美丽多姿的土星

　　土星是科学家和天文爱好者最喜欢的星星之一，在望远镜里人们可以清楚地看到土星的扁球体和围绕着它的光环。土星是一颗淡黄色的像桔子似的椭球体，在它的赤道面上环绕着发出柔和的白色光辉的光环。有的时候土星就像一个冠冕，那美丽的光环就像是帽沿，人们形容它像是1顶美洲巴拿马帽。它是那样美丽、协调，就像1个完美的艺术品，凡是看到过土星的人无不为之惊叹。

　　土星在太阳系里是巨行星，它的个头仅比木星稍小，在九大行星中居第二位。土星赤道方向的直径是地球直径的9倍半，它的体积是地球体积的745倍，真是一个庞然大物。但是土星的平均密度很小，只有0.70克／厘米，比水的密度还小，在九大行星中又屈居最后一位。由于密度小，所以它的质量只是地球质量的95.18倍。

　　土星的自转速度特别快，约为10小时14分就自转1周，这个速度略小于木星的自转速度。由于自转速度很快，所以土星的球体扁缩得很厉害，它的两极半径与赤道半径之比是0.912，这又使它在九大行星中获得了1项第一名——最扁的一个星球。土星也像木星一样被色彩斑斓的云带所缭绕，这些彩色条纹带沿着平行于赤道的方向伸展着。土星上的云层也在自转着，而且自转的速度很快。土星上有大气，大气的主要成分是氢和氮，另外还有甲烷和其它气体。那些彩色条纹的云层，是由大气中漂浮着的稠密的氨晶体组成的，它们比木星的云带规则，色彩却不那么鲜艳，是以金黄色为主，其余是桔黄色和淡黄色等。在极区呈绿色，那里是土星表面最暗淡的区域。由于土星离太阳很远，所以它接收到的太阳热能也比较少，表面温度也就比较低。在云顶处温度低到零下170℃，在土星表面温度也只有零下140℃左右。

　　我们借助于望远镜可以清楚地看到在土星赤道周围有一光环环绕，正是由于它的存在使土星成为天空中最美丽的星体之一。它是那样的奇特，以至于使人们往往只注意它竟至忽略了土星的本体。最早发现土星光环的是意大利科学家伽利略，他在1610年利用自制的望远镜看到了土星的光环。但是，那时正是光环的平面平行于我们的视线，看不怎么清楚的时候，所以伽利略还以为那是土星球状体旁的奇怪附属物哩!直到半个世纪以后，荷兰学者惠更斯才证认为它是与土星不相连接的、环绕在土星赤道面上的光环。这以后200多年间，人们一直把土星光环看成是一个或几个扁平的固体物质盘。直到1856年英国物理学家麦克斯韦才在理论上论证了土星环的结构，他指出土星环是由无数各自独立的小质点构成的，它们都在土星赤道面上绕土星旋转着。“旅行者1号”的探测证明，组成环的粒子直径大多数在7.6厘米到9米之间，而且还发现这数十亿大小不一的粒子都是导电的。

　　土星除了有1个美丽的光环以外，它还有众多的卫星，它们组成了一刊、家庭，就像是一幅太阳系的缩影。第一个土星的卫星是1655年3月25日惠更斯发现的，它被命名为提妲。提妲就是在前面故事中说到的巨神族，他们被克洛诺斯关押在地底塔耳塔洛斯。这颗“提妲”卫星就是土卫6。过去测得土卫6的直径是5800千米，在太阳系中是最大的1颗卫星。但是“旅行者1号”测量的结果将土卫6的直径更正为4828千米，这样它就比木卫3小而退居为第二位了。引人注目的是，探测器证明土卫6上有很厚的一层大气和云层。土卫6上大气的主要成分是氮，约占98％；此外还有甲烷，占1％；少量的乙烷、乙，烯、乙炔和氢，它们总共占不到1.5％。大气层的厚度达2700千米，温度为零下201℃。由于温度低，大气中的氮可能是呈液态，在其表面形成液体氮的湖泊。土卫6是已知有大气的卫星，就这一点已经引起许多科学家的注目。不但如此，科学家们还发现在土卫6云层的顶端存在着与生命有关的分子，这很可能是产生生命前的氢氰酸分子。土卫6的上空有部分地区存在蓝色的烟雾。最使科学家们感兴趣的是土卫，6的大气上空没有电离层，这还是第一次发现没有电离层的天体。

　　1671年10月和1672年12月卡西尼先后发现了两颗土星的卫星，它们是土卫8和土卫5，分别使用提妲巨神伊刚白托斯和瑞亚的名字。伊阿伯托斯就是将天火盗给人类的普罗米修斯的父亲；瑞亚是克洛诺斯的妻子。土卫8是一个奇特的黑白两色的卫星，它的直径1400千米，距土星365万千米。令人注目的是它的表面一部分很亮，而其它部分则很黑暗，像是覆盖着一层黑色的物质。在这1颗卫星上黑白二色的亮度竟然相差10倍，是太阳系中亮度反差最强的一个天体。

　　1789年8月27日，威廉·赫歇耳首次使用他自制的122厘米的大型望远镜观测土星，又发现了土星的两颗新卫星。这两颗卫星就是土卫1和土卫2，它们也采用了希腊神话中巨神的名字。一个叫弥玛斯，一个叫恩刻拉多斯。在探测器飞往土星就近考察之前，人们一共发现了10颗土星卫星。

　　土星是太阳系里的奇观，它美丽多姿，世界闻名。

　　是因为它身材娇小，显得玲珑精巧吗?不，在太阳系的行星中，无论个儿还是体重，土星都是“老二”，仅次于木星。它的赤道直径12.1万千米，身体里能容纳下750来个地球，长得一点儿也不秀气!

　　是因为它晶莹璀灿、光彩照人吗?也不是。土星和太阳的平均距离1427000000亿千米，距离地球也在1277000000亿千米以上，在我们地球上看来，土星的光芒不仅比金星差得远；而且比木星也要暗得多。在1781年发现天王星之前，人们还以为土星是离太阳最远的行星哩!

　　那么，究竟是什么使土星具有那么大的魅力呢?

　　是光环，美丽的光环使土星姿色迷人。

　　有人可能会说，光环有什么稀奇?木星不也有光环吗?是的。但是木星的光环是由大量的黑色碎石组成的，几乎不反射太阳光，所以长期以来没有被人们发现。而土星的光环却是由无数像流星一样的小块固体——粒子和砾石组成的，它们在太阳光的照射下，银光闪闪，绕在土星的腰部，把土星打扮得多么妩媚!有人说，土星光环是大自然依靠自身的力量完成的一具精妙绝伦的艺术品，自从1659年土星光环被荷兰天文学家惠更斯发现以来，人们把许许多多的赞美的话献给了它。二三百年来，土星成了天文学家和业余天文爱好者最喜欢观测的天体之一。

　　土星光环一共有好几个，一个套一个。总宽度有好多万千米，而厚度却只有几千米。如果把土星光环设想为一个直径为1米的圆环，那么，它的厚度比一张纸还薄。所以从望远镜看去，土星套着光环就好像戴了一顶发光的宽边大礼帽一样。几个光环并不紧挨在一起。1675年，天文学家卡西尼发现，在A环和B环之间有一圈宽约5000千米的缝隙——卡西尼缝。以后，这样的缝隙又发现了几个，于是就分开成了几个光环。不仅每两个光环之间有缝相隔，而且各环当中还有更窄的空隙。

　　1980年11月13日凌晨，美国“旅行者”1号空间探测器在离土星124240千米远处掠过土星，自动发回了1万多张关于土星的彩色照片和各种数据，其中有些新的发现使科学家们大吃一惊，发现土星比原来想象的要复杂得多。在土星光环的平面里，有成百成千条大小不等的环。它们大多是对称的环，看起来就像是唱片。上的波纹，但也有的是不对称的。这些环大多光滑匀称，但也有一些是锯齿形的，有些呈辐射状，还有的环甚至像发辫一样扭在一起。这些光环全部在土星的赤道面上，都是同心环。它们以不同的速度绕着土星旋转。有意思的是，土星环本身就能放出无线电信号，功率高达几百万瓦。

　　土星的光环是美丽的，但是它的形状老是在变化，有时还爱跟人开玩笑，突然消失不见，让你找不到它。这又是怎么回事呢?

　　原来，土星和我们地球一样，也是侧着身子绕着太阳旋转。土星光环受阳光照射的位置不断变化，它就不断地以不同的角度朝向我们。这样，我们在望远镜里看到的土星光环，在不同的时间里就会有不同的形状和亮度。有时候变成像一顶宽边大礼帽，悬在空中；有时候像一只花篮，很是诱人；有时候变成像一条项斑，横在土星中间，把它一分为二；而当它的侧边朝着我们的时候，薄薄的光环就干脆看不见了。在土星绕着太阳公转1周的过程中，土星光环要跟我们这样“捉迷藏”两次。

　　如果能到土星，上观赏一下光环，那可一定很有意思!土星的几条光环都是绕着土星旋转的，有的转得快，有的转得慢。那奇丽的景色只有你闭着眼睛去想象了。

　　土星是个“虚胖子”，它的个儿是地球的750多倍，司它的质量却只相当于95.2个地球。它的密度是九大行星中最小的，只有地球的1／8，是水的0.7倍。如果真有那么一个大海能够放得下土星的话，那么土星就会像橡皮球那样漂浮在水面上。

　　这样看来，组成土星的物质很轻，不可能是固体了。天文学家们早就发现，土星从赤道到两极，各处的自转速度不同，这说明土星的外层也同木星一样是流体。现在一般认为：土星有个直径大约2万千米的岩石核心，占土星质量的15％，核心外面包着一层5000千米左右厚的冰层，冰层外面是金属氢，厚度约8000千米，最外面就是伸展范围极广的分子氢层了。

　　同木星一样，土星表面也缭绕着色彩绚丽的云带，一条一条地和土星赤道面平行。从天文望远镜看去，云带以金黄色为主，还有桔红色、奶黄色，南北两极的云带是蓝中带绿的。土星大气的成分也和木星一样，主要是氢和氦，但是氨的成分比较少，而甲烷的含量比较多。

　　土星离开太阳几乎要比木星远1倍，所以土星表面的温度要比木星低。从理论上计算，土星表面的温度应该是零下200℃，但实际测定却是零下170℃左右，这说明土星跟木星一样，也有自己内部的“热库”。土星散发出来的热量比它从太阳接收到的热量大1倍还多。

　　土星、木星这两颗最大行星之间，还有很多相似的地方：木星自转很快，土星自转也不慢，只要10小时40分就自转1周；木星由于快速自转而形状变扁，土星也没有逃脱这一规律，它的赤道半径要比极半径长6000多千米。但是，土星公转的速度，比木星要慢，每秒钟9.64千米，绕太阳1周等于地球上29年半。看到这里，你自然而然会想到卫星。原来我们只知道太阳系里木星的卫星最多，现在已经发现土星的卫星数量超过了它。

　　自从1655年，惠更斯发现了土星的第1颗卫星——土卫6以来，到1978年共发现了10颗。近几年来，“先驱者”10号、11号和“旅行者”1号、2号先后采访了土星，提供了大量的资料。现在已经确定的土卫数目增加到了23颗，成为太阳系中卫星最多的一个行星。而且，根据地面观测，还发现有几十个“可疑者”，说不定它们当中有的真可能是土星的卫星哩!土星有这么多的卫星簇拥着在天空中运行，景色是多么壮观啊!

　　这些卫星由一半岩石和一半冰组成。岩石组成核心，外面包着冰层。从望远镜中看，这些卫星最多是个小小的亮点，其中有一半用望远镜也很难看见。“旅行者2号”的探测资料告诉我们：卫星上面有平原、峡谷、山岭，也有环形山，真可以说是千姿百态的20多个新世界哩!

　　已经确定的20多个卫星，除了土卫8和土卫9以外，都是规则卫星，它们的轨道近似圆形，在土星的赤道面上绕着土星旋转，旋转的方向和土星绕太阳公转的方向一致。除土卫9(可能还有土卫8)以外，这些卫星都是公转周期等于自转周期。所以它们也像月亮那样，始终以同一面对着土星。

　　在这些土星卫星当中，最引人注目的是土卫6。这是最先发现的1颗比月亮还要大的土星卫星，也是太阳系中目前所知的唯一有大气的卫星。“先驱者11号”和“旅行者1号”先后拜访了土卫6，给它描绘了一幅新的景象：土卫6像1只熟透了的桔子，表面掩盖桔红色的云雾，大气层的厚度达2700千米，超过了地球。大气的主要成分是氮，占98％.甲烷只占1％；另外还有少量的乙烷、乙炔、已烯等等；大气温度只有零下200℃，氮气有可能冷凝成微小的液滴，在卫星表面形成液体氮的湖泊。许多人都关心土卫6上是否有生命，“旅行者1号”的最新探测发现，土卫6的云层顶端确实有与生命有关的分子，但是这并不能说土卫6上就有生命。