土星是離太陽(yáng)第六遠(yuǎn)的行星,也是九大行星中第二大的行星:
公轉(zhuǎn)軌道: 距太陽(yáng) 1,429,400,000 千米 (9.54 天文單位)
衛(wèi)星直徑: 120,536 千米 (赤道)
質(zhì)量: 5.68e26 千克
在羅馬神話(huà)中,土星(Saturn)是農(nóng)神的名稱(chēng)。希臘神話(huà)中的農(nóng)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(yǔ)中“星期六”(Saturday)的詞根。
土星在史前就被發(fā)現(xiàn)了。伽利略在1610年第望遠(yuǎn)鏡觀察到它,并記錄下它的奇怪運(yùn)行軌跡,但也被它給搞糊涂了。早期對(duì)于土星的觀察十分復(fù)雜,這是由于當(dāng)土星在它的軌道上時(shí)每過(guò)幾年,地球就要穿過(guò)土星光環(huán)所在的平面。(低分辨率的土星圖片所以經(jīng)常有徹底性的變化。)直到1659年惠更斯正確地推斷出光環(huán)的幾何形狀。在1977年以前,土星的光環(huán)一直被認(rèn)為是太陽(yáng)系中存在的;但在1977年,在天王星周?chē)l(fā)現(xiàn)了暗淡的光環(huán),在這以后不久木星和海王星周?chē)舶l(fā)現(xiàn)了光環(huán)。
先鋒11號(hào)在1979年首先去過(guò)土星周?chē)?,同年又被旅行?號(hào)和2號(hào)訪問(wèn)。現(xiàn)在正在途中的卡西尼飛行器將在2004年到達(dá)土星。
通過(guò)小型的望遠(yuǎn)鏡觀察也能明顯地發(fā)現(xiàn)土星是一個(gè)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(zhuǎn)和流質(zhì)地表的結(jié)果。其他的氣態(tài)行星也是扁球體,不過(guò)沒(méi)有這樣明顯。
土星是最疏松的一顆行星,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(lèi)似巖石的物質(zhì)組成。這些組成類(lèi)似形成太陽(yáng)系時(shí),太陽(yáng)星云物質(zhì)的組成。
土星內(nèi)部和木星一樣,由一個(gè)巖石核心,一個(gè)具有金屬性的液態(tài)氫層和一個(gè)氫分子層,同時(shí)還存在少量的各式各樣的冰。
土星的內(nèi)部是劇熱的(在核心可達(dá)12000開(kāi)爾文),并且土星向宇宙發(fā)出的能量比它從太陽(yáng)獲得的能量還要大。大多數(shù)的額外能量與木星一樣是由Kelvin-Helmholtz原理產(chǎn)生的。但這可能還不足以解釋土星的發(fā)光本領(lǐng),一些其他的作用可能也在進(jìn)行,可能是由于土星內(nèi)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(wú)法看清它的頂層云,所以直到旅行者飛船偶然觀測(cè)到,人們才開(kāi)始對(duì)土星的大氣循環(huán)情況開(kāi)始研究。土星與木星一樣,有長(zhǎng)周期的橢圓軌道(右側(cè)圖象中心的大紅斑)以及其他的大致特征。在1990年,哈博望遠(yuǎn)鏡觀察到在土星赤道附近一個(gè)非常大的白色的云,這是當(dāng)旅行者號(hào)到達(dá)時(shí)并不存在的;在1994年,另一個(gè)比較小的風(fēng)暴被觀測(cè)到。
從地球上可以看到兩個(gè)明顯的光環(huán)(A和B)和一個(gè)暗淡的光環(huán)(C),在A光環(huán)與B光環(huán)之間的間隙被稱(chēng)為“卡西尼部分”。一個(gè)在A光環(huán)的外圍部分更為暗淡的間隙被稱(chēng)為“Encke Gap”(但這有點(diǎn)用詞不當(dāng),因?yàn)樗赡軓臎](méi)被Encke看見(jiàn)過(guò))。旅行者號(hào)發(fā)送回的圖片顯示還有四個(gè)暗淡的光環(huán)。土星的光環(huán)與其他星的光環(huán)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(huán)是連續(xù)的,但這些光環(huán)事實(shí)上是由無(wú)數(shù)在各自獨(dú)立軌道的微小物體構(gòu)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(huán)特別地薄,盡管它們的直徑有250,000千米甚至更大,但是它們最多只有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(huán)中只有很少的物質(zhì)--如果光環(huán)被壓縮成一個(gè)物件,它最多只可能是100千米寬。
光環(huán)中的微??赡苤饕怯伤傻谋M成,但它們也可能是由冰裹住外層的巖石狀微粒。
旅行者號(hào)證實(shí)令人迷惑的半徑的不均勻性在光環(huán)中的確存在,這被叫做“spokes(輔條)”,這是首先由一個(gè)業(yè)余天文學(xué)家報(bào)道的。它們的自然本性帶給了我們一個(gè)謎,但使得我們有了弄清土星磁場(chǎng)區(qū)的線(xiàn)索。
土星最外層的光環(huán),F(xiàn)光環(huán),是由一些更小的光環(huán)組成的繁雜構(gòu)造,它的一些“繩結(jié)(Knots)”是很明顯的??茖W(xué)家們推測(cè)這些所謂的結(jié)可能是塊狀的光環(huán)物質(zhì)或是一些迷你的月亮。這些奇怪的織狀物在旅行者1號(hào)發(fā)回的圖象中很明顯,但它們?cè)诼眯姓?號(hào)發(fā)回的圖象中看不見(jiàn),可能是因?yàn)楹笳吲牡降墓猸h(huán)部分的成分與前者的略有不同。
土星的衛(wèi)星之間和光環(huán)系統(tǒng)中有著復(fù)雜的潮汐共振現(xiàn)象:一些衛(wèi)星,所謂的“牧羊衛(wèi)星”(比如土衛(wèi)十五,土衛(wèi)十六和土衛(wèi)十七)對(duì)保持光環(huán)形狀有著明顯的重要性;土衛(wèi)一看來(lái)應(yīng)對(duì)卡西尼部分某種物質(zhì)的缺乏負(fù)責(zé)任,這與小行星帶中Kirkwood gaps遇到的情況類(lèi)似;土衛(wèi)十八處于Encke Gap中。整個(gè)系統(tǒng)太復(fù)雜,我們所掌握的還很貧乏。
土星(以及其他類(lèi)木行星)的光環(huán)的由來(lái)還不清楚,盡管它們可能自從形成時(shí)就有光環(huán),但是光環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的,它們可能在前進(jìn)過(guò)程中不斷更新,也可能是比較大的衛(wèi)星的碎片。
像其他類(lèi)木行星一樣,土星有一個(gè)極有意義的磁場(chǎng)區(qū)。
在無(wú)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么明亮,但是它很容易被認(rèn)出是顆行星,因?yàn)樗粫?huì)象恒星那樣“閃爍”。光環(huán)以及它的衛(wèi)星能通過(guò)一架小型業(yè)余天文望遠(yuǎn)鏡觀察到。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時(shí)水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night這個(gè)天象程序作更多更細(xì)致的定制。
土星的衛(wèi)星
土星有18顆被命名的衛(wèi)星,比其他任何行星都多。還有一些小衛(wèi)星還將被發(fā)現(xiàn)。
* 在那些旋轉(zhuǎn)速度已知的衛(wèi)星中,除了土衛(wèi)九和土衛(wèi)七以外都是同步旋轉(zhuǎn)的。
* 有三對(duì)衛(wèi)星,土衛(wèi)一-土衛(wèi)三,土衛(wèi)二-土衛(wèi)四和土衛(wèi)六-土衛(wèi)七有萬(wàn)有引力的互相作用來(lái)維持它們軌道間的固定關(guān)系。土衛(wèi)一公轉(zhuǎn)周期恰巧是土衛(wèi)三的一半,它們可以說(shuō)是在1:2共動(dòng)關(guān)系中,土衛(wèi)二-土衛(wèi)四的也是1:2; 土衛(wèi)六-土衛(wèi)七的則是3:4關(guān)系。
* 除了18顆被命名的衛(wèi)星以外,至少已有一打以上已經(jīng)被報(bào)道了,并且已經(jīng)給予了臨時(shí)的名稱(chēng)。
衛(wèi)星 距離
(千米) 半徑
(千米) 質(zhì)量
(千克) 發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)日期
土衛(wèi)十八 134000 10 ? Showalter 1990
土衛(wèi)十五 138000 14 ? Terrile 1980
土衛(wèi)十六 139000 46 2.70e17 Collins 1980
土衛(wèi)十七 142000 46 2.20e17 Collins 1980
土衛(wèi)十一 151000 57 5.60e17 Walker 1980
土衛(wèi)十 151000 89 2.01e18 Dollfus 1966
土衛(wèi)一 186000 196 3.80e19 赫歇耳 1789
土衛(wèi)二 238000 260 8.40e19 赫歇耳 1789
土衛(wèi)三 295000 530 7.55e20 卡西尼 1684
土衛(wèi)十三 295000 15 ? Reitsema 1980
土衛(wèi)十四 295000 13 ? Pascu 1980
土衛(wèi)四 377000 560 1.05e21 卡西尼 1684
土衛(wèi)十二 377000 16 ? Laques 1980
土衛(wèi)五 527000 765 2.49e21 卡西尼 1672
土衛(wèi)六 1222000 2575 1.35e23 惠更斯 1655
土衛(wèi)七 1481000 143 1.77e19 波德 1848
土衛(wèi)八 3561000 170 1.88e21 卡西尼 1671
土衛(wèi)九 12952000 110 4.00e18 Pickering 1898
土星的光環(huán)
光環(huán) 距離
(千米) 寬度
(千米) 質(zhì)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(huán)內(nèi)部的邊緣)這種分類(lèi)真的有點(diǎn)誤導(dǎo),因?yàn)槲⒘5拿芏纫砸粋€(gè)復(fù)雜的方式改變,不能用分類(lèi)法劃分為一個(gè)明顯的區(qū)域:在光環(huán)中存在不斷的變化;那些間隙并不是全部空的,這些光環(huán)并不是一個(gè)完美的圓環(huán)。
公轉(zhuǎn)軌道: 距太陽(yáng) 1,429,400,000 千米 (9.54 天文單位)
衛(wèi)星直徑: 120,536 千米 (赤道)
質(zhì)量: 5.68e26 千克
在羅馬神話(huà)中,土星(Saturn)是農(nóng)神的名稱(chēng)。希臘神話(huà)中的農(nóng)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(yǔ)中“星期六”(Saturday)的詞根。
土星在史前就被發(fā)現(xiàn)了。伽利略在1610年第望遠(yuǎn)鏡觀察到它,并記錄下它的奇怪運(yùn)行軌跡,但也被它給搞糊涂了。早期對(duì)于土星的觀察十分復(fù)雜,這是由于當(dāng)土星在它的軌道上時(shí)每過(guò)幾年,地球就要穿過(guò)土星光環(huán)所在的平面。(低分辨率的土星圖片所以經(jīng)常有徹底性的變化。)直到1659年惠更斯正確地推斷出光環(huán)的幾何形狀。在1977年以前,土星的光環(huán)一直被認(rèn)為是太陽(yáng)系中存在的;但在1977年,在天王星周?chē)l(fā)現(xiàn)了暗淡的光環(huán),在這以后不久木星和海王星周?chē)舶l(fā)現(xiàn)了光環(huán)。
先鋒11號(hào)在1979年首先去過(guò)土星周?chē)?,同年又被旅行?號(hào)和2號(hào)訪問(wèn)。現(xiàn)在正在途中的卡西尼飛行器將在2004年到達(dá)土星。
通過(guò)小型的望遠(yuǎn)鏡觀察也能明顯地發(fā)現(xiàn)土星是一個(gè)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(zhuǎn)和流質(zhì)地表的結(jié)果。其他的氣態(tài)行星也是扁球體,不過(guò)沒(méi)有這樣明顯。
土星是最疏松的一顆行星,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(lèi)似巖石的物質(zhì)組成。這些組成類(lèi)似形成太陽(yáng)系時(shí),太陽(yáng)星云物質(zhì)的組成。
土星內(nèi)部和木星一樣,由一個(gè)巖石核心,一個(gè)具有金屬性的液態(tài)氫層和一個(gè)氫分子層,同時(shí)還存在少量的各式各樣的冰。
土星的內(nèi)部是劇熱的(在核心可達(dá)12000開(kāi)爾文),并且土星向宇宙發(fā)出的能量比它從太陽(yáng)獲得的能量還要大。大多數(shù)的額外能量與木星一樣是由Kelvin-Helmholtz原理產(chǎn)生的。但這可能還不足以解釋土星的發(fā)光本領(lǐng),一些其他的作用可能也在進(jìn)行,可能是由于土星內(nèi)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(wú)法看清它的頂層云,所以直到旅行者飛船偶然觀測(cè)到,人們才開(kāi)始對(duì)土星的大氣循環(huán)情況開(kāi)始研究。土星與木星一樣,有長(zhǎng)周期的橢圓軌道(右側(cè)圖象中心的大紅斑)以及其他的大致特征。在1990年,哈博望遠(yuǎn)鏡觀察到在土星赤道附近一個(gè)非常大的白色的云,這是當(dāng)旅行者號(hào)到達(dá)時(shí)并不存在的;在1994年,另一個(gè)比較小的風(fēng)暴被觀測(cè)到。
從地球上可以看到兩個(gè)明顯的光環(huán)(A和B)和一個(gè)暗淡的光環(huán)(C),在A光環(huán)與B光環(huán)之間的間隙被稱(chēng)為“卡西尼部分”。一個(gè)在A光環(huán)的外圍部分更為暗淡的間隙被稱(chēng)為“Encke Gap”(但這有點(diǎn)用詞不當(dāng),因?yàn)樗赡軓臎](méi)被Encke看見(jiàn)過(guò))。旅行者號(hào)發(fā)送回的圖片顯示還有四個(gè)暗淡的光環(huán)。土星的光環(huán)與其他星的光環(huán)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(huán)是連續(xù)的,但這些光環(huán)事實(shí)上是由無(wú)數(shù)在各自獨(dú)立軌道的微小物體構(gòu)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(huán)特別地薄,盡管它們的直徑有250,000千米甚至更大,但是它們最多只有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(huán)中只有很少的物質(zhì)--如果光環(huán)被壓縮成一個(gè)物件,它最多只可能是100千米寬。
光環(huán)中的微??赡苤饕怯伤傻谋M成,但它們也可能是由冰裹住外層的巖石狀微粒。
旅行者號(hào)證實(shí)令人迷惑的半徑的不均勻性在光環(huán)中的確存在,這被叫做“spokes(輔條)”,這是首先由一個(gè)業(yè)余天文學(xué)家報(bào)道的。它們的自然本性帶給了我們一個(gè)謎,但使得我們有了弄清土星磁場(chǎng)區(qū)的線(xiàn)索。
土星最外層的光環(huán),F(xiàn)光環(huán),是由一些更小的光環(huán)組成的繁雜構(gòu)造,它的一些“繩結(jié)(Knots)”是很明顯的??茖W(xué)家們推測(cè)這些所謂的結(jié)可能是塊狀的光環(huán)物質(zhì)或是一些迷你的月亮。這些奇怪的織狀物在旅行者1號(hào)發(fā)回的圖象中很明顯,但它們?cè)诼眯姓?號(hào)發(fā)回的圖象中看不見(jiàn),可能是因?yàn)楹笳吲牡降墓猸h(huán)部分的成分與前者的略有不同。
土星的衛(wèi)星之間和光環(huán)系統(tǒng)中有著復(fù)雜的潮汐共振現(xiàn)象:一些衛(wèi)星,所謂的“牧羊衛(wèi)星”(比如土衛(wèi)十五,土衛(wèi)十六和土衛(wèi)十七)對(duì)保持光環(huán)形狀有著明顯的重要性;土衛(wèi)一看來(lái)應(yīng)對(duì)卡西尼部分某種物質(zhì)的缺乏負(fù)責(zé)任,這與小行星帶中Kirkwood gaps遇到的情況類(lèi)似;土衛(wèi)十八處于Encke Gap中。整個(gè)系統(tǒng)太復(fù)雜,我們所掌握的還很貧乏。
土星(以及其他類(lèi)木行星)的光環(huán)的由來(lái)還不清楚,盡管它們可能自從形成時(shí)就有光環(huán),但是光環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的,它們可能在前進(jìn)過(guò)程中不斷更新,也可能是比較大的衛(wèi)星的碎片。
像其他類(lèi)木行星一樣,土星有一個(gè)極有意義的磁場(chǎng)區(qū)。
在無(wú)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么明亮,但是它很容易被認(rèn)出是顆行星,因?yàn)樗粫?huì)象恒星那樣“閃爍”。光環(huán)以及它的衛(wèi)星能通過(guò)一架小型業(yè)余天文望遠(yuǎn)鏡觀察到。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時(shí)水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night這個(gè)天象程序作更多更細(xì)致的定制。
土星的衛(wèi)星
土星有18顆被命名的衛(wèi)星,比其他任何行星都多。還有一些小衛(wèi)星還將被發(fā)現(xiàn)。
* 在那些旋轉(zhuǎn)速度已知的衛(wèi)星中,除了土衛(wèi)九和土衛(wèi)七以外都是同步旋轉(zhuǎn)的。
* 有三對(duì)衛(wèi)星,土衛(wèi)一-土衛(wèi)三,土衛(wèi)二-土衛(wèi)四和土衛(wèi)六-土衛(wèi)七有萬(wàn)有引力的互相作用來(lái)維持它們軌道間的固定關(guān)系。土衛(wèi)一公轉(zhuǎn)周期恰巧是土衛(wèi)三的一半,它們可以說(shuō)是在1:2共動(dòng)關(guān)系中,土衛(wèi)二-土衛(wèi)四的也是1:2; 土衛(wèi)六-土衛(wèi)七的則是3:4關(guān)系。
* 除了18顆被命名的衛(wèi)星以外,至少已有一打以上已經(jīng)被報(bào)道了,并且已經(jīng)給予了臨時(shí)的名稱(chēng)。
衛(wèi)星 距離
(千米) 半徑
(千米) 質(zhì)量
(千克) 發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)日期
土衛(wèi)十八 134000 10 ? Showalter 1990
土衛(wèi)十五 138000 14 ? Terrile 1980
土衛(wèi)十六 139000 46 2.70e17 Collins 1980
土衛(wèi)十七 142000 46 2.20e17 Collins 1980
土衛(wèi)十一 151000 57 5.60e17 Walker 1980
土衛(wèi)十 151000 89 2.01e18 Dollfus 1966
土衛(wèi)一 186000 196 3.80e19 赫歇耳 1789
土衛(wèi)二 238000 260 8.40e19 赫歇耳 1789
土衛(wèi)三 295000 530 7.55e20 卡西尼 1684
土衛(wèi)十三 295000 15 ? Reitsema 1980
土衛(wèi)十四 295000 13 ? Pascu 1980
土衛(wèi)四 377000 560 1.05e21 卡西尼 1684
土衛(wèi)十二 377000 16 ? Laques 1980
土衛(wèi)五 527000 765 2.49e21 卡西尼 1672
土衛(wèi)六 1222000 2575 1.35e23 惠更斯 1655
土衛(wèi)七 1481000 143 1.77e19 波德 1848
土衛(wèi)八 3561000 170 1.88e21 卡西尼 1671
土衛(wèi)九 12952000 110 4.00e18 Pickering 1898
土星的光環(huán)
光環(huán) 距離
(千米) 寬度
(千米) 質(zhì)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(huán)內(nèi)部的邊緣)這種分類(lèi)真的有點(diǎn)誤導(dǎo),因?yàn)槲⒘5拿芏纫砸粋€(gè)復(fù)雜的方式改變,不能用分類(lèi)法劃分為一個(gè)明顯的區(qū)域:在光環(huán)中存在不斷的變化;那些間隙并不是全部空的,這些光環(huán)并不是一個(gè)完美的圓環(huán)。