许会促使“泰坦”变得“繁盛”。“泰坦”的组成在科学上是令人着迷的,因为“泰坦”是真正的有机化合物实验室,含有大量的科学家们坚信的地球生命开始出现时存在的分子。如果“泰坦”的温度能有效地上升,一些有趣的进化(先化学后生物)就可能发生。这样当我们古老的居住地不再适合居住时我们也许就能在土星轨道上找到一个新家。

最近天文学家们利用一个特殊事件来找土星周围更多的卫星。每15~17年,地球都会指向能同时看见土星环顶部和底部的方向。然后,接下来的15年我们能看见环的背面。但在这两段时间之间,有一个几周的时间,环是边缘指向地球的。在那段时间里环很薄,所以会消失。随着环明显的消失,它们炫目的太阳反射光也减弱了。这就允许天文学家去找原来没发现的微小卫星。在1995年的夏天,天文学家利用环平面转换的时机,用“哈勃”最新的锐利的眼睛去搜索出能被证明是家族新成员的物体。未来的观测等待我们确定这些。

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