「太阳系八大行星」太阳系最美丽神秘的行星——土星

太阳系最美丽神秘的行星——土星

「太阳系八大行星」太阳系最美丽神秘的行星——土星插图

土星概述

土星(Saturn),太阳系的第二大行星。中国古代称为填星、镇星,它也是古代天文学家所观测到的最远的行星,直到1781年发现天王星之前,人们一直把土星当作太阳系的边界。

因为环绕赤道巨大的光环,以及表面条纹雾状的模糊的云层,看上去安静、美丽。但是,不要被它的外表所迷惑了。在这些美丽的外表下则是狂暴的天气,狂风、雷暴包裹着这颗星球。

土星的自转速度非常快,仅次于木星,所以它看去也是扁球状的。土星的体积是740倍,质量是地球的95倍。由于土星的密度比较小,所以其表面的重力加速度和地球差不多。土星的大气稠密,主要成分是:氢、氦、甲烷和氨等。

在太阳系的行星中,土星是最美丽的行星,它的光环最惹人注目。土星光环使土星看上去就像戴着一顶漂亮的大草帽。据观测表明,土星光环物质的构成是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等,它们排成圆圈,绕着土星旋转。土星符号及克洛诺斯土星运动迟缓,人们便将它看作掌握时间和命运的象征。罗马神话中称之为第二代天神克洛诺斯,它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,于在天文学里,土星的符号就是一把大镰刀。

「太阳系八大行星」太阳系最美丽神秘的行星——土星插图1

在人们发现天王星之间,认为土星是离太阳最远的行星。土星被一条美丽的光环围绕着,用望远镜就能看地很清楚。在土星还有较多的卫星,到1978年为止,已发现并证实的有10个,以后又陆续有人提出新的发现。土星的很多方面与木星相似,比如它与木星同属于巨行星,它的体积是地球的745倍,质量是地球的95.18倍。在太阳系八大行星中,土星的大小和质量仅次于木星,占第二位。它与木星一样有着色彩斑斓的云带,也有较多卫星拱卫。

土星自转的速度的也很快,因此呈扁球形,它赤道半径约为60,000公里。土星的平均密度只有0.70克/立方厘米,是八大行星中密度最小的。如果把它放在水中,它会浮在水面上。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相近。土星在冲日时的亮度可与天空中最亮的恒星相比,那是因为它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,光环的面积很不固定,从而使土星的亮度也发生变化。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。土星光环的重合与不重合之间的亮度相差大约3倍。

土星的转产为椭圆形,它的公转的轨道半径为14亿公里,它的远日点和近日点相差约1.5亿公里。土星绕太阳公转的平均速度约为每秒9.64公里,公转一周约29.5年。土星也有四季,只是每一季的时间要长达7年多,因为离太阳遥远,即使是夏季也是极其寒冷。土星自转很快,但不同纬度自转的速度却不一样,这种差别比木星还大。赤道上自转周期是10小时14分,纬度60度处则变成10小时40分。也就是说,土星的一天为10小时候零14分。

土星的大气中飘浮着稠密的氨晶体所组成的云,土星的大气主要以氢、氦为主,并含有甲烷和其他气体。从望远镜中看去,这些云像木星的云一样形成相互平行的条纹,但不如木星云带鲜艳,只是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。土星的表面同木星一样,也是流体的。它赤道附近的气流与自转方向相同,速度可达每秒500米,比木星上的风力要大得多。土星极地附近呈绿色,是整个表面最暗的区域。根据红外观测得知,云顶温度为-170℃,比木星低50℃。土星表面的温度约为-140℃。土星表面有时会出现白斑,最著名的白斑是在1933年8月发现的,它出现在赤道区,呈蛋形,长度达到土星直径的1/5,之后这个白斑还在不停的广大,几乎蔓延了土星的表面。

由于土星表面的温度较低,而且逃逸的速度又很大(35.6公里/秒),所以土星依然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。在1973年4月美国发射的行星际探测器“先驱者”11号发现土星有一个由电离氢构成的广延电离层,其高层温度约为977℃。经过观测,结果发现土星的极区有极光。

目前认为,土星形成时,最初是土物质和冰物质吸积,然后才是体积聚。因此,土星有一个直径20,000公里的岩石核心。这个核占土星质量的10%到20%,核外包围着5000公里厚的冰壳,再外面是8,000公里厚的金属氢层,金属氢之外是一个广延的分子氢层。1969年,一架飞机在地球大气高层对土星的热辐射作了红外观测,发现土星和木星一样,它辐射出的能量是它从太阳接收到的能量的两倍。由些表明,土星也有内在能源,后来经过“先驱者”11号的证实,土星发出的能量是吸收太阳能量的2.5倍。

土星的结构

土星的内核直径大约25000千米,温度超过11700摄氏度,所以内核可能不是固态的。

液态金属氢层,在深度大约15000千米处,土星的强磁场的形成就来自于这一层。

液态氢层,在云层下大约1000千米。

大气层,厚约1000千米,主要是氢气。

土星环

土星环是太阳系中最大的光环结构。主要由数亿的冰块组成。

土星的光环最早是1610年由伽利略用望远镜发现了,当时伽利略以为土星光环是土星长出来的耳朵。

在长期的观测中,天文学家们发现土星环中有两条缝,将土星环分为了三个环。外侧的A环和B环之间的缝叫做卡西尼缝(1675年由法国天文学家卡西尼发现)。C环靠近土星,比较暗。1966年和1969年天文学家用光电测光法又发现了C环内还有一个更暗的D环。旅行者1号和2号在飞掠土星时发现土星的环数有成千上万个,整个土星光环由一圈圈的细环组成。

由于土星自转轴和公转轴有26.7°夹角,所以有时候是南极斜对着地球,有时候是北极斜对着地球,往复运动着,周期为29.5年。当土星运动到与我的视向完全重合的时候,光环就看不见了,这一点说明光环很薄,估计最薄的地方仅有10米左右。

土星的卫星

土星的卫星好多啊,目前已经被确认的就已经有62颗了,其中的53颗已经被命名。

下面我们简要地介绍一下几颗比较大的卫星:

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土卫一

土卫一有一个很大的特点,就是表面巨大的赫歇尔环形山,宽130千米。

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土卫二

土卫二上有着荒凉的平原、陨石撞击坑和断皱的山脊。因为引力的作用,土卫二内部被加热,蒸气和冰喷出表面。

土卫三,和土卫四看起来很像,但密度低,表面由水冰组成。

土卫四,是一颗冰质卫星,表面布满坑洞。

土卫五,土星的第二大卫星,由冰和岩石组成。表面多坑洞。

土卫六,土星最大卫星,比水星和冥王星还要大,拥有明显的大气。土卫六由岩石和冰组成。

土星相关数据

赤道直径:120536千米

质量(地球=1):95.2

引力(地球=1):1.02

与太阳平均距离(地球=1):9.58

轴倾角:26.7°

自转周期:10.66小时

公转周期:29.46年

卫星数量:62+

平均温度:零下176摄氏度

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