土星是怎樣一顆行星?它為何有那般獨特的光環呢?

2021-01-19 天文在線

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土星是以泰坦土星命名的,木星之父,希臘羅馬眾神之王。土星最大的衛星叫泰坦。泰坦的名聲是它是太陽系中唯一一個擁有自己大氣層的衛星。泰坦的大氣主要由甲烷等碳氫化合物組成。土星以其巨大的光環而聞名。土星環由圍繞土星運行的衛星在該平面上固定。土星是地球上最後一顆肉眼可見的行星。它的環可以用低功率望遠鏡看到。土星離太陽的距離是地球的九倍。土星年約等於地球年的29.5。然而,它的一天不到11個小時。

土星的歷史

喬瓦尼·卡西尼是義大利天文學家,他發現了土星的第一顆衛星。克裡斯蒂安惠更斯發現了土星最大的衛星。卡西尼在最初的觀測中看到了土星周圍的隆起物,惠更斯正確地將其識別為光環。

土星和太陽系一樣古老。然而,人們認為土星環要年輕得多。土星環上的冰隨著年齡的增長而變暗。據估計,最年輕的土星環只有一億年的歷史。

大氣

土星的大氣層

土星的大氣被它所含的氨染成黃色。土星的氫含量約為70%。地球的其餘部分是氦。它的大氣中含有微量的氮、氧、碳和鐵。

木星有它的大紅斑。土星有幾個被認為是類似的白點,巨大的風暴。

探測器已經記錄到土星每小時超過1000英裡的風速。土星赤道的風是最快的。土星的北極有一個六邊形的雲層,在太陽系中是獨一無二的。另一場風暴在土星南極肆虐,儘管它沒有北方風暴的六壁形狀。

土星也有類似於地球北極光的極光。這張照片是哈勃望遠鏡在地球上空軌道上拍攝的。

土星的衛星

泰坦是太陽系第二大的衛星。只有木星的衛星木衛三更大。泰坦甚至比水星還要大。土星的衛星土衛五可能有自己的光環和稀薄的大氣層,但這只能通過進一步的研究來證實。土衛二有一個冰冷的外殼和一個像木星的木衛二一樣被彎曲加熱的固體核心。土衛二的內部加熱和外部凍結之間可能有一個液態海洋。土星的衛星土衛一創造了土星環上最大的裂痕。

迄今為止,在土星周圍已發現63顆衛星。隨著天文學家獲得更好的望遠鏡,我們對這顆行星的探測繼續進行,這個數字可能會繼續上升。小衛星是土星環內的小天體,而「牧羊人衛星」一詞是用來指土星環外的衛星,有助於保持環物質的位置。

土星環延伸到行星直徑的200倍,這就是為什麼它們如此壯觀。土星環非常薄。它們由冰晶和被認為是巨石大小的巖石組成。土星環上也有許多小衛星,它們的體積太小,無法命名為衛星,但比巨石還要大。

一顆行星的環會被分解成一個月亮或者墜落到已經存在的衛星上。土星的薄冰環可能被自然現象刷新。例如,土星的E環被認為是由土衛二周期性噴發噴出的物質更新的。土衛二從火山噴發冰,就像Io從火山噴出熔融巖石一樣。這要麼是補充土星環,要麼是負責創造最年輕的環。

土星環按其發現的順序給出了字母表中的字母。從地球上可以看到環A和環B。卡西尼師是黑暗的,他們之間相對空帶。環F,最外面的環,有一個編織的外觀。

土星環也有一條直線穿過,叫做輻條。與土星環上的間隙不同,這些特徵不是由土星的衛星引起的。這些結構被認為是與土星磁場相互作用的結果,土星磁場是地球磁場的580倍。

土星的內部

土星的結構

雖然土星的一年比地球的一年長得多,但土星旋轉得如此之快,以至於它的一天只有10小時47分。通過測量土星核心發出的無線電信號和輻射的變化已經證實了這一點。土星核心所發射的磁場和無線電信號被認為是其液態金屬核心圍繞固體核心旋轉的結果,類似於地球磁場是其液態鐵心旋轉的結果。

土星大氣的壓力如此之大,以至於天文學家認為它有一個由巖石組成的行星核心,上面覆蓋著一層液態甚至固態的氫和氦。

如果你能站在土星的表面,你在那裡的體重幾乎和你在地球上的體重一樣。由於土星的密度如此之低,儘管它的體積很大,但它的引力幾乎不比地球大多少。土星的密度比水的密度低。

土星和其他氣體巨星一樣,自形成以來一直在冷卻。土星核心的氦正在凝結成氫氦液體。然而,從氣體到液體的過程釋放熱量。這種相變產生的熱量被認為是木星大氣層的動力,並對其磁場產生貢獻。

發射到土星的探測器

先驅者11號

土星已經收到了一些太空探測器。先鋒11號是第一個飛越土星的探測器。旅行者1號和旅行者2號也飛越土星。卡西尼惠更斯號宇宙飛船是美國國家航空航天局和歐洲航天局的共同努力。

卡西尼惠更斯飛船是第一個直接發射到土星的太空飛船。卡西尼號探測器自2004年抵達土星以來,已經發現了15顆土星衛星。其中十餘人還沒有透露姓名。

卡西尼號探測器進入環繞土星的軌道,惠更斯號探測器則落在土衛六上。惠更斯的圖片顯示,泰坦上的液態碳氫化合物形成了湖泊和溪流。甲烷和乙烷在泰坦的「水圈」中取代了水,蒸發後又下起雨來。

土星上的季節

薩圖恩像地球一樣有一個軸向傾斜。地球的軸向傾斜大約為23°,而薩圖恩的傾斜度為27°。冬天的半球呈藍色。土星環與行星一起傾斜。當薩圖恩處於最大的軸向傾斜時,人類享受著他們對薩圖恩環的最偉大的看法。土星環是土星春分時相對於地球的邊緣。對土衛六的持續觀測表明,土衛六的「湖區」有幾個碳氫化合物湖,隨著土星的季節而增長和縮小,但並沒有完全消散。然而,土星上的夏天對我們來說仍然是寒冷的。惠更斯探測器記錄到土衛六表面的溫度為-290華氏度。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.thetimenow- Value

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