从上一节的介绍中,我们了解了太阳系八大之一的“木星”,也就是我们地球的一个“个大体重”的大邻居。接下来,让我们一起了解下地球的另一个带着“”的远邻——“
土星,英文名称Saturn,是太阳系“八大”中距离太阳由近至远的第六颗,土星最明显的特征是带着闪耀的“”。在体积大小上,仅次于木星,在太阳系中排第二。上一节也提到,土星、木星、天王星、海王星同属类木,也称为气体,这说明土星和木星一样,也是一个巨型气体。
土星在欧洲古代称之为“克洛诺斯星”,并以罗马神的农神“萨杜恩”来命名。而在古代中国,则称之为“镇星”或“填星”。
土星以平均每秒9.64公里的速度斜着身子绕太阳公转,其轨道半径约为14亿公里,公转速度较慢,绕太阳一周需29.53216地球年。可是它的自转速度很快,自转周期为10.546小时。由于快速自转,使得它的形状变扁,是太阳系中形状最扁的一个。
土星质量为地球的95.159倍,约为5.6836×10^26千克。土星的体积是地球的763.59倍,平均半径约是地球的9倍,但平均密度仅是地球的八分之一,仅有0.687克/立方厘米,比水还轻。
土星最迷人的特征就是有一个明显的环,称为“土星环或土星”(当然木星也有,但不如木星明显),这个土星,被人们赞誉为“指环王”一点也不为过。土星环可以在地面通过天文望远镜直接观测到,土星整体外表犹如一顶“草帽”,而土星环好像很宽的“帽沿”,使得它成为群星中最美丽的一颗,令天文爱好者们赞叹不已。
土星共有9条环带,环中有不计其数的小颗粒,其大小从微米到米都有,轨道成丛集的绕着土星运转。据探测,土星环的主要成分是冰的微粒和较少数的岩石残骸以及尘土构成的。
土星的结构复杂,千姿百态。环环相套,以至成千上万个,看上去更像一张硕大无比的密纹唱片上那一圈圈的螺旋纹。所有的环都由大小不等的碎块颗粒组成,大小相差悬殊,大的可达几十米,小的不过几厘米或者更微小。它们外包一层冰壳,由于太阳光的照射,而形成了动人的明亮。
土星环分成几个不同的部分,最明亮、最宽阔的是A环和B环,较暗的是C环。的各部分之间有明显的裂缝,最大裂缝的是A环和B环间的卡西尼(Cassini)裂缝,它是由Giovanni Cassini 在1657年发现的。A环内的恩克(Encke)环缝则是由Johann Encke于1837年发现的。人们还发现较宽的其实是由许多狭窄的小环组成的。
土星的卫星真不少,目前已经确认的卫星有62颗。在数量上,仅次于它的左邻“木星”(上一节我们的介绍中已经知道,木星目前已经确认的卫星数量有68颗,是已知太阳系中卫星最多的一个)
土星的卫星形态各种各样,按与土星距离由近及远排列为:土卫十、土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六、土卫七、土卫八、土卫九。其中最著名的当属——“土卫六”泰坦(Titan)了。
土卫六是土星最大的卫星,也是太阳系中第二大的卫星,半径为2575千米,比我们上节介绍的太阳系最大的卫星——木星的木卫三小一些,木卫三半径为2632千米。
土卫六也是太阳系中唯一已知有云和稠密大气的卫星。荷兰科学家惠更斯于1655年发现。它在一条椭圆形轨道上绕土星运行,公转周期差不多相当地球16天。土卫六被包裹在一层深红色的云雾内,其上有一层凝结甲烷的浓密云层。现在我们知道,它的大气的主要成分是甲烷、乙烷、乙炔(还可能有氮)等组成的,大气压在0.1到1个地球大气压之间。土卫六表面可能是冰,温度约125K。
这是美国“卡西尼”号太空探测器拍到的土卫六照片,其上的大气层使得土卫六像一个模糊的桔红色的气球。
一些显示,土卫六表面大部分为一片广大的液态甲烷和乙烷构成的海洋所覆盖,并出现分布很广的液态甲烷和乙烷形成的河流。
这是由美国宇航局“卡西尼号”探测飞船拍摄的土卫六图像,从图上可看到土卫六有大量的“湖泊群”存在。
这是美国“旅行者1号”1980年11月拍摄的图像合成的土星及其卫星(土卫四Dione、土卫三Tethys、土卫一Mimas、土卫二Enceladus、土卫五Rhea、土卫六Titan)的蒙太奇照,土卫八Iapetus未在图中显示。
土星主要由氢组成,还有少量的氦与微量元素。内部的核心包括岩石和冰,外围由数层金属氢和气体包裹着。最外层的大气层在外观上通常情况下都是平淡的,虽然有时会有长时间存在的特征出现。土星的风速高达1800公里/时,明显的比木星上的风速快。土星的强度介于地球和更强的木星之间。
对于拥有耀眼的土星环的土星,天文爱好都争相目睹最美丽的奇观——“土星冲日”。土星冲日是指土星、地球、太阳三者依次排成一条直线,也就是土星与太阳黄经相差180度的现象,天文学上称为“土星冲日”。冲日前后土星距离地球最近,也最明亮。据介绍,这种天文现象每隔378天便会出现一次。
1973年4月,美国“者11号”太空探测器发射,1979年9月1日飞临土星,“者11号”发现,土星有一个由电离氢构成的广延电离层,其高层温度约为977℃。观测结果表明,土星极区有极光。
旅行者号探测器是1977年美国发射的两颗探测器。两颗探测器原来名称为“水手计划”的“水手11号”和“水手12号”。“旅行者2号”和“旅行者1号”分别于1977年8月20日和9月5日发射升空。这两个姊妹探测器沿着两条不同的轨道飞行,担负探测太阳系外围的任务。科学家们在研究“旅行者”2号发回的土星照片时,发现了一个奇怪的现象:在土星的北极上空有个六角形的云团。这个云团以北极点为中心,并按照土星自转的速度旋转。
卡西尼号(Cassini),是卡西尼—惠更斯号的一个组成部分。它是美国航空航天局、欧洲航天局和意大利航天局的一个合作项目,主要任务是对土星系进行空间探测。其任务是环绕土星飞行,对土星及其大气、、卫星和进行深入考察。在经过6年8个月、35亿千米的漫长太空旅行之后,于时间2004年7月1日12时12分按计划顺利进入环绕土星转动的轨道,开始对土星大气、和卫星进行历时4年的科学考察。“卡西尼号”近距离地纵览了土星全貌,对土星和它众多的卫星进行了全面的考察,我们目前所看到的大部分近距离土星及其卫星的图像,大部分是卡西尼号的功劳。
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