太陽系第二大行星——土星(圖) 

央視國際 (2004年07月01日 10:58)

　　土星(Saturn)軌道距太陽142,940萬千米，公轉週期為10759.5天，相當於29.5個地球年，視星等為0.67等。在太陽系的行星中，土星的光環最惹人注目，它使土星看上去就像戴著一頂漂亮的大草帽。觀測表明構成光環的物質是碎冰塊、岩石塊、塵埃、顆粒等，它們排列成一系列的圓圈，繞著土星旋轉。土星也是一顆液態行星，直徑約為地球的9.5倍，質量為地球的95倍，它的液態表面中含有氫和氦。

　　土星運動遲緩，人們便將它看做掌握時間和命運的象徵。羅馬神話中稱之為第二代天神克洛諾斯，它是在推翻父親之後登上天神寶座的。無論東方還是西方，都把土星與人類密切相關的農業聯絡在一起，在天文學中表示的符號，像是一把主宰著農業的大鐮刀。

　　中國科普網消息：土星是太陽系九大行星之一，按離太陽由近及遠的次序為第六顆。中國古代稱土星為填星或鎮星。

　　在1781年發現天王星之前，人們曾認為土星是離太陽最遠的行星。在望遠鏡中可以看到土星被一條美麗的光環圍繞。土星還有較多的衛星，到1978年為止，已發現並證實的有10個，以後又陸續有人提出新的發現。

　　土星在很多方面像木星，如它與木星同屬於巨行星，它的體積是地球的745倍,質量是地球的95.18倍。在太陽系九大行星中，土星的大小和質量僅次於木星，佔第二位。它像木星一樣被色彩斑斕的雲帶所繚繞，並被較多的衛星所拱衛。它由於快速自轉而呈扁球形。赤道半徑約為60,000公里。土星的平均密度只有0.70克/厘米立方米，是九大行星中密度最小的。如果把它放在水中，它會浮在水面上。土星的大半徑和低密度使其表面的重力加速度和地球表面相近。土星在衝日時的亮度可與天空中最亮的恒星相比。由於光環的平面與土星軌道面不重合，而且光環平面在繞日運動中方向保持不變，所以從地球上看，光環的視面積便不固定，從而使土星的視亮度也發生變化。當土星光環有最大視面積時,土星顯得亮一些；當視線正好與光環平面重合時，光環便呈現為一條直線，土星就顯得暗些。二者之間的亮度大約相差3倍。

　　土星繞太陽公轉的軌道半徑約為14億公里，它的軌道是橢圓的。它同太陽的距離在近日點時和在遠日點時相差約1 .5億公里。土星繞太陽公轉的平均速度約為每秒9.64公里，公轉一週約29.5年。土星也有四季，只是每一季的時間要長達7年多，因為離太陽遙遠，即使是夏季也十極其寒冷。土星自轉很快，但不同緯度自轉的速度卻不一樣，這種差別比木星還大。赤道上自轉週期是10小時14分，緯度60度處則變成10小時40分。這就是説在土星赤道上，一個晝夜只有10小時零14分。

　　土星大氣以氫、氦為主，並含有甲烷和其他氣體，大氣中飄浮著由稠密的氨晶體組成的雲。從望遠鏡中看去，這些雲像木星的雲一樣形成相互平行的條紋，但不如木星雲帶那樣鮮艷，只是比木星雲帶規則得多。土星雲帶以金黃色為主，其餘是橘黃色、淡黃色等。土星的表面同木星一樣，也是流體的。它赤道附近的氣流與自轉方向相同，速度可達每秒500米，比木星上的風力要大得多。

　　土星極地附近呈綠色，是整個表面最暗的區域。根據紅外觀測得知，雲頂溫度為-170℃，比木星低50℃。土星表面的溫度約為-140℃。土星表面有時會出現白斑，最著名的白斑是1933年8月發現的，這塊白斑出現在赤道區，呈蛋形，長度達到土星直徑的1/5。以後這個白斑不斷地擴大，幾乎蔓延到整個赤道帶。

　　由於這顆行星表面溫度較低而逃逸速度又大（35.6公里/秒）,使土星保留著幾十億年前它形成時所擁有的全部氫和氦。因此，科學家認為，研究土星目前的成分就等於研究太陽系形成初期的原始成分，這對於了解太陽內部活動及其演化有很大幫助。一般認為土星的化學組成像木星，不過氫的含量較少。土星上的甲烷含量比木星多，而氨的含量則比木星少。

　　1973年 4月美國發射的行星際探測器“先驅者”11號發現土星有一個由電離氫構成的廣延電離層，其高層溫度約為977℃。觀測結果表明，土星極區有極光。

　　目前認為，土星形成時，起先是土物質和冰物質吸積，繼之是氣體積聚。因此，土星有一個直徑20，000公里的岩石核心。這個核佔土星質量的10%到20％，核外包圍著5，000公里厚的冰殼，再外面是8，000公里厚的金屬氫層，金屬氫之外是一個廣延的分子氫層。

　　1969年，一架飛機在地球大氣高層對土星的熱輻射作了紅外觀測，發現土星和木星一樣，它輻射出的能量是它從太陽接收到的能量的兩倍。這表明土星和木星一樣有內在能源。後來“先驅者”11號的紅外探測證實了這一點，測得土星發出的能量是從太陽吸收到的2.5倍。

　　1610年，意大利天文學家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。1675年意大利天文學家卡西尼,發現土星光環中間有一條暗縫,後稱卡西尼環縫。他還猜測，光環是由無數小顆粒構成。兩個多世紀後的分光觀測證實了他的猜測。但在這二百年間，土星環通常被看做是一個或幾個扁平的固體物質盤。直到1856年，英國物理學家麥克斯韋從理論上論證了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，外側是A環。A環和B環之間為寬約5，000公里的卡西尼縫，它是天文學家卡西尼在1675年發現的。B環的內半徑 91，500公里，外半徑116，500公里，寬度是25，000公里，可以並排安放兩個地球。A環的內半徑121，500公里，外半徑137，000公里，寬度15，500公里。C環很暗，它從B環的內邊緣一直延伸到離土星表面只有12，000公里處，寬度約19，000公里。1969年在C環內側發現了更暗的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，“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公里，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，展布在離土星中心大約10～15個土星半徑間的廣闊地帶。“先驅者”11號還測定了A環、B環、C環和卡西尼縫的位置、寬度，其結果同地面觀測相差不大。“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。

　　除了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，這就造成了土星環形狀的週期變化。仔細觀測發現，土星環內除卡西尼縫以外，還有若干條縫，它們是質點密度較小的區域，但大多不完整且具有暫時性。只有A環中的恩克縫是永久性的，不過，環縫也不完整。科學家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公里。由觀測闡明土星環的本質，要歸功於美國天文學家基勒，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，這也説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到30厘米之間的冰塊。

責編：范小利 　來源：