太阳系九大行星之一。其是有大气包围的固体,扁球形星体,其赤道半径为6万公里,公转周期为295年,自转速度很快。土星大气的主要成分是氢和氦,大气中漂浮着由氨晶体组成的金**彩云,土星表面的温度为-140℃,土星外层具有由绕土星旋转的大量的冰块和碎石组成的光环,土星是非常美丽的天体。
在太阳系的行星中,土星是最美丽的行星,它的光环最惹人注目。土星光环使土星看上去就像戴着一顶漂亮的大草帽。据观测表明,土星光环物质的构成是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等,它们排成圆圈,绕着土星旋转。土星符号及克洛诺斯土星运动迟缓,人们便将它看作掌握时间和命运的象征。罗马神话中称之为第二代天神克洛诺斯,它是在推翻父亲之后登上天神宝座的。无论东方还是西方,都把土星与人类密切相关的农业联系在一起,于在天文学里,土星的符号就是一把大镰刀。
在人们发现天王星之间,认为土星是离太阳最远的行星。土星被一条美丽的光环围绕着,用望远镜就能看地很清楚。在土星还有较多的卫星,到1978年为止,已发现并证实的有10个,以后又陆续有人提出新的发现。土星的很多方面与木星相似,比如它与木星同属于巨行星,它的体积是地球的745倍,质量是地球的9518倍。在太阳系八大行星中,土星的大小和质量仅次于木星,占第二位。它与木星一样有着色彩斑斓的云带,也有较多卫星拱卫。
土星自转的速度的也很快,因此呈扁球形,它赤道半径约为60,000公里。土星的平均密度只有070克/立方厘米,是八大行星中密度最小的。如果把它放在水中,它会浮在水面上。土星的大半径和低密度使其表面的重力加速度和地球表面相近。土星在冲日时的亮度可与天空中最亮的恒星相比,那是因为它光环的平面与土星轨道面不重合,而且光环平面在绕日运动中方向保持不变,所以从地球上看,光环的面积很不固定,从而使土星的亮度也发生变化。当土星光环有最大视面积时,土星显得亮一些;当视线正好与光环平面重合时,光环便呈现为一条直线,土星就显得暗些。土星光环的重合与不重合之间的亮度相差大约3倍。
土星的转产为椭圆形,它的公转的轨道半径为14亿公里,它的远日点和近日点相差约15亿公里。土星绕太阳公转的平均速度约为每秒964公里,公转一周约295年。土星也有四季,只是每一季的时间要长达7年多,因为离太阳遥远,即使是夏季也是极其寒冷。土星自转很快,但不同纬度自转的速度却不一样,这种差别比木星还大。赤道上自转周期是10小时14分,纬度60度处则变成10小时40分。也就是说,土星的一天为10小时候零14分。
土星的大气中飘浮着稠密的氨晶体所组成的云,土星的大气主要以氢、氦为主,并含有甲烷和其他气体。从望远镜中看去,这些云像木星的云一样形成相互平行的条纹,但不如木星云带鲜艳,只是比木星云带规则得多。土星云带以金**为主,其余是橘**、淡**等。土星的表面同木星一样,也是流体的。它赤道附近的气流与自转方向相同,速度可达每秒500米,比木星上的风力要大得多。土星极地附近呈绿色,是整个表面最暗的区域。根据红外观测得知,云顶温度为-170℃,比木星低50℃。土星表面的温度约为-140℃。土星表面有时会出现白斑,最著名的白斑是在1933年8月发现的,它出现在赤道区,呈蛋形,长度达到土星直径的1/5,之后这个白斑还在不停的广大,几乎蔓延了土星的表面。
由于土星表面的温度较低,而且逃逸的速度又很大(356公里/秒),所以土星依然保留着几十亿年前它形成时所拥有的全部氢和氦。因此,科学家认为,研究土星目前的成分就等于研究太阳系形成初期的原始成分,这对于了解太阳内部活动及其演化有很大帮助。一般认为土星的化学组成像木星,不过氢的含量较少。土星上的甲烷含量比木星多,而氨的含量则比木星少。在1973年4月美国发射的行星际探测器“先驱者”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℃。经过观测,结果发现土星的极区有极光。
目前认为,土星形成时,最初是土物质和冰物质吸积,然后才是体积聚。因此,土星有一个直径20,000公里的岩石核心。这个核占土星质量的10%到20%,核外包围着5000公里厚的冰壳,再外面是8,000公里厚的金属氢层,金属氢之外是一个广延的分子氢层。1969年,一架飞机在地球大气高层对土星的热辐射作了红外观测,发现土星和木星一样,它辐射出的能量是它从太阳接收到的能量的两倍。由些表明,土星也有内在能源,后来经过“先驱者”11号的证实,土星发出的能量是吸收太阳能量的25倍。
土星的光环
我们说土星是太阳系中最美丽的星球,其主要原因就是土星被美丽的光环所围绕。它的发现是由16世纪初期发现的,当时的意大利天文学家伽利略观测到在土星的球状本体旁有奇怪的附属物,这时还没有断定这些附属物的光环。大约过了半个世纪,才被荷兰学者惠更斯证认出这是离开本体的光环。而在1675年意大利天文学家卡西尼,发现土星光环中间有一条暗缝,后称卡西尼环缝。与此同时,他还猜测光环是由无数小颗粒构成,经过了两年多世纪的分光观测才证实了他的猜测。但在这二百年间,土星一直被看作一最低点或几个的扁平的固体物质盘。直到1856年,这些推测和看法才由英国物理学家麦克斯韦论从理论上得到了论证,这时人们才知道围绕着土星的环是由无数个小卫星形成的。
土星环在土星的赤道面上,在进行空间探测以前,人们就从地面观测中得知了土星环有五个,它包括三个主环(A、B、C环)和两个暗环(D、E环)。B环既宽又亮,它的内侧是C环,外侧是A环。A环和B环之间是宽约5000公里的卡西尼缝,它是天文学家卡西尼在1675年发现的。B环的内半径为91500公里,外半径为116500公里,宽度是25000公里,这样的面积可以并排放下两个地球。
而A环的内半径121500公里,外半径137000公里,宽度15500公里。C环较暗淡,它从B环的内边缘一直延伸到离土星表面只有12000公里处,宽度约19000公里。在1969年,又发现了更暗的环D环,它C环的内侧,它几乎触及土星表面。而在A环外侧还有一个E环,由非常稀疏的物质碎片构成,延伸在五、六个土星半径以外。在1979年9月,“先驱者”11号又探测到了两个新环──F环和G环。F环很窄,宽度不到800公里,离土星中心的距离为233个土星半径,正好在A环的外侧。G环离土星很远,大约在离土星中心10~15个土星半径间的广阔地带。“先驱者”11号还测定了A环、B环、C环和卡西尼缝的位置、宽度,其结果同地面观测相差不大。另外,“先驱者”11号通过紫外辉光观测发现,发现了土星可见环的巨大氢云,这些环就是氢云的源。
在土星的七环里,除了A环、B环、C环很亮外,其他环都是非常暗淡的。土星的赤道面与轨道面的倾角较大,从地球上看,土星呈现出南北方向的摆动,这就造成了土星环形状的周期变化。在仔细观测后人们还发现,土星环内除卡西尼缝以外,还有若干条缝,它们是质点密度较小的区域,但大多不完整且具有暂时性。只有A环中的恩克缝是永久性的,不过,环缝也不够完整。这些环缝的形成,科学家认为是由土星卫星的引力共振而造成的,就像木星小行星所带的柯克伍德缝一样是由巨大引力摄动造成。
之后“先驱者”11号还在A环与F环之间发现一个新的环缝,我们称它为“先驱者缝”,另外还测得了恩克缝的宽度为876公里。由观测阐明土星环的本质,要归功于美国天文学家基勒,他在1895年从土星环的反射光的多普勒频移发现土星环不是固体盘,而是以独立轨道绕土星旋转的大群质点。土星环掩星并没有把被掩的星光完全挡住,这也说明土星环是由分离质点构成的。1972年从土星环反射的雷达回波得知,环的质点是直径介于4到30厘米之间的冰块。这样的发现使科学家们非常吃惊,因为从近处所看到土星环竟然都是碎石头和冰块。它们的直径多为几厘米到几十里米不等,只有少量的超过1米或者更大。而且在环的平面内有百条到数千条的环,大小不一,形状各异,大部环都是对称地绕土星转,当然也有不对称的。
另外,科学家们从上发现,环的形状有锯齿形的,有辐射状的。令科学迷惑不解的是有的环就像几股细绳扭结到一起。而辐射状的更令科学大开了眼界而又伤透了脑筋,组成环的物质就像车轮那样,步调整齐的绕着土星转,这样岂不要求那些离的越远的碎石块和冰块运动的速度越快吗?这显然违背了目前已经掌握的物质运动定律。那么,这是一个什么样的规律在起作用呢?至今还在探索中。
在近期,美国航空航天局的科学家发现了土星周围还存在着一个“隐形”的巨大光环,它的面积可容纳10亿个地球。NASA喷气推土星新发现光环进实验室称,该光环平面与土星主光环面成27度倾角,该光环内侧距离土星约595万公里,宽度约1190万公里。它的直径相当于300倍土星的直径。可容纳10亿个地球。光环由冰和尘埃微粒组成,它们之间的距离如此之大,即使你站在光环上也看不清楚。另外,土星照射到的太阳光线很少,光环反射出的可见光更少,令它难以被发现。组成光环的尘埃温度很低,仅有零下193℃,但却散发出热辐射。NASA斯皮策太空望远镜正是捕捉到了这些热辐射,才发现了这个巨大的光环。
土星卫星“菲比”的轨道穿越这个巨大的光环。科学家们认为,光环内的冰和尘埃来自于菲比与彗星的碰撞。光环的发现可能有助于解释关于土星另一卫星土卫八的一个古老而神秘的问题。在1671年,天文学家卡西尼首次发现土卫八,称这个星球一面黑一面白,就像太极符号一样,而新发现的光环旋转轨道与土卫八刚好相反。于是科学家们推测,光环内的尘埃飞溅到土卫八表面上,形成了黑色区域。发现新光环之一的道格拉斯汉密尔顿说:“长久以来,航天学者一直认为菲比与土卫八表面之上的黑色物质之间存在某种联系,新发现的光环为此提供了令人信服的证据。”
土星内部也有一个岩石所构成的核心,它与木星极为相似。土星核的外面是5000公里厚的冰层和8000公里的金属氢组成的壳层,最外面被色彩斑斓的云带包围着。土星的大气运动比较平静,表面温度很低,约为零下140摄氏度。土星以平均每秒964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。它的公转速度较慢,绕太阳一周需295年,但它的自转却很快,土星自转一周只需要要10时14分钟。
太阳系中的土星因为具有绚丽的光环因而成为最美丽的行星。
20世纪60年代以前,人们一直认为上星有5道光环,按从内向外的顺序分别被命名为D、C、B、A、E环。其中最亮的是B环,其次是A环,最暗的是D环。B环又是最宽的,约为25万千米。A、C环宽约为15万千米。后来,“先驱者”探险测器飞临土星的时候,科学家们又发现了两道新光环,命名为F、G环。F环宽约2100千米,距土星中心约14万千米。G环在F环的外侧,距土星中心约15万千米。实际上,土星的光环细分起来,数以千计,一环套一环。土星环多数比较完整,但也有残缺的。
根据从土星环反射回来的雷达回波得知,构成环的物质是直径介于4厘米和30厘米之间的冰块。环的温度在-198℃~-208℃。内环转速最快,外环最慢。另外,由于土星自转轴与轨道面成63度角,使得这些环看上去转速不一,方向、亮度各有不同,时窄时宽,时隐时现,十分迷人。所以,土星又被人们称为“星中美人”。
说到土星,我们首先就会想到它美丽的光环。其实,它还有另一个之最,它拥有82颗卫星,是卫星最多的行星。
土星和木星一样,也是气态巨行星。土星的内部是岩石和冰,外部有厚大1000千米的大气层,内核温度高达11700摄氏度。
土星到太阳的平均距离是1437亿千米,是地球的95倍。土星的半径是地球的9倍,但没包括巨大的土星环。土星质量是地球的95倍。土星是唯一平均密度小于水的行星,只有069克每立方厘米。绕太阳公转一周需要285年,但是自转非常快,自转一周只需105小时。土星磁场较强,介于地球和木星之间。
土星美丽的光环到底是什么呢?
实际上是由碎石块和冰块组成。有的石块像一座山那么大,有的甚至可以看成是小型的卫星了。所以土星到底有多少卫星,现在还没有定论。土星环位于赤道面上,包括主环和暗环,还可以继续细分,每一个环以不同的速度运动。
土星环到底是怎么形成的?科学家也只能做出一些猜测,具体成因还有待考察。很有可能是与彗星相撞,巨大的引力将其俘获。
1、土星是太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序是第六颗;按体积和质量都排在第二位,仅次于木星。它和木星在很多方面都很相似,也是一颗“巨行星”。从望远镜里看去,土星好象是一顶漂亮的遮阳帽飘行在茫茫宇宙中。它那淡**的、橘子形状的星体四周飘拂着绚烂多姿的彩云,腰部缠绕着光彩夺目的光环,可算是太阳系中最美丽的行星了。
2、古时候,我们称土星为“镇星”或“填星”,而西方则称之为克洛诺斯。无论是东方还是西方,都把这颗星与人类密切相关的农业联系在一起。
3、土星是扁球形的,它的赤道直径有12万公里,是地球的95倍,两极半径与赤道半径之比为0912,赤道半径与两极半径相差的部分几乎等于地球半径。土星质量是地球的9518倍,体积是地球的730倍。虽然体积庞大,但密度却很小,每立方厘米只有07克。
4、土星内部也与木星相似,有一个岩石构成的核心。核的外面是5000公里厚的冰层和8000公里的金属氢组成的壳层,最外面被色彩斑斓的云带包围着。土星的大气运动比较平静,表面温度很低,约为零下140摄氏度。
5、土星以平均每秒964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295年,可是它的自转很快,赤道上的自转周期是10小时14分钟。
6、土星的美丽光环是由无数个小块物体组成的,它们在土星赤道面上绕土星旋转。土星还是太阳系中卫星数目最多的一颗行星,周围有许多大大小小的卫星紧紧围绕着它旋转,就象一个小家族。到目前为止,总共发现了23颗。土星卫星的形态各种各样,五花八门,使天文学家们对它们产生了极大的兴趣。最著名的“土卫六”上有大气,是目前发现的太阳系卫星中,唯一有大气存在的天体。
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