土衛五

土衛五

土衛五(Rhea)是環繞土星運行的第二大衛星,並為太陽系中第九大的衛星。它是由法國天文學家喬凡尼·多美尼科·卡西尼于1672年所發現的。

  • 中文名
    土衛五
  • 外文名
    Saturn V
  • 別稱
    瑞亞Rhean
  • 分類
    衛星
  • 發現者
    喬凡尼·多美尼科·卡西尼
  • 發現時間
    1672年12月23日
  • 質量
    (2.306 518 ± 0.000 353)×1021 kg
  • 平均密度
    1.233 3 ± 0.005 3 g/cm³
  • 表面溫度
    最低53 K  最高99 K
  • 逃逸速度
    0.635 km/s
  • 反照率
    0.949 ± 0.003
  • 視星等
    10
  • 自轉周期
    4.518 212 d
  • 半長軸
    527 108 km
  • 離心率
    0.001 258 3
  • 公轉周期
    4.518 212 d
  • 軌道傾角
    0.345°
  • 表面積
    7 337 000 km²
  • 半徑
    764.30 ± 1.10 km
  • 表面重力
    0.264 m/s²

名稱由來

土衛五的英語名字利亞(Rhea)乃源自希臘神話中十二泰坦巨神之一瑞亞(眾神之母,希臘語:Ρέα‎)。

卡西尼稱呼了他所發現的4顆土星衛星(土衛三、土衛四、土衛五、土衛八)為路易之星(Sidera Lodoicea)來紀念路易十四世。而天文學家則根據習慣將它們稱乎為土衛一至土衛五。在土衛一與土衛二于1789年被發現後,編號延伸到土衛七。天文學家約翰·弗裏德裏希·威廉·赫歇爾(威廉·赫歇爾的兒子,也是土衛一與土衛二的發現人)後來在《好望角觀測結果》(Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope)中建議這7顆衛星應該以泰坦神族來命名,後來這項建議被正式採用。

土衛五表面圖土衛五表面圖

地形結構

土衛五由冰所構成,密度約為1.233 g/cm。這樣低的密度顯示它是由25%的岩石(密度3.250 g/cm)與75%的水冰(密度1.000 g/cm)所組成的。雖然土衛五是太陽系第9大衛星,不過它的質量隻能排在第10位。早期天文學家估計它擁有岩石的核心。然而卡西尼號近距離探測的結果顯示它的軸轉動慣量系數為 0.4 kg,這樣的資料表明土衛五的內部幾乎都是一樣的物質,因為岩質核心的存在會使質量慣性矩落在3.4左右。土衛五的三維模型也與流體靜力平衡。土衛五的特征有些類似土衛四,這顯示它們可能有類似組成與歷史。土衛五受到日照地區的溫度為開氏99度(攝氏−174度),而陰影地區的溫度則介于攝氏−200度與攝氏−220度之間。

土衛五土衛五

表面

土衛五的表面有明顯的坑洞與明亮的細微特征。它的表面根據坑洞密度可以被分成2個不同的地理區域,第一個地區包括直徑在40公理以上的坑洞,而第二個地區則相反,並位在極區與赤道地區。這也顯示在土衛五形成的過程中曾經發生大規模的重組事件。

坑洞

主要的半球受到嚴重的撞擊,並且非常明亮。就像木衛四上的坑洞一樣,土衛五的坑洞缺乏在月球與水星上可以觀測到的明顯特征。在另一個半球上可以見到明亮的網路出現在黑色的地表上,少數坑洞也可以被辨識出來。這些明亮的區域曾被認為是在土衛五早期從冰火山所噴發出來的物質。不過最近對于土衛四的觀測顯示,散布地表的明亮條紋其實是冰構成的懸崖,于是天文學家推測土衛五上的條紋也是由冰組成的懸崖。卡西尼號在2006年1月17日近距離飛越土衛五,並拍設一系列高解析度的照片。雖然科學分析仍然在進行中,不過這些照片顯示土衛五表面的條紋類似土衛四的條紋結構,其實是冰懸崖。

土衛五表面岩石圖片土衛五表面岩石圖片

環系統

美國國家航空航天局在2008年3月6日宣布土衛五可能擁有一個稀薄的環帶,這也是人類首次在衛星發現環帶系統。這個環帶系統的存在是因為卡西尼號發現土星的磁場在土衛五附近有高能量的電子流所推論出來的。塵土與碎石延伸至土衛五的希爾球區域,不過在靠近土衛五的附近更加稠密,顯示土衛五可能擁有3條密度較高的細環帶。

土星光環及土衛五照片土星光環及土衛五照片

探測任務

卡西尼號在近距離內拍攝一些土衛五的照片,其中最接近的一張是在2005年11月26日所攝的,距離僅500公裏。另外一次近距離飛越則是在2007年8月30日,距離為5,750公裏。而在卡西尼延伸任務中則計畫在2010年3月2日從100公裏的距離掠過土衛五。美國宇航局"卡西尼"號在接近土星土衛五時,探測器上的一台帶有靈敏紅外波段(930毫微米)濾色鏡的窄角照相機利用可見光拍攝到土衛五南極地區,拍攝時土衛五與"卡西尼"號之間的距離約為23.9萬千米,太陽、土衛五與"卡西尼"號之間的角度為56°,解析度約為1千米每線。

與土衛五表面其餘部分一樣,其南極地區在幾百萬年裏布滿大量隕石坑,在這些詳細照片上可以看出,在較巨大的隕石坑上布滿有"麻子"般的小坑。在所示照片左邊,可以看到更令人感興趣的溝槽,照片右上部最清晰的隕石坑具有橢圓形狀,它的大小為115×91千米。

"卡西尼-惠更斯"號飛行是美國宇航局與歐洲航天局和義大利航天局的合作計畫,"卡西尼"號探測器的控製委托美國加州帕薩迪納美國宇航局噴氣推進實驗室負責。

軌道資料

軌道半長軸: 527 108 km

軌道離心率: 0.001 258 3

軌道周期: 4.518 212 d

軌道傾角: 0.345° (與土星的赤道相比)

衛星所屬星球: 土星

物理特征

大小: 1535.2 × 1525 × 1526.4 km

平均半徑: 764.30 ± 1.10 km

表面積: 7 337 000平方千米

質量: (2.306 518 ± 0.000 353)×1021 kg (~3.9×10-4倍地球質量)

平均密度: 1.233 3 ± 0.005 3 g/cm

赤道表面重力: 0.264 m/

宇宙速度: 0.635 km/s

自轉周期: 4.518 212 d(同步)

軸傾斜: zero

反照率: 0.949 ± 0.003

星等: 10

日食現象

美國國家宇航局(NASA)公布了一段"卡西尼"號土星探測器拍攝到的土衛五的珍貴影片圖像。之所以說它珍貴,是因為這段總共15秒長的影片記錄下了土衛五上發生日食的全過程。 這次公布的影片總共由17幅圖像組成,拍攝于2008年8月19日。當時土衛五正在逐漸進入土星的陰影區域。從影片中可以清楚地看到,土星在土衛五上投下的陰影的邊緣非常模糊,這一點與月球在地球上投下的陰影存在很明顯的差異。專家們指出,之所以會出現這種差異,主要是因為土星是一顆氣態行星,其外部邊界本身就不是非常清晰,這導致其產生的陰影也不會非常清楚。

懸在土星環前方的小衛星土衛五就像是一粒珍珠。去年11月初,繞軌道運行的"卡西尼"號欣賞到這一罕見的景象。照片並非"原版",而是進行了旋轉。

"卡西尼"這個名字來源于義大利天文學家喬凡尼·多美尼科·卡西尼,正是他在1672年發現了土衛五。天文學家2008年宣布,土衛五可能是第一顆已知擁有自身昏暗環系統的衛星。

據NASA介紹,"卡西尼"號在拍攝這段影片時距離土衛五約有45萬公裏,圖像的解析度為2.7公裏。

其直徑為1528公裏,與土星平均距離約50萬公裏。到目前為止,"卡西尼"號已成功繪製了出了土衛五表面的全景圖像。有關該天體最有趣的發現出現在2008年夏季。當時有天文學家指出:土衛五可能也擁有自己的光環系統。他們解釋說,"卡西尼"號上的探測設備發現土衛五周圍環繞著大量碎片,形成一個範圍達數千公裏的盤狀碎片帶。觀測顯示,在土衛五兩側還都存在著電子數量急劇減少的區域。

科學家隨後進行了大量模擬計算,以確定土衛五是否有能力穩定住這樣的環結構。結果表明,在土衛五重力場以及它繞土星的軌道共同作用下,土衛五周圍的環能夠長時間地穩定存在。科學家認為,土衛五之所以有環,可能是因為在遙遠的過去有小行星或彗星與土衛五相撞,產生的碎片飄散在周圍逐漸聚集成了光環。

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