土星不“土”

第六节　土星不“土”

木星与地球的约会

土星，古称镇星，是太阳系第二大行星，大小和质量都仅次于木星。

由于土星运动迟缓，人们便将它看做是掌握时间和命运的象征。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，它在天文学中表示的符号，正是一把主宰着农业的大镰刀。在希腊神话中，它被称为第二代天神克洛诺斯，他是在推翻父亲之后登上天神宝座的。

土星轨道距太阳142940万千米，在1781年天王星发现之前，人们曾认为土星是离太阳最远的行星。土星绕太阳公转的轨道半径约为14亿千米，其公转的平均速度为9.6千米/秒。公转周期为10759.5天，相当于29.5个地球年。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°处则变成了10小时40分。这就是说在土星赤道上，一个昼夜只有10小时14分。由于快速自转，其轨道呈扁球形。

土星

土星表面是一片液态氢和氦的海洋，主要是氢、氦，还含有甲烷和其他气体，大气中飘浮着由稠密的氨晶体组成的云，云层极厚。这些云像木星的云一样形成相互平行的条纹，但没有木星云带那么鲜艳，而且比木星云带规则得多。土星云带以金黄色为主，其余是橘黄色、淡黄色等。这些特征与它的邻居、同属巨型行星的木星极为相似。土星的体积是地球的745倍，质量是地球的95.18倍，赤道半径约为60000千米。它的平均密度是八大行星中密度最小的。如果把它放在水中，它便会浮在水面上。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十分相近。

土星上狂风肆虐，沿着东西方向的风速可以超过1600千米/小时 。赤道附近的气流与自转方向相同，速度可以达到500米/秒，比木星上的风力要大得多。土星上空的云层就是这些狂风造成的。

(左图)土星表面局部

(右图)土星是绕太阳公转的，其自转轨道呈扁球形。

土星同木星一样也有四季，只是每一季的时间较长，一般都长达7年之多。由于离太阳遥远，即使在夏季，土星上的温度也极低，感觉十分寒冷。根据红外观测得知，土星云顶温度为-170℃，比木星低50℃。其表面温度约为-140℃。由于土星表面温度较低而逃逸速度又大，为35.6千米/秒，这就使土星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。

土星极地附近呈绿色，是整个表面最暗的区域，土星极区有极光。而土星表面有时还会出现白斑，最著名的白斑是在1933年8月发现的，这块白斑呈蛋形，出现在了赤道区，其长度达到了土星直径的1/5。接着，这个白斑便不断地扩大，最终几乎蔓延到了整个赤道带。

在太阳系众多行星中，土星最惹人注目的是它的光环。1610年，意大利天文学家伽利略观测到土星的球状本体旁有奇怪的附属物。1659年，荷兰学者惠更斯认证出这是离开本体的光环。1675年，意大利天文学家卡西尼发现了土星光环中间的一条暗缝，后称卡西尼环缝。同时他还猜测，光环由无数小颗粒所构成。1856年，英国物理学家麦克斯韦从理论上论证了土星环是无数个小卫星在土星赤道面上绕土星旋转的物质系统。通过望远镜可以看到土星被一条美丽的光环围绕。它使土星看上去就像戴着一顶漂亮的大草帽，这就是土星环，它位于土星的赤道面上。经由观测表明，构成土星光环的物质主要是碎冰块、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。环的形状有锯齿形的，有辐射状的。令科学家迷惑不解的是，有的环好像是由几股细绳松散地搓成的粗绳一样，而辐射状的环更是令科学家大开了眼界而又伤透了脑筋，组成环的物质就像车轮那样，步调整齐地绕着土星转，关于木星环这个运动规律，科学家仍在探索中。由于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，光环的视面积不固定，这样，土星的视亮度也随之发生变化。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。

土星上的极光现象

关于土星的结构，目前大多认为，在形成之初是因为土物质和冰物质吸积，继之是气体积聚。因此，土星有一个直径20000千米的岩石核心。这个内核占土星质量的10%到20%，而核外则包围着5000千米厚的冰壳，再外面是8000千米厚的金属氢层，金属氢之外就是一个广延的分子氢层。根据红外观测，发现土星辐射的能量是它从太阳接收到的能量的两倍。由此，也可以判定土星和木星一样存在着内在能源。后来经过探测证实，土星发出的能量是从太阳处吸收到的能量的2.5倍。

土星还是太阳系中卫星数目较多的一颗行星，周围有许多大大小小的卫星围绕着它旋转，就像一个小家族。随着观测技术的不断提高，目前已发现的土星卫星就已经超过了60颗。土星卫星的形态各种各样，最著名的是“土卫六”，它是目前发现的太阳系卫星中，唯一有大气存在的天体。它有一层厚厚的大气层，其密度比地球大气层还要高60%。“土卫六”上非常寒冷，表面温度约为-150℃。在这种温度下，甲烷以气态、液态、固态三种状态同时存在着。“土卫六”上的甲烷可能就像是地球上0℃的水。也许某一天，有着浓厚大气层的“土卫六”能够进化出顽强的生命。