[轉貼] 土星

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土星是太陽系八大行星之一，按離太陽由近到遠的次序排列為第六顆。土星是太陽系中僅次於木星的第二大行星。歐洲是以羅馬神的農神薩杜恩命名土星。中國古代稱為鎮星或填星。 另外，英文的星期六（Saturday）也是以土星的英文名子（Saturn）來命名的。

土星


物理特性

土星那兩極扁平赤道突出的橢球體狀令人印象深刻；它的赤道直徑和兩極直徑之比相差大約10%（前者120,536公里，後者108,728公里）。這是由於土星高速自轉的結果。其他氣體行星也是扁平的，只是沒有這麼厲害。土星的平均密度是太陽系諸行星裡最小的，平均密度為0.69（少於水的密度）。這是因為土星內核的密度雖然要比水大一些，但有著高氣體比例、低密度的大氣層。

土星內部與木星的類似，中心有一個固態核，其上是液體氫，再上是一個分子態的氫層。土星的內核非常熱，核心溫度為12000K(11,700 °C)，而且輻射出來的能量比它從太陽接受到的多。大部分能量是因為開爾文-亥姆霍茲原理（緩慢的重力壓縮）產生，但這還不能充分解釋土星的熱製造過程。額外的熱可能由另一過程產生：在土星內部下的氦雨點不斷與較輕的氫相互摩擦而產生熱。

土星上層大氣與木星的相似，同樣有一些條紋，但土星的條紋比較暗淡，並且赤道附近的條紋丈都比較非常寬。土星的風速是太陽系最高的，航行者計劃的數據顯示土星的東風最高可達500 m/s (1116 mph)。直到航行者探測器飛近土星，比較纖細的條紋才被觀測到。由那時起，地面望遠鏡已經改善到能夠慣常觀察土星。

有時，土星「枯燥乏味」的大氣層會出現一些長壽的橢圓型斑點和其他常見於木星上的現象。在1990年，哈伯太空望遠鏡觀察到在土星赤道附近有一些白雲，而這是之前航行者探測器飛近期間沒有的。而在1994年，一些較小型的風暴被觀察到。期中1990年的現象就是被稱為「大白斑」的現象的一例。大白斑是土星特有的短期現象，大約以30年為一週期。在1876、1903、1933和1960年都有大白斑出現的報告。若這週期能持續下去，下一次的大白斑現象會在2020年出現。



土星環

土星因為它美麗的行星環而出名，它也是最早被發現光環的行星。土星環首先被伽利略在1610年7月用他自己的望遠鏡觀察到了，但因為望遠鏡成象不好，他並不能意識到這是一個環。他寫信給托斯卡納的大公說：

“ 土星不是由一個而是由三個幾乎彼此在一起的而且從不移動也不改變的物質組成。他們排成一列與黃道帶平行，而且中央的那個物質（土星本身）是兩側的物質（實際上環狀邊緣）的約三倍大。 ”

他也把土星說成是有「耳朵」的。但在1612年，由於光環平行對著地球在觀察者看起來似乎消失了，及後在 1613年光環又再次出現，這現象更進而困擾伽利略。

最終在1655年被克理士提安·惠更斯觀測到完整的土星環，他使用了一個比在伽利略時代能得到強大得多的望遠鏡。那時的一個神學家里奧·阿拉丟斯，說那光環可能是耶穌基督復活進入天堂的聖包皮。但土星環理論直到1665年才被天文學家所接受。

1675年喬凡尼·卡西尼發現土星環的最大一個環縫，卡西尼環縫。另外在其外還有一細小環縫稱恩克環縫，在1837年5月28日由恩克於柏林發現。之後通過天文台大望遠鏡觀測和行星際探測器拍得的照片，證實土星環由很多之間縫隙很小的多個小環組成的，猶如密紋的唱片。近十年來，由於數位相機與電腦圖像處理技術的發展，經處理能較好的消解大氣不穩對行星放大拍攝障礙，天文愛好者在大氣一般的情況下，只需擁有相關設備與技術，亦能拍得以前只能是天文台大口徑望遠鏡「專利」的恩克環縫。

現在以一具成象質量好的天文望遠鏡放大80倍以上就可清楚看見光環（光環由硅石、氧化鐵和冰這些小如塵埃大如汽車物質組成）。土星環的起源主要有以下二個理論：19世紀Edouard Roche認為光環曾是土星的一個衛星，後由於逐漸接近土星而被土星潮汐力所撕裂，亦有認為是被彗星撞擊土星衛星後形成光環；另一個理論認為光環從來就不是衛星形成，而是在土星形成初期的原始星雲留下。但這理論現今不是很多人接受，因為相對於晚近起源的學說認為數百萬年前的土星光環是不穩定的結構。



土星環

光環的黑暗一面

土星光環是連貫成一整個環的，但人為上或會把其分為朝著太陽與背著太陽的一面。而環的背向太陽的一小部分，因為被土星遮擋，只能由太空船如美國國家航空航天局卡西尼—惠更斯號拍攝並傳送回來；比較一下來自2004年3月卡西尼號的與來自先驅者11號的圖象：

先驅者11號: 1979年9月1日 光環背側 一個從光環背側看來最粗的部分	卡西尼—惠更斯號: 2004年3月27日 光環前側 注意看土星在光環上留下的陰影和光環在土星上留下的陰影

土星的探索

土星首先被先驅者11號在1979年所拜訪然後接下來的兩年裡被旅行者1號和旅行者2號拜訪。卡西尼—惠更斯號探測器已經到達並開始了解土星和它的衛星土衛六. 在運行一系列複雜的名為SOI(Saturn Orbit Insertion 土星軌道插入)的演習之後, 卡西尼—惠更斯探測器在2004年7月1日進入環繞土星軌道。

土星的衛星

土星有很多的衛星,其中的34個有名字; 它們中"大部分具體情況未知, 因為土星附近軌道中有許多物體" 。(《自然》卷412,163-166頁). 尤其值得注目是 土衛六: 太陽系中唯一擁有稠密大氣層的衛星。


土星觀測

土星是外行星，在合日（視覺上接近太陽）前後兩個月以外，其他時間也適合觀測。而跟外行星的性質一樣，當衝日時是觀測土星最好時候，因為土星衝日時，土星最亮（約0等）之餘，視直徑（角直徑）也最大，而且衝日前後，整夜可見。

通過三吋口徑（物鏡直徑）或以上的望遠鏡，以目鏡放大80倍以上便能透過它清楚看見土星及土星環，在大氣穩定時（放大100倍以上）還能看到卡西尼環縫。2007年2月11日，土星衝日，亮度-0.2等，那時土星在獅子座，視直徑20.27"。



土星衝日模擬影象:2001年-2029年