象征时间的土星

象征时间的土星

科学档室

土星运动迟缓，人们把它作为时间和命运的象征，罗马神话中称之为克洛诺斯，他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，它在天文学中的符号是一把主宰着农业的大镰刀。1781年之前，人们认为土星是离太阳最远的行星，事实并非如此。

土星是一颗液态行星，其直径是地球的9．5倍，质量是地球的95倍，液态表面中含有氢和氦。土星距离太阳142940万千米，公转周期为10759．5天，相当于29．5个地球年，视星等为0．67等。在太阳系的行星中，土星格外引人注目，这主要是由于它带有光环。土星光环如同一顶大草帽，戴在土星的头上，使它显得格外美丽。碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等是土星光环的组成物质，它们排列成一系列的圆圈，绕着土星高速旋转，人类很早就发现了土星的光环。

土星是时间的象征

土星会围绕太阳公转，其公转轨道呈椭圆形，轨道半径为14亿千米，它同太阳的距离在近日点时和在远日点时相差约1．5亿千米。土星上有四季的变化，只是每季的时间比较长，大约要花费七年的时间，因为离太阳遥远，土星上的夏季也十分寒冷，更不用提冬季了。土星绕太阳公转的平均速度约为每秒9．64千米，公转一周约29．5年。土星自转很快，但不同纬度自转的速度却不一样，赤道上自转周期是10小时14分，纬度60度的地方则变成10小时40分，也就是说在土星赤道上，一个昼夜只有10小时14分。

土星和木星有很多相似之处，如它们都是巨行星，它们都由于快速自转呈扁球形。土星的密度非常小，如果把它放在水中，它会浮在水面上，其平均密度仅为0．70克每立方厘米，是九大行星中密度最小者。土星在冲日时会发出亮光，这种光可与天空中最亮的恒星相比。土星的视亮度会发生变化，当土星光环有最大视面积时，土星显得亮些；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，二者之间的亮度大约相差3倍。由于光环的平面与土星的轨道面不重合，而且光环平面在绕日运动中方向保持不变，所以我们在地球上看到的土星基本保持不变。

氢和氦是土星大气的主体，除此之外，大气中还含有甲烷和其他气体，它们共同组成了土星云带。从望远镜中看去，土星云带和木星云带相同，它们都是相互平行的条纹，但是土星云带不如木星云带鲜艳，只是比木星云带规则很多。金黄色是土星云带的主要颜色，其余是橘黄色和淡黄色等。土星的表面是流体的，其赤道附近的气流与自转方向相同，速度为500米每秒，比木星上的风力要大得多。土星极地是整个表面最暗的区域，那里的温度也非常低。土星表面有时会出现白斑，1933年8月发现的白斑是最著名的白斑，这块白斑的长度是土星直径的1／5。以后这个白斑不断扩大，几乎蔓延到整个赤道带，在地球上可以观测到这块白斑。

近看规则的土星云带

土星光环的发现经过了漫长的过程，很多科学家们为此付出了辛勤的汗水。1610年，意大利天文学家伽利略在对土星进行观测时，注意到土星的球状本体旁边有奇怪的附属物。1659年，荷兰学者惠更斯认出这是离开本体的光环。1675年，意大利天文学家卡西尼发现土星光环中间有暗缝，后来将其命名为卡西尼环缝，他还猜测这些光环由无数小颗粒构成。两个多世纪后，人类对土星进行了分光观测，卡西尼的猜测得到了证实。土星环以前被认为是扁平的固体物质盘，1856年，人们认为土星环是小卫星在土星赤道上绕土星旋转的物质系统，这一点由英国物理学家麦克斯韦从理论上证实。

土星的光环到底是由什么组成的呢？人们对此充满了幻想，但是探测器将土星照片传回时，科学家们感到非常吃惊，因为绚丽多彩的土星环竟然是碎石块和冰块组成的，它们的直径从几厘米到几十厘米不等，只有少量的超过1米或者更大，真是令人无法想象。土星周围有数百条乃至数千条光环，它们大小不等，形状也有很大的差别。大部分环是对称地绕土星转的，也有不对称的；有完整的，也有残缺不全的；有呈锯齿形的，也有呈辐射状的。辐射状的环是最为特殊的一种环，它让科学家们大开了眼界，同时也让他们伤透脑筋。组成环的物质如同车轮，步调整齐地绕着土星转。

土星的极光现象

太阳系中卫星数目最多的行星是土星，它们紧紧围绕着土星旋转，形成了规模宏大的土星小家族。土星卫星的形态各种各样，天文学家们对它们产生了极大的兴趣。土卫十五是距土星最近的卫星，它与土星的平均距离仅为13．7万千米，是卫星到土星中心的2．29个土星半径，公转周期为0．601天；土卫九是距土星最远的卫星，它与土星的平均距离为1293万千米，距土星中心为216个土星半径。土卫八和土卫九都是不规则卫星，土卫八的轨道面与土星赤道面的交角为7度52分，土卫九的轨道面与土星赤道面的交角为175度，其余的卫星都是规则卫星。

土星和它的卫星

1655年，荷兰天文学家惠更斯发现了土星的第六颗卫星，人们称其为土卫六。在发现之初，人们认为土卫六是太阳系卫星中体积最大的卫星之王，并且对它表现出强烈的关注。“旅行者”号探测器通过近距离测量，在35千米处拍下5张高分辨率的照片，照片上的土卫六呈现出美丽的橘红色，看起来如同熟透了的橘子。这次探测表明土卫六原来5800千米的直径，实际上应该是4828千米，这比木星的卫星木卫三小很多。虽然土卫六不再是卫星之王，但是它的地位并没有受到影响，科学家们始终对它很感兴趣，这是什么原因造成的呢？

首先，土卫六的直径是4828千米，是宇宙中第二大的卫星，它的质量是月球质量的1．8倍，平均密度为每立方厘米1．9克，约为地球密度的1／3，引力为地球的14%。土卫六与土星的平均距离为122万千米，沿着近乎正圆形的轨道绕土星运动，它总是以同样的面貌向着自己的行星。土卫六的轨道基本上在土星赤道面内，也就是说土卫六这么大的天体，沿着大约122万千米的半径，居然运动在近乎正圆的轨道上，这真是有点难以想象的事，由此可见天体演化的奇特。

第二，1944年，美籍荷兰天文学家柯伊伯通过分光观测研究发现，土卫六上有甲烷气体，也就是说土卫六上有浓密的大气层。到现在为止，土卫六是太阳系60多颗卫星中唯一发现有大气的卫星，正因为这个独特性，导致了天文学家们的偏爱。

第三，土卫六具有独特的运动特征、物理状况和化学成分，天文学家们由此推断它和土星同时演化形成，是具有稳定状态的卫星，不是土星后来捕获的小天体。天文学家曾经对土卫六的质量、体积、表面重力、表面温度、大气成分、水和冰的含量、自转和公转等天体特征进行研究，发现它与地球有相似之处，如果有可能的话，还能获得早期生命物质演化的蛛丝马迹，不过这项研究至今没有什么进展。

受到天文学家们青睐和器重的土卫六

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1610年，伽利略用自制的望远镜对土星进行观察，发现土星的旁边有半月形光影，它怀疑光影是土星两侧的两颗卫星，但由于没有更多的证据，他不敢将自己的观察结果发表。伽利略直到去世时，还没有弄明白光影是否就是土星的卫星，也不知道自己是世界上首次观测到土星光环的人。

很多人都知道土星光环是最早发现的行星光环，所以以为要看到它很容易，事实并非如此。只有当光环侧对着地球时，才能够看到光环；光环平对着地球时，有通天的本领也是看不到光环的，如2009年就将无法看到土星光环。土星的光环可以分为7条，距土星最近的是D环，亮度最暗；其次是C环，透明度最高；B环最亮，最后是A环，在A环之外有E、F、G三个环，最外层的是E环，它宽广而稀薄。

通过探测器发回的高分辨率照片，我们可以看到F环有5条小环相互缠绕。土星光环绚丽多彩，但是它到底由什么颜色组成呢？远看土星光环呈现出红棕色，其实每层环的颜色都稍有不同，C环是蓝色，B环内层为橙色，外层为绿色，A环为紫色。

通过地面观测，人们发现土星的7条光环中，最亮的环宽约2．6万千米，环与环之间有缝隙，最大的缝隙约5000千米。1980年11月，“旅行者1”号探测器拜访土星，发现土星光环远不止7条，而由成千上万细小的环构成。细细的光环如同密纹唱片上的波纹，从土星云顶一直延伸到32万千米的地方。

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1楼　　昵称：简单美

土星能浮到水面上吗？土星的光环是由什么物质组成的？为什么有些时候看不到土星的光环？

2楼　　昵称：凡人无忧

土星是太阳系中第二大行星，虽然它的体积大，但密度只有0．7克每立方厘米，是九大行星中最小的。如果把土星放到水里，它能像冰山一样浮在水面上。

3楼　　昵称：回忆录

土星的光环最惹人注目，它使土星看上去像戴着一顶漂亮的大草帽。观测表明，构成光环的物质是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等，它们排列成一系列的圆圈，绕着土星旋转。

4楼　　昵称：幻想天亮

土星的自转轴与公转轨道平面之间有一个28度的倾角，土星的光环与赤道平面是平行的，地球上总是能看到土星光环面向阳光的一面，但当土星运行到不同的位置时，我们的视线与土星光环平面所构成角度会有所不同。土星光环的正侧面每隔十五年朝向地球，这时我们只能看到光环的边缘，此时即使使用最好的望远镜，也看不清楚土星光环。

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土星象征时间，它的西方名字是克洛诺斯。克洛诺斯是时间之神，与农业有密切的联系，罗马神话中有名的故事镰刀夺位便由克洛诺斯发动。

乌拉诺斯能够当上众神之王，真是多亏了盖娅，但是时间一长，乌拉诺斯权威日重，他实行完全的独裁统治，并且性情也逐渐变得粗暴乖张，对盖娅也不是很尊重。盖娅对乌拉诺斯的所作所为感到强烈不满，她决定把乌拉诺斯除掉，另外立一个新王。

盖娅用采自大地最深处的黑色岩石为原料，让塞克罗斯造了非常坚硬和锋利的小镰刀，然而作为乌拉诺斯的母亲和妻子，她不忍亲自下手杀死他。盖娅把她的儿子们叫到一起，希望有人能够承担起刺杀乌拉诺斯的重任。儿子们全都沉默不语，谁也没有自告奋勇去完成这项任务。盖娅感到非常愤怒，她痛骂这些胆怯的儿子们，在她许诺刺杀者可以继任为王时，小儿子克洛诺斯决定去试试。

盖娅在一天晚上准备了丰盛的晚宴，乌拉诺斯被灌得酩酊大醉。克洛诺斯等乌拉诺斯熟睡之后，手持镰刀割下了父亲的头，并且迅速将其肢解。乌拉诺斯感到十分疼痛，于是睁开了眼睛，并且愤怒地诅咒道：“你会为你所做的事情付出代价，在不久以后，你也会被自己的儿子推翻。”说完闭眼而亡。从乌拉诺斯流出的血液里，生出了复仇三女神、许多可怕的巨人和三位美丽的桉树女仙。克洛诺斯用镰刀杀死父亲，他成了第二任神王，这个故事就是著名的镰刀夺位。