土星 -太陽系八大行星之一

土星

土星,為太陽系八大行星之一,至太陽距離(由近到遠)位于第六、體積則僅次于木星。並與木星、天王星及海王星同屬氣體(類木)巨星。古代中國亦稱之鎮星或填星。土星有土星環,截止2012年已發現62顆衛星。
  • 中文名稱
    土星
  • 外文名稱
    Saturn
  • 行星
    太陽系八大行星之一
  • 赤道半徑
    半徑60330km
  • 質量
    5.69*10^26kg
  • 密度
    0.70g/cm^3
  • 最大亮度
    -0.4

基本介紹

土星,為太陽系八大行星之一,至太陽距離(由近到遠)位于第六、體積則僅次于木星。並與木星、天王星及海王星同屬氣體(類木)巨星。古代中國亦稱之鎮星或填星。

土星土星

土星是中國古代人根據五行學說結合肉眼觀測到的土星的顏色(黃色)來命名的(按照五行學說即木青、金白、火赤、水黑、土黃)。而其他語言中土星的名稱基本上來自希臘/羅馬神話傳說,例如在歐美各主要語言(英語、法語、西班牙語、俄語、葡萄牙語、德語、義大利語等)中土星的名稱來自于羅馬神話中的農業之神薩圖爾努斯(拉丁文:Saturnus),其他的還有希臘神話中的克洛諾斯(泰坦族,宙斯的父親,一說其在羅馬神話中即薩圖爾努斯)、巴比倫神話中的尼努爾塔和印度神話中的沙尼。土星的天文學符號是代表農神薩圖爾努斯的鐮刀(Unicode: ♄)。

土星

土星主要由氫組成,還有少量的氦與微痕元素,內部的核心包括岩石和冰,外圍由數層金屬氫和氣體包覆著。最外層的大氣層在面板上通常情況下都是平淡的,雖然有時會有長時間存在的特征出現。土星的風速高達1,800公裏/時,明顯的比木星上的風快速。土星的行星磁場強度介于地球和更強的木星之間。

土星有一個顯著的環系統,主要的成分是凍的微粒和較少數的岩石殘骸以及塵土。已經確認的土星的衛星有62顆。其中,土衛六是土星系統中最大和太陽系中第二大的衛星(半徑2575KM)(太陽系最大的衛星是木星的木衛三,半徑2634KM),比行星中的水星還要大;並且土衛六是唯一擁有明顯大氣層的衛星。

土星特征

在太陽系的行星中,土星的光環最惹人註目,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。

土星土星

土星符號及克洛諾斯土星運動遲緩,人們便將它看做掌握時間和命運的象征。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系在一起,在天文學中表示的符號,像是一把主宰著農業的大鐮刀。

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2012年為止,已發現並證實的有62個。

土星和其他行星一樣,也圍繞太陽在橢圓軌道上運動。土星繞太陽公轉的軌道半徑約為9.54天文距離單位(約14億公裏)軌道的偏心率為0.056,軌道面與黃道面交角為2°5′,繞太陽公轉一周約29.5年,公轉平均速度約為9.6公裏/秒。土星的自轉很快,僅次于木星,其自轉角速度隨緯度而不同,在赤道上自轉周期為10小時14分,在緯度60°處為10小時40分。由于快速自轉,使得它的形狀變扁,是太陽系行星中形狀最扁的一個。土星表面也有沿赤道伸展的條紋帶,表面為雲層所覆蓋。

土星在很多方面像木星,如它與木星同屬于巨行星,它的體積是地球的745倍,質量是地球的95.18倍。在太陽系八大行星中,土星的大小和質量僅次于木星,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。它由于快速自轉而呈扁球形。赤道半徑約為60330公裏土星。土星的平均密度隻有0.70克/立方釐米,是八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。土星在沖日時的亮度可與天空中最亮的恆星(天狼星)相比。由于光環地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

用天文望遠鏡觀察土星,看到的是一個帶光環的天體。土星的赤道半徑約為6萬公裏,其赤道半徑與極半徑相差5000多公裏。體積為地球的740倍,質量為地球的95倍。在太陽系的行星中,土星的質量和大小僅次于木星。平均密度是0.7克/立方釐米,比水的密度還要小。由于土星的密度太小,其表面重力加速度和地球差不多(為地球的1.07)。在土星上,物體要有37公裏/秒的速度才能脫離土星,比地球表面的脫離速度大得多,因此土星能把大量的大氣束縛住。

為了探測太陽系外圍空間的物理情況,1973年4月“先驅者11號”上天,1979年9月1日飛臨土星,成為第一個就近探測土星的人造天體。“旅行者”1號、2號在考察完木星後,繼續駛向土星,對土星進行考察。完成考察土星的任務後,“旅行者2號”又繼續飛向天王星和海王星,對它們進行考察。這些“一身多任”的宇宙飛船,為我們帶來了土星的新訊息。

“先驅者11號”飛船于1979年8月、9月在距土星128萬公裏處發現,土星磁場十分特殊,磁場圖很像一條大鯨魚,其頭部圓鈍,兩邊伸出扁形翅,還有粗壯的尾巴。土星磁場的磁軸與其自轉軸吻合,磁心偏離土星核心22.5公裏。磁場範圍比地球的磁場範圍大上千倍,但比木星磁場小,也沒有木星磁場復雜。

美國國立光學天文台的科學家們在研究“旅行者”2號發回的土星照片時,發現了一個奇怪的現象:在土星的北極上空有個六角形的雲團。這個雲團以北極點為中心,並按照土星自轉的速度旋轉。土星北極的六角形雲團並不是“旅行者”2 號直接拍到,因為“旅行者”2 號並沒有直接飛越土星北極上空。但它在土星周圍繞行時,從各個角度拍下了土星照片。天文學家們把那些照片合成以後,才看清了土星北極上空的全貌,也才發現了那個六角形雲團。土星北極上空六角形雲團的出現,促使科學家們不得不重新認識土星。最近,NASA推測其成因與土星的氣候有關。

六角風暴六角風暴

土星環境

土星繞太陽公轉的軌道半徑約為14億公裏,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 .5億公裏。土星繞太陽公轉的平均速度約為每秒9.64公裏,公轉一周約29.5年。土星也有四季,隻是每一季的時間要長達7年多,因為離太陽遙遠,即使是夏季也是極其寒冷。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。赤道上自轉周期是10小時17分,緯度60度處則變成10小時40分。這就是說在土星赤道上,一個晝夜隻有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,隻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。

通過天文望遠鏡,我們可以看到土星表面也有一些明暗交替的帶紋平行于它的赤道面,帶紋有時也會出現亮斑、暗斑或白斑。白斑的出現不很穩定,最著名的白斑于1933年8月被英國天文愛好者W·T·海用小型天文望遠鏡發現。此白斑位于土星赤道區,呈蛋形,長 度達土星直徑的1/5。以後這塊白斑逐漸擴大,幾乎蔓延到土星的整個赤道帶。

土星與地球的軌道關系土星極地附近呈綠色,是整個表面最暗的區域。根據紅面板測得知,雲頂溫度為-170℃,比木星低50℃。土星表面的溫度約為-140℃。

由于這顆行星表面溫度較低而逃逸速度又大(35.6公裏/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于研究太陽系形成初期的原始成分,這對于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公裏的岩石核心。這個核佔土星質量的10%到20%,核外包圍著5,000公裏厚的冰殼,再外面是8,000公裏厚的金屬氫層,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面板測,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。

位置

土星位于處女座25度55分

土星的表面溫度為-140℃,支頂溫度為-180℃,比木星低50℃。土星有一個直徑為2萬公裏的岩石核心,核心外面就是土星大氣。

編輯本段基本信息

軌道長半徑(天文距離單位) :9.539

軌道長半徑(百萬公裏): 1427.0

公轉的恆星周期(日) :10759.5

公轉的會合周期(日) :378

軌道偏心率:0.056

軌道傾角(度): 2.5

升交點黃經(度) :113.3

近日點黃經(度) :92.3

平均軌道速度(公裏) :9.64

赤道半徑(公裏): 60330

扁率:0.102

質量(地球質量=1) :95.18

密度(克/立方釐米) :0.70土星

赤道引力(地球=1): 1.08

逃逸速度(公裏/秒): 35.6

自轉周期(日) :0.426

黃赤交角(度) :26.73

反照率:0.57

最大亮度:-0.4

衛星數(已確認的): 62

自轉周期:10小時17分。

公轉周期為:10759.5天(相當于29.5767個地球年)

視星等:0.67等

名稱來源

土星是中國古代人根據五行學說結合肉眼觀測到的土星的顏色(黃色)來命名的(按照五行學說即木青、金白、火赤、水黑、土黃)。而其他語言中土星的名稱基本上來自神話傳說,例如在歐美各主要語言(英語、法語、西班牙語、俄語、葡萄牙語、德語、義大利語等)中土星的名稱來自於羅馬神話中的農業之神薩圖爾努斯(拉丁文:Saturnus),其他的還有希臘神話中的克洛諾斯(泰坦族,宙斯的父親,一說其在羅馬神話中即薩圖爾努斯)、巴比倫神話中的尼努爾塔和印度神話中的沙尼。土星的天文學符號是代表農神薩圖爾努斯的鐮刀。

土星光環

1610年,義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年義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。

土星環位于土星的赤道面上。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4800公裏的卡西尼縫,它是天文學家卡西尼在1675年發現的,產生環縫的原因是因為光環中有衛星運行,衛星的引力造成了環縫。B環的內半徑91,500公裏,外半徑116,500公裏,寬度是25,000公裏,可以並排安放兩個地球。A環的內半徑121,500公裏,外半徑137,000公裏,寬度15,500公裏。C環很暗,它從B環的內邊緣一直延伸到離土星表面隻有12,000公裏處,寬度約19,000公裏。1969年在C環內側發現了更暗的D環,它幾乎觸及土星表面旅行者2號1981年拍攝的土星照片。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公裏,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周期變化。仔細觀測發現,土星環內除卡西尼縫以外,還有若幹條縫,它們是質點密度較小的區域,但大多不完整且具有暫時性。隻有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392公裏。由觀測闡明土星環的本質,要歸功于美國天文學家基勒,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,這也說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,環的質點是直徑介于4到30釐米之間的冰塊。

探測器傳回的土星照片讓科學家非常吃驚,在近處所看到的土星環,竟然是碎石塊和冰塊一大片,使人眼花繚亂,它們的直徑從幾釐米到幾十釐米不等,隻有少量的超過1米或者更大。土星周圍的環平面內有數百條到數千條環,大小不等,形狀各異。大部分環是對稱地繞土星轉的,也有不對稱的,有完整的、比較完整的、殘缺不全的。環的形狀有鋸齒形的,有輻射狀的。令科學家迷惑不解的是,有的環好像是由幾股細繩松散的搓成的粗繩一樣,或者說像姑娘們的發辮那樣相互扭結在一起。輻射狀的環更是令科學家大開了眼界而又傷透了腦筋,組成環的物質就象車輪那樣,步調整齊的繞著土星轉,這樣豈不要求那些離的越遠的碎石塊和冰塊運動的速度越快嗎?這顯然違背了目前已經掌握的物質運動定律。那麽,這是一個什麽樣的規律在起作用呢?目前仍在探索中。

美國航空航天局(NASA)的科學家近日(2009年10月8日新聞)發現土星周圍存在一個“隱形”的巨大光環(如圖),這個光環可以容納10億個地球。NASA噴氣推土星新發現光環進實驗室稱,該光環平面與土星主光環面成27度傾角,該光環內側距離土星約595萬公裏,寬度約1190萬公裏。它的直徑相當于300倍土星的直徑。可容納大約10億個地球。光環由冰和塵埃微粒組成,它們之間的距離如此之大,即使你站在光環上也看不清楚。另外,土星照射到的太陽光線很少,光環反射出的可見光更少,令它難以被發現。組成光環的塵埃溫度很低,僅有零下193℃,但卻散發出熱輻射。NASA斯皮策太空望遠鏡正是捕捉到這些熱輻射,才發現了這個巨大的光環。

土星衛星“菲比”的軌道穿越該光環。科學家們認為,光環內的冰和塵埃來自于菲比與彗星的碰撞。光環的發現可能有助于解釋關于土星另一衛星土衛八的一個古老而神秘的問題。天文學家卡西尼1671年首次發現土衛八,稱這個星球一面黑一面白,就像太極符號一樣。新發現的光環旋轉軌道與土衛八相反。科學家們推測,光環內的塵埃飛濺到土衛八表面上,形成了黑色區域。“長久以來,航天學者一直認為菲比與土衛八表面之上的黑色物質之間存在某種聯系,新發現的光環為此提供了令人信服的證據。”新光環的發現者之一、馬裏蘭大學專家道格拉斯·漢密爾頓說。

土星內部也與木星相似,有一個岩石構成的核心。核的外面是5000公裏厚的冰層和8000公裏的金屬氫組成的殼層,最外面被色彩斑斕的雲帶包圍著。土星的大氣運動比較平靜,表面溫度很低,約為零下140攝氏度。

土星以平均每秒9.64公裏的速度斜著身子繞太陽公轉,其軌道半徑約為14億公裏,公轉速度較慢,繞太陽一周需29.5年,可是它的自轉很快,赤道上的自轉周期是10小時14分鍾。

衛星簡介

土星的美麗光環是由無數個小塊物體組成的,它們在土星赤道面上繞土星旋轉。土星還是太陽系中衛星數目最多的一顆行星,周圍有許多大大小小的衛星緊緊圍繞著它旋轉,就象一個小家族。近幾年隨著觀測技術的不斷提高,大行星衛星的數量急劇攀升,目前已發現的土星衛星就已經超過了60顆。土星衛星的形態各種各樣,五花八門,使天文學家們對它們產生了極大的興趣。最著名的“土衛六”上有大氣,是目前發現的太陽系衛星中,唯一有大氣存在的衛星。

土星的衛星至少有62個,其中9個是1900年以前發現的。土衛一到土衛十按距離土星由近到遠排列為:土衛十、土衛一、土衛二、土衛三、土衛四、土衛五、土衛六、土衛七、土衛八、土衛九。土衛十離土星的距離隻有159,500公裏,僅為土星赤道半徑的2.66倍,已接近洛希極限。這些衛星在土星赤道平面附近以近圓軌道繞土星轉動。

土星有為數眾多的衛星。精確的數量尚不能確定,所有在環上的大冰塊理論上來說都是衛星,而且要區分出是環上的大顆粒還是小衛星是很困難的。到2009年,已經確認的衛星有62顆,其中52顆已經有了正式的名稱;還有3顆可能是環上塵埃的聚集體而未能確認。許多衛星都非常的小:34顆的直徑小于10 公裏,另外13顆的直徑小于50 公裏,祇有7顆有足夠的質量能夠以自身的重力達到流體靜力平衡,它們與地球的衛星——月球的比較表見下方。

1980年,當旅行者號探測器飛過土星時,在原有的九顆衛星(土衛一、土衛二、土衛三、土衛四、土衛五、土衛六、土衛七、土衛八和土衛九)基礎上,又發現了八顆新的衛星。但是很難說土星究竟有多少衛星。一些組成土星光環的較大的粒子實際上也許就是小衛星。土星在太陽系中擁有的衛星最多。跟木星衛星不一樣,土星衛星不能簡單地以成分和密度來歸類劃分。"旅行者號"所發現的衛星顯示出復雜多樣的特征。

除土衛六外,天文學家從“旅行者號”飛船發回的資料發現,土星的其他衛星都比較小,在寒冷的表面上都有隕擊的疤痕,像破碎了的蛋殼。土衛一表面上有一個直徑達128公裏的隕石坑;土衛二有著荒涼的平原、隕石坑和斷皺的山脊,它的不同區域代表著不同的歷史時期;土衛三上有一個又深又寬,長約800公裏的裂谷;土衛四表面有稀疏而明亮的條紋,它們都環繞著隕石坑。

發現時間

衛星   直徑   質量   距離(km)   發現者   發現年  

18   9.655   ?   133,583   Mark R. Showalter   1990  

S/2005 S1   7   ?   136,530   Cassini Spacecraft   2005  

15   20x15   ?   137,640   R. Terrile   1980  

16   72.5x42.5x32.5   2.7e+17*   139,350   S. Collins & others   1980  

17   57x42x31   2.2e+17*   141,700   S. Collins & others   1980  

11   72x54x49   5.6e+17*   151,422   R. Walker   1980  

10   98x96x75   2.01e+18*   151,472   Audouin Dollfus   1966  

1   392+- 0.6   3.84E+19   185,520   William Herschel   1789  

2   249.4 +- 0.2   8.65E+19   238,020   William Herschel   1789  

3   529.9 +- 1.5   6.176E+20   294,660   Giovanni Domenico Cassini   1684  

13   17x14x13   ?   294,660   B. Smith & others   1980  

14   17x11x11   ?   294,660   B. Smith & others   1980  

4   559. +- 5   1.0959E+21   377,400   Giovanni Domenico Cassini   1684  

12   18x16x15   ?   377,400   P. Laques & J. Lecacheus   1980  

5   764. +- 4   2.3166E+21   527,040   Giovanni Domenico Cassini   1672  

6   2575.5 +- 2   1.345426E+23   1,221,850   Christiaan Huygens   1655  

7   205x130x110   1.77E+19   1,481,000   William Cranch Bond   1848  

8   730   1.88E+21   3,561,300   Giovanni Domenico Cassini   1671  

25   7      11,365,000   B. Gladman   2000  

22   5      11,442,000   J.J. Kavelaars, B. Gladman   2000  

9   115 x 110 x 105   4E+18   12,952,000   William Henry Pickering   1898  

20   9.5      15,198,000   B. Gladman   2000  

27   3.2      15,641,000   J.J. Kavelaars, B. Gladman   2000  

26   13      16,394,000   M. Holman, T.B. Spahr   2000  

28   4.3      17,604,000   J.J. Kavelaars, B. Gladman   2000  

24   16      18,195,000   B. Gladman, J.J. Kavelaars   2000  

21   6.5      18,239,000   J.J. Kavelaars, B. Gladman   2000  

S/2003 S1   3.3      18,719,000   S.S. Sheppard   2003  

25   2.8      18,722,000   B. Gladman, J.J. Kavelaars   2000  

23   2.8      19,465,000   B. Gladman, J.J. Kavelaars   2000  

30   2.8      20,219,000   B. Gladman, J.J. Kavelaars   2000  

29   8      23,130,000   B. Gladman(2005)      

土衛六

1655年3月25日,荷蘭天文學家惠更斯在用自製的3.7米長折射望遠鏡觀測土星時,無意中發現了一顆土星的衛星,這顆衛星被命名為泰坦(或譯:提坦)。泰坦是希臘神話中的女巨神、第二代天神克洛諾斯的妻子。它就是最受天文學家矚目的土衛六,是被人類發現的第一顆土星衛星。

土星的衛星中,土衛六是天文學家關註的天體之一。長期以來,土衛六一直被認為是衛星中體積最大的,也是太陽系中唯一擁有大氣的衛星,其大氣成分主要是甲烷;過去認為它的表面溫度也不很低,因而人們推測在它上面可能存在生命。“旅行者1號”發回的資料卻令人失望,它發現土衛六的直徑隻有5150公裏,並不是太陽系中最大的衛星(木衛三的直徑最大,為5262公裏),它有一層稠密的大氣層和一個液態的表面,其大氣層至少有400公裏厚,甲烷成分不到1%,大氣的主要成份是氮,佔98%,還有少量的乙烷、乙烯及乙炔等氣體。土衛六的表面溫度在-181℃到-208℃之間,液態表面下有一個冰幔和一個岩石核心。飛船未發現存在任何生命的痕跡。土衛六能向外發射電波,使人感到迷惑。此外,土衛六軌道附近有一個氫雲。

長期以來,土衛六一直被認為是太陽系衛星中體積最大、比水星還大的衛星之王。旅行者號探測器的一次近距離測量,在35萬千米處拍下5張高解析度的照片。照片上土衛六展現出美麗的桔紅色的星體,像一個熟透了的桔子。更重要的是收到的資料資料,改寫了土衛六原來5800千米的直徑,實際直徑應為5150千米,迫不得已地把“衛星之王”的桂冠轉讓給了木星的衛星木衛三,屈居第二。這並沒有影響它的地位,科學家們一直對土衛六很感興趣,原因在于它是衛星中唯一有大氣存在的天體。大氣的主要成分是氮,約佔98%,甲烷佔1%,其餘的碳氫化合物在大氣中所佔比例非常小,大氣層厚度約為2700千米。土衛六的表面溫度很低,在-190℃~-210℃之間,使之形成了美麗的液氮海洋。

雖然我們看不到土衛六的表面,但旅行者號探測器為我們提供的資料顯示:土衛六是太陽系中的又一個奇異世界,黑暗寒冷的表面,液氮的海洋,暗紅的天空,偶爾灑下幾點夾雜著碳氫化合物的氮雨等。這些是人類了解生命起源和各種化學反應的理想之處。

從惠更斯發現土衛六以來,至今已有300多年的歷史,土衛六仍是一個待解之謎。要想對土衛六有更深刻的認識,還需要人類不斷地進行探索。

天文學家們為什麽特別看重土衛六呢?因為土衛六“天資”出眾,所以受到天文學家們的青睞和器重。土衛六與眾不同的“天資”表現在如下方面:

首先,土衛六的直徑為4828公裏,在衛星世界中居第二位,比冥王星大許多,跟水星的個頭兒差不多。它的質量是月球質量的1.8倍,平均密度為每立方釐米1.9克,約為地球密度的1/3,引力則為地球的14%。

土衛六與土星的平均距離為122萬公裏,沿著近乎正圓形的軌道繞土星運動。它像月球一樣,總以同一面向著自己的行星——土星。也就是說,如果在土星上看土衛六的話,永遠隻能看到土衛六的同一個半面。它的軌道基本上在土星赤道面內。你可以想一想,土衛六這麽大的天體,沿著大約122萬公裏的半徑,居然運動在近乎正圓的軌道上,這真是有點難以想象的事。如果讓我們專門畫這樣一個圓,恐怕也是不容易辦到的。足見天體演化中的自然奇觀。

第二,1944年,美籍荷蘭天文學家柯伊伯對土衛六進行了系統的分光觀測研究,發現土衛六上有甲烷氣體,從而確認土衛六上有濃密的大氣層。一直到現在,土衛六仍是太陽系內已知的60多顆衛星中有大氣的唯一衛星,這怎能不受到天文學家們的特別偏愛呢?

第三,根據土衛六的運動特征、物理狀況和化學成分,天文學家們判定土衛六是和土星一起演化形成的,屬于穩定衛星,不可能是土星後來捕獲的小天體。一些天文學家曾一度將土衛六的質量、體積、表面重力、表面溫度、大氣成分、水和凍的含量、自轉和公轉等天體特征和天體環境與地球進行比較,目的是想從中獲取有關早期生命物質演化的蛛絲馬跡。

其他天體上有沒有生命的繁衍?這個問題一直縈繞在天文學家們的腦際。土衛六的發現者惠更斯在《天體奇觀,關于其他行星上的居民、植物及其世界的猜想》一書中寫道:如果我們認為這些天體上除了無邊無際的荒涼之外,一無所有,……

甚至進一步認為那裏根本不可能存在高級生物,那麽我們無異就貶低了它們,而這是非常不合情理的。誠然,判斷哪個天體上有沒有生命,這是一個十分嚴肅的科學問題。從目前看,恐怕過于樂觀是不現實的,然而過于悲觀也是沒有根據的,實踐是檢驗真理的唯一標準。至于土衛六上的生命信息,至今仍是個不容樂觀的謎,但是一定會在不斷探測的實踐中得到解決。

從地球上看去,土衛六是一顆8.4等星。憑眼睛直接看是絕對看不到的。用較好的天文望遠鏡觀測它,也隻能看到一個小小的紅點似的盤狀體。為什麽是這個顏色呢?有人認為這可能是因為土衛六上存在著復雜的有機分子。當然,完全依靠地面觀測是解決不了這類問題的,隻能是“紙上談兵”。

隨著宇航事業的飛速發展,行星際探測器取得了空前的成果。目前,親自探測過土衛六的行星際飛船共有三個。它們是美國發射的“先驅者11號”和“旅行者1號”,以及歐洲的“惠更斯號”。

1979年9月1日,“先驅者11號”飛掠土星,考察了土衛六。不過,當“先驅者11號”考察土衛六時,正趕上一陣強烈的太陽風,嚴重地影響了發回的信息。地面控製中心隻收到它在35萬公裏處拍下的5張高解析度的照片。在照片上,土衛六呈現美麗的桔紅色,像熟透了的桔子。“旅行者1號”于1980年11月11日飛臨土衛六。它離土衛六最近時,離雲頂隻有4000公裏,探測取得完滿的成功。就是這次,測得土衛六的直徑為4828公裏,而不是過去認為的5550公裏。

“旅行者1號”對土衛六的考察結果表明,土衛六確有濃厚的大氣層,約有2700公裏厚,比地球大氣密度還高。大氣的主要成分是氮氣,佔98%,甲烷佔 1%,還有少量的乙烷和氫等。金星、地球和火星的大氣中也都有氮氣,但是都沒有土衛六這麽多得驚人。

“旅行者1號”還發現土衛六大氣呈霧狀。濃密的霧層使陽光不能照到土衛六的表面,影響了“旅行者1號”對土衛六表面的觀測。同時,也有的科學家根據“旅行者1號”的觀測資料,認為土衛六大氣中充滿甲烷。

為了進一步研究土衛六大氣和生命的關系,美國康奈爾大學的行星物理學家卡爾·薩根等人,做了土衛六大氣模擬實驗。研究者認為,土衛六上含有大量氮氣的大氣層,產生了各種各樣的生命前的化學物質。薩根指出:“早期的地球上可能也曾發生過類似的過程。但在土衛六上發生的生命前化學過程,因為那裏的溫度遠低于水的冰點,大概是不會有生命的。”

說到這裏,你有沒有想到:為什麽在衛星中隻有土衛六有如此豐富的大氣層呢?這一直是行星物理學家們在思索的問題。有人認為,這可能是土衛六表面溫度高到足以維持相當數量的甲烷和氨氣,以保持與其表面的冰相平衡。也可能是土衛六上的冰含有甲烷和氨,在上衛六的溫度下容易形成大氣。第三種可能是土衛六大氣不會像受木星強磁場那樣,使大氣跑掉。第四種可能是土衛六的質量大,能經受內部的分化,分化出的冰向表面集中,它的引力足以使大部分的氣體不至跑掉。

迄今隻有先驅者11號、旅行者1號和2號以及卡西尼-惠更斯號四個探測器飛臨土星進行過探測土星的活動。1979年9月1日,先驅者11號經過6年半的太空旅程,成為第一個造訪土星的探測器。它在距離土星雲頂20200千米的上空飛越,對土星進行了10天的探測,發回第一批土星照片。先驅者11號不僅發現了兩條新的土星的探測器,發回第一批土星照片。先驅者11號不僅發現了兩條新的土星光環和土星的第11顆衛星,而且證實土星的磁場比地球磁場強600倍。9月2日第二次穿過土星環平面,並利用土星的引力作用拐向土衛六,從而探測了這顆可能孕育有生命的星球。

1980年11月12日,旅行者1號從距離土星12600千米的地方飛過,一共發回1萬餘幅彩色照片。這次探測不僅證實了土衛十、十一、十二的存在,而且又發現了3顆新的土星小衛星。當它距離土衛六不到5000千米的地方飛過時,首次探測分析了這顆土星的最大衛星的大氣,發現土衛六的大氣中既沒有充足的水蒸氣,其表面也沒有足夠數量的液態水。

1981年8月25日,旅行者2號從距離土星雲頂10100千米的高空飛越,傳回18000多幅土星照片。探測發現,土星表面寒冷多風,北半球高緯度地帶有強大而穩定的風暴,甚至比木星上的風暴更猛。土星也有一個大紅斑,長8000千米,寬6000千米,可能是由于土星大氣中上升氣流重新落入雲層時引起擾動和旋轉而形成的。土星光環中不時也有閃電穿過,其威力超過地球上閃電的幾萬倍乃至幾十萬倍。它再次證實,土星環有7條。土星環是由直徑為幾釐米到幾米的粒子和礫石組成,內環的粒子較小,外環的粒子較大,因粒子密度不同使光環呈現不同顏色。每一條環可細分成上千條大大小小的小環,即使被認為空無一物的卡西尼縫也存在幾條小環,在高解析度的照片中,可以見到F環有5條小環相互纏繞在一起。土星環的整體形狀類似一個巨大的密紋唱片,從土星的雲頂一直延伸到32萬千米遠的地方。旅行者2號發現了土星的13顆新衛星,使土星的衛星增至23顆。它考察了其中的9顆衛星,發現土衛三表面有一座大的環形山,直徑為400千米,底部向上隆起而呈圓頂狀,還有一條巨大的裂縫,環繞這顆衛星幾乎達3/4周;土衛八的一個半球為暗黑,另一個半球則十分明亮;土衛九的自轉周期隻有9~10小時,與它的公轉周期550天相去甚遠;土衛六的實際直徑為4828千米,而不是原來認為的5800千米,是太陽系行星中的第二大衛星,它有黑暗寒冷的表面、液氮的海洋、暗紅的天空,偶爾灑下幾點夾雜著碳氫化合物的氮雨等,這是人類了解生命起源和各種化學反應的理想之處。

為了進一步探測土星和揭開土衛六的生命之謎,美國與歐空局聯合研製了價值連城的卡西尼號土星探測器。1997年10月15日這個探測器發射升空,開始為期7年的漫長旅途。它預計2004年飛臨附近空間,開展長達4年的環土星就近探測,並首次實現在土星的最大衛星土衛六上著陸,進行實地考察。卡西尼號直徑約2.7米,總重達6噸,由軌道探測器和著陸器組成。其軌道探測器取名卡西尼號,裝有12種探測儀器;著陸器取名惠更斯號,裝有6台科學儀器。為了加快奔向土星的飛行速度,卡西尼號于1998年4月飛掠金星,獲得第一次加速。隨後它繞太陽公轉一周,于1999年6月再次飛掠金星,獲得第二次加速。同年8月,它在地球附近飛過,獲得第三次加速。之後,卡西尼號探測器將于2000年12月飛掠木星,得到最後一次加速。它定于2004年7月飛抵目的地與土星會合,進入環繞土星運行的軌道。同年11月,惠更斯號著陸器將脫離卡西尼號探測器飛向土衛六,穿過其雲層,在土衛六上軟著陸,然後將探測到的資料通過環土飛行的卡西尼號軌道器傳回地球。卡西尼號進入環土星軌道後的任務是:環土星飛行74圈,就地考察土星大氣、大氣環流動態,並多次飛臨土星的多顆衛星,其中飛掠土衛六近旁45次,用雷達透過其雲氣層繪製土衛六表面結構圖,預計可發回近距離探測土星、土星環和土衛家族的圖像50萬幀。惠更斯號將成為第一個在一顆大行星的衛星上著陸的探測器。它將在2.5小時的降落過程中,用所帶儀器分析土衛六的大氣成分,測量風速和探測大氣層內的懸浮粒子,並在著陸後維持工作狀態1小時,揭示土衛六上是否有水冰凍結的海洋和是否存在某種形態的生命。它所收集到的資料和拍攝的圖像通過卡西尼號探測器傳回地球

這顆令人神往的土衛六表面是什麽樣子呢?應該說至今還沒有直觀的資料。科學家們做過多種可能的推測,科學幻想小說家們對土衛六的描述,更是筆下生輝。然而,一切都必須尊重科學。

根據土衛六大氣中那麽多氮氣,同時土衛六表面溫度又比地球低得多,約在-201~-190℃之間,以及土衛六的體積和質量等,有的科學家推測它的內部物理狀況及表面特征,並首先尋找土衛六上的岩石和凍的比例關系。有人估算土衛六上的岩石物質約佔它總質量的55%,其餘為冰;土衛六表面是寒冷的液態海洋,海洋中70%是乙烷,25%是甲烷,5%是熔解氮,整個液態海洋約有1公裏厚,包圍著土衛六。1989年6月4~5日,從地球上向土衛六進行了雷達探測,結果表明土衛六上也可能有陸區。

“旅行者1號”還發現土衛六的南北兩半球的明暗有差異:南半球明亮,北半球暗淡。這是什麽原因造成的呢?可能是土衛六上南北不同季節引起的。“旅行者1號”拜訪時,土衛六北半球正好是春季的開始。不過,也有人認為這可能是土星磁層對土衛六的影響。總之,目前還解釋不清楚。土衛六大氣吸光能力很強,可吸收落在它上面的陽光約80%。這些熱量大部分被大氣中的霧粒和甲烷氣體吸收,也許隻有5%~10%的陽光能到達土衛六的表面。

從惠更斯發現土衛六起,300多年來,關于土衛六的不解之謎似乎越來越多。其實這是不奇怪的,這表明我們的認識越來越深刻。偉大的波蘭天文學家哥白尼有一句名言:“人的天職是勇于探索。”

其他衛星

土衛四和土衛五的某些地域非常坑坑窪窪,另一些地方則平坦得多。表面的白色條狀表明在這兩顆衛星上曾經有水冒出。土星眾多衛星中,最令我們感興趣的是土衛六--太陽系中最大的衛星之一。"旅行者號"的科學家驚奇地發現,它有一層厚厚的~大氣層~--密度比地球大氣層高百分之六十。土衛六非常寒冷,表面溫度約為零下150℃。在這樣的溫度條件下,甲烷以氣態、液態、固態三種狀態同時存在。行星學家克拉克·查普曼這樣說道:"土衛六上的甲烷可能會象地球上0℃的水。""穿過北極的淤泥地帶,可隱約見到土衛六的表面景觀……由甲烷和氨冰塊組成的岩石大多數被埋在一種粘性的油層之下。長時期內來自柏油煙霧的微小塵埃粒子不斷聚集……土衛六濃稠的液態甲烷與海洋被甲烷冰霧令人窒息的霧靄所遮擋。" 極小的土衛一有一個創痕,那是太陽系中最明顯的創痕之一。一個巨大的~隕石坑~顯示出它曾受過一次幾乎將其一分為二的重創。重創之下的這個巨大隕石坑直徑約為整個星球的三分之一。它的表面是如此的坑坑窪窪,使得冰層被切成了片片碎塊。在它的表面上行走,宛如走在一個巨大的雪錐之上。

有一個斷層系統以及從未受過隕石沖擊的大區域。陸潮受熱可能在重建表面的過程中發揮了重大作用。這種活動似乎就發生在最近,這也可以用來解釋它的表面為何光彩奪目。土衛二幾乎反射所有的光線,其冰凍的表面可能會被來自內部的水不斷覆蓋。卡西尼號探測器在探測時發現其南極有沖天的冰噴泉,為E環主要物質來源,且噴氣推進實驗室認為,土衛二很可能存在生命。

土衛八一側很亮,另一側很暗。亮的那側能將大約一半照射到的光反射出去,而另一側幾乎一片黑暗。黑色物質裏可能包含著有機碳--生命必需的組成成分之一。

土衛七看上去象是較大物體的一個碎塊。它不規則的形狀和極度坑坑窪窪的表面使它看似一個稍大的小行星。這顆衛星的碎片現在可能已進入了土星光環。

土衛三也是從明顯的宇宙暴力之中幸存下來的。一條巨大的溝壑從衛星的一端伸展到另一端。這個長狹谷看起來是由內部力量而引起的。它內部凝固和膨脹的壓力使其表面產生裂縫。科學家們無法解釋一個至少百分之八十由水冰組成的衛星是如何經受住這樣的地質活動的。

“旅行者號”探測器的探索結果使人們深信那曾經支配了土星早期歷史的猛力作用。土星衛星看起來象是無盡爆炸襲擊的幸存者。它們明亮的冰封表面受到了無數隕石的創傷。但是這些衛星中有一個與早期的地球非常相似。也許某一天,有著濃厚大氣層的土衛六能夠進化出頑強的生命。

在宇宙飛船探測土星之前,人們知道土星有10顆衛星。1977年發現了土衛十一,1979年“先驅者1號”飛臨土星時,探測到了第十二顆衛星。為了紀念它的功績,起名為“先驅者號”。“旅行者1號”飛船于1980年10月26日和11月10日在近距離考察土星時,又發現了5顆衛星。1981年8月25日“旅行者2號”在距土星雲層之上101000公裏處掠過,考察了土星及其光環和9個衛星。這次飛掠土星時,又發現了6顆衛星。

現已確認的土星衛星共23顆。距土星最近的是土衛十五,它與土星的距離為13.7萬公裏,僅為衛星到土星中心的2.29個土星半徑,公轉周期為0.601天,其半徑隻有15公裏;最遠的是土星九,平均距離約1293萬公裏,它距土星中心為216個土星半徑。土衛八的軌道面與土星赤道面的交角為7°52′,屬于不規則衛星。土衛九的軌道面與上星赤道面的交角為175°,逆行,軌道偏心率達0.163,也屬于不規則衛星。其餘的衛星均為規則衛星。有趣的是,土衛四和土衛十二、土衛十和土衛十一都是兩兩同一條軌道上;而土衛三、土衛十六和土衛十七則是三星同居一軌道。從飛船發回的資料看,沒有發現這些衛星上有火山活動的痕跡。

土星觀測

土星是外行星,在合日(視覺上接近太陽)前後兩個月以外,其他時間也適合觀測。而跟外行星的性質一樣,當沖日時是觀測土星最好時候,因為土星沖日時,土星最亮(約0等)之餘,視直徑(角直徑)也最大,而且沖日前後,整夜可見。

通過三吋口徑(物鏡直徑)或以上的望遠鏡,以目鏡放大80倍以上便能透過它清楚看見土星及土星環,在大氣穩定時(放大100倍以上)還能看到卡西尼環縫。2007年2月11日,土星沖日,亮度-0.2等,那時土星在獅子座,視直徑20.27"。

佔星土星

土星在星盤中也屬于“非個人行星”。大約三十年繞行黃道宮一周,每兩年半行一宮。土星是顆男性的、陽性的星。代表真理、矛盾、凝固、智慧與衰老的原則。它的本質是陽性的、寒冷的。其性質是兩性的,既幹燥又潮濕的,表是求安、安全的驅力。在人物方面則代表男性的、老年的。

土星土星

土星的圖騰符號象征是希臘神和時間之神克洛若斯的鐮刀,這外形也使人聯想到蛇。屬于土星的字決是“教育”。

它的影響如:個人的個性、單獨意識、競爭的精神、感覺壓力的事物。如:形式、紀律、責任、組織、野心、事業能力、限製、悲哀與拖延。不變的土星,支配著理論與科學性的法則。土星在星盤中的宮位,是你最缺乏安全感,並嘗試激勵補償的領域。

土星對身體也有相對感應的部位,如:皮膚、骨骼組織、牙齒、韌帶、膝蓋、左耳與聽覺器官、膽囊、副甲狀腺、蛋白質組織。所代表的疾病如慢性疾病、風濕症、痛風、耳聾、皮膚病、肺病、壞疽、萎縮、脊柱疾病、僵直的關節、迴圈的阻礙、動脈硬化。

土星正面特征有:忠誠的、分析的、系統的、老練的、節儉的、謹慎的、負責的、守時的、謙虛的、勤學的、正直的、具體化。

而負面的特征如:悲觀的、隱秘的、壓抑的、貪婪的、多疑的、妒忌的、膽小的、嚴峻的、宿命論的。

土星:結構,責任,義務,職責,承諾,紀律,後果,審慎,規則,效率,成熟,確立,拘束,拘謹,羞怯,障礙,任務,嚴肅,沉著,悲觀,現實,苛刻,一絲不苟,利用時間,冷酷,懷疑,艱難,嚴厲,勤勉,小心謹慎,耐心,安靜,沉默寡言,頑固不化,有秩序

相關身體部位:骨骼和牙齒(體現了結構)

相關其它事物:法律,懲罰或刑罰,法官——特別是個“嚴厲的”法官,法規和法律製裁,法律認可;立法(不是尚處于商議階段的),也就是法律的成功確立;另外還與長輩和老年有關,那些給你過重要指引的長輩們、嚴格的老師,或為你灌輸過紀律和規範的祖父母們;法律義務和合法的具有約束力的承諾和協定

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