土星是仅次于木星的太阳系第二大行星。它以其环状系统而闻名，属于名为Jovians的行星，该行星位于小行星带之后，将小行星带与岩石行星分开。
伽利略号自古以来就广为人知，因为它是肉眼可见的5个行星之一，也是距离它们最远的行星，伽利略号于1610年率先使用望远镜对其进行了观测。尽管他注意到环造成的变形，但缺乏仪器的分辨率并没有让他分辨出它的形状。
与地球相比，气态行星土星小95倍。来源：土星图片：NASA / JPL /空间科学研究所地球图片：NASA /阿波罗17号机组/公共领域。
几年后的1659年，克里斯蒂安·惠更斯恰当地描述了著名的戒指。不久之后，意大利天文学家乔凡尼·卡西尼（Giovanni Cassini）意识到这些环有一个分部，现在称为卡西尼分部。
尽管古代的天文学家无法详细描述环形系统，但行星的本已壮丽的景色一定给他们留下了深刻的印象，使其具有诸如迦勒底人的名称“ Alap Sahmas”（太阳之星），“ Phaenon”（明亮的对于希腊人来说是“太阳”，对于希伯来人来说是“ Khima”（应对普遍洪水）。
古罗马人将行星与宙斯之父希腊神克罗诺斯联系在一起，他们称土星。为了纪念这一神灵，在12月庆祝了名为Saturnalia的节日，古代基督徒后来将其与圣诞节联系在一起。
其他古代文化，例如印度教徒，中国人和玛雅人，也有记录在案的行星。对于玛雅人来说，土星，木星和火星相交的日期是喜庆的。
土星的一般特征
土星不比木星大，仅占质量的三分之一，而半径却小16％。
它是密度最低的行星；如果有一个大到足以容纳它的海洋，它以687 kg / m 3的速度漂浮在水上。它主要由氢和氦组成，是已知最轻的元素，尽管它所含的其他元素的比例要小得多。
土星有自己的磁场，其磁场强度不比木星强，但比地球强得多，其磁轴与旋转轴平行。这就是为什么极光以同心圆的形式出现在每个极区的原因。这些是由带电粒子在行星强磁场中间的运动形成的。
土星的另一个显着特征是它散发到太空中的热量，辐射的能量几乎是太阳吸收的能量的两倍，土星的内部温度很高，科学家认为这是由于液态氢在高压下凝结而成。 。
土星内部的压力是地球大气压力的一百万倍。液态氢液滴向行星中心移动时会加快速度，从而产生热量。
液态氢的行为就像金属一样，不仅对辐射热负责，而且对产生磁场的发电机效应负责。
土星的气氛类似于木星，具有类似的明暗带模式。云层由氨，水和氢硫化铵晶体组成。
在地球上持续数月之久的强风和偶尔的暴风雨。土星上的赤道风能达到500 m / s。
行星主要物理特征的摘要
-质量： 5.69 x 10 26公斤。
-赤道半径： 6.0 x 10 4 km
-极地半径：5.4 x 10 4 km
-形状：展平。
-到太阳的平均距离： 1.4 x 10 9公里
- 轨道倾角：相对于黄道2.5º。
-温度： -139至-189ºC。
-重力： 10.4 m / s 2
-自身磁场：是。
-大气：是的，主要是氢。
-密度： 687公斤/米3
-卫星： 82个正式指定的卫星，还有许多其他微小的卫星，没有指定名称。
-Rings：是的，系统很复杂。
土星环
土星的环形系统以其非凡的美感而在太阳系中独树一帜。资料来源：
圆环是土星的标志，因为尽管其他天然气巨头也拥有它们，但毫无疑问，这颗行星是最壮观的。
圆环主要由冰和岩石组成，并由于某些特殊卫星（牧羊卫星）的引力作用而保持形状。
土星环的插图
起初，由于望远镜缺乏分辨率，天文学家认为这些环在行星周围形成了连续的物质盘。无论如何，系统的厚度几乎可以忽略不计，只有一公里，在某些地区可能只有几米。
意大利天文学家乔瓦尼·卡西尼（Giovanni Cassini）最早注意到两者之间存在分界线，大约在1675年。
多年后，法国数学家皮埃尔·德拉普拉斯（Pierre de Laplace）指出实际上有许多细环。最后，詹姆斯·克莱克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）建立了一个模型，其中他提出环由许多粒子组成，每个粒子遵循一个独立的轨道。
天文学家用字母区分圆环。最主要的7个环和最明亮的环是A，B，C和D，而E，F和G则较浅。
还有成千上万的弱环。用红外线望远镜检测到最浅和最外面的一个，被称为菲比环。
艺术家的渲染图，显示了土星环和更大的卫星。资料来源：photojournal.jpl.nasa.gov。
卡西尼号的分裂将A环与B环分开，但在同一环A中，有一个称为Encke分裂的暗区，由土星的一颗卫星Pan维持着。
有不同宽度的划分，也以著名的天文学家的名字命名：科伦坡，惠更斯，麦克斯韦和基勒。
戒指的起源
这些环由大小不等的颗粒组成，从沙粒（微米）到几十米长的巨大岩石，但天文学家一致认为它们并非与行星同时起源，而是最近才起源的。
主环A，B和C估计有几亿年的历史了，从天文角度来看，这还很少。科学家们确信，大约46亿年前，太阳系中的所有行星都是同时形成的。
构成环的材料可能来自彗星，流星或卫星，由于行星的重力而破碎。无论如何，它都不是行星形成的残余。
当然，环的起源目前尚不确定，但普遍的共识是它们是相当不稳定的，因此一旦形成，它们可能会在几百万年的时间内消失。
翻译运动
土星轨道。土星与太阳之间的平均距离超过1,400,000,000公里（9 AU）。土星的平均轨道速度为9.69 km / s，它需要10,759地球日才能绕太阳运行。 /by-sa/3.0）
土星绕太阳公转需要29年零167天，奇怪的是，由于土星和木星之间存在引力相互作用，它们处于轨道共振状态。当然，太阳的吸引力要大得多，但是木星的吸引力也会产生影响。
当天文物体之间发生轨道共振时，它们的轨道周期保持一定比例，并且总是很小。就土星-木星而言，后者每2圈土星旋转5圈，这种共振被认为对两个行星的轨道都具有稳定作用。
组成土星环的粒子与在它们之间轨道的卫星之间发生的轨道共振会对环的结构产生强大的影响，例如卡西尼分裂的存在。
土星是太阳系中拥有最多卫星的行星，其中有6个具有相关的轨道周期，让我们看看：
-Mimas和Tethys，比例为1：2。蒂瑟斯（Mithy）转1圈，得2次。
－恩塞拉多和狄奥，关系1：2。
-Hyperion和Titan的比例为4：3。
最后，值得注意的是，与太阳相比，太阳系角动量的85％集中在两个最大的行星木星和土星上，而太阳虽然质量百分比最高，但角动量却很小。
系统的角动量是一个有趣的物理量，因为在没有外部交互作用的情况下它是守恒的。为了发生变化，需要内部产生净扭矩。
土星运动数据
以下数据简要描述了土星的运动：
-轨道平均半径： 1.43 x 109公里
- 轨道倾角：相对于黄道平面2.5º
-偏心率： 0.056
- 平均轨道速度：9.6 km / s
- 转让期限： 29.46年
- 轮换时间： 10.66小时
何时以及如何观测土星
土星行星被认为是高级行星，因为它的轨道在地球轨道之外。较高的行星是木星，土星，天王星和海王星。相反，其轨道最接近太阳的行星称为劣等行星：水星和金星。
观测一颗优越行星的最佳时间是地球何时落在它与太阳之间，另一方面，很难看到它何时处于结合状态，因为它离地球较远并且靠近太阳，这使它模糊不清。下图以图形方式描述了这种情况：
外行星的对立和结合。资料来源：Maran，S.傻瓜天文学。
自然，任何天空观察者的主要目标之一就是观察环，对于这些环来说，使用小型望远镜就足够了。但是有必要考虑到，有时环相对于地球处于边缘，因此是不可见的。
观测环的角度在30年内变化，这是土星绕太阳公转的时间。
土星的下一个反对派是：
-2020年：7月20日
-2021年：8月2日
-2022年：8月14日
-2023年：8月27日
-2024年：9月8日
-2025年：9月21日
旋转运动
土星平均需要10.66个小时才能在其自身的旋转轴上完成一圈旋转，尽管并非所有区域都以相同的速度旋转。例如，在赤道处，旋转速度为10.25小时，而在行星内部，则为大约10.65小时。
这种现象被称为差速旋转，这是由于我们所说的行星不是实心的。同样由于其液态性质，行星由于旋转运动而发生变形，在极点处变平。
组成
土星的成分与木星和其他气态行星：氢和氦的成分基本相同，但由于密度较低，因此土星上的氢比例更高。
由于土星是在起源于太阳系的星云的外部区域形成的，所以行星能够迅速生长并捕获星云中存在的大量氢和氦。
由于随着深度的增加，巨大的压力和温度会升高，因此表面上的分子氢会转化为金属氢。
尽管行星是气态的，但在其核心中有较小比例的重元素（例如镁，铁和硅）至少部分是岩石的。
除了这些元素之外，还存在各种类型的冰，例如氨，水和甲烷冰，它们倾向于朝着高温的行星中心累积。因此，材料实际上是液体，而不是气体。
土星的云由氨水和冰组成，而在大气中，除这些物质外，还检测到乙炔，甲烷，丙烷和其他微量气体。
内部结构
土星的内部和外部结构。资料来源：Kelvinsong / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）
尽管土星以氢和氦为主，但据信自然界中含有岩石核。在太阳系行星的形成过程中，气体在该原子核周围凝结，形成了一个快速的过程，使其迅速生长。
正如我们所说，土星的原子核包含被液态氢层包围的岩石，挥发性元素和化合物。科学家们估计，这个核心比地球大9到22倍：半径大约25,000公里。
液态氢层依次被液态氢和氦气层包围，最终在最外层变成气态。弗伦克尔线是将气体流体与液体分开的热力学边界。
土星的天然卫星
根据最新统计，土星有82颗指定卫星，还有许多仍缺少卫星的迷你卫星。这使土星成为迄今为止拥有最多卫星的星球。
土星的卫星系统非常复杂。例如，众所周知，它们对环有直接作用：牧羊卫星。
此外，还有Trojan卫星，它们以60º的稳定轨道保持在其他卫星之前或之后。例如，卫星Telesto和Calypso是Thetys的木马，土星的主要卫星之一。
土星的主要卫星是土卫六，密马斯，土卫二，特提斯，狄奥尼，丽亚，海波龙，伊阿佩图斯和菲比。这些卫星自太空飞行之前就已为人所知，但对土星的研究发现却发现了更多。
左侧是Mimas和巨大的撞击坑。在右边的土卫六表面。这两个图像都来自卡西尼号探测器。资料来源：维基共享资源。
土星的所有卫星中最大的是土卫六，它也有自己的大气层，并且是整个太阳系中第二大的卫星，仅次于木星大卫星Ganymede。泰坦比水星还要大。
另一方面，土卫六的土卫六土卫六是一个巨大的雪球，令人惊讶：它的核心被热的液态水覆盖。
土星和土卫六，它最重要的卫星
土星卫星中一个奇怪的事实是，有些卫星的轨道相同，但它们不会碰撞。这些最著名的卫星是Janus和Epimetheus。
并非土星的所有卫星都是球形的，有许多不规则的卫星，通常尺寸较小，并且轨道距地球很远。
泰坦及其大气
卡西尼号探测器在2015年拍摄的土卫六红外图像的马赛克。资料来源：美国国家航空航天局，维基共享资源。
它是土星中最大，最重要的卫星，在望远镜的帮助下从地球上可以看到它是一个小的光点。荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯（Christian Huygens）是第一个在1655年看到它的人，而已经在19世纪的约翰·赫歇尔（John Herschel）将其称为泰坦。
它的大约密度为1.9 g / cm 3，尽管它包含一个岩心，但几乎是一个完全由冰制成的世界。
泰坦（Titan）具有浓密的大气层，主要由氮气和少量的甲烷以及少量的碳氢化合物构成。由于其他卫星缺乏自己的气氛，因此这在太阳系中非常罕见。
它还有海洋和降雨，但没有水，只有甲烷。自20世纪中叶以来，由于天文学家Gerard Kuiper进行的光谱学分析，已知该化合物的存在。后来旅行者号探测器证实了这一发现。
关于泰坦的有趣之处在于，除了甲烷以外，还发现了许多有机化合物，甲烷是生命的前兆。泰坦获得这种特殊大气的机制仍然未知，但是它引起了极大的兴趣，因为碳氢化合物的丰度远大于地球。
作为卡西尼号（Cassini）前往土星的任务的一部分，惠更斯号探测器设法降落在泰坦表面，并发现了冰冻的表面，但充满了地形。
尽管土卫六享有多种多样的地质和气候，但对人类来说却是一个不受欢迎的世界。它的气氛非常活跃。例如，已知会刮起高速风，远胜于最大的陆基飓风。
土星任务
先驱者11
它由美国国家航空航天局（NASA）于1973年发射，并于几年后于1979年到达土星轨道。该任务捕获了低分辨率图像，还发现了从未见过的未知卫星和环。
该探针终于在1995年漂流了，但斑块上刻有卡尔·萨根（Carl Sagan）和弗兰克·德雷克（Frank Drake）创造的著名信息，以防外来航海家偶然发现。
航海家
该任务包括发射两个探测器：旅行者1和旅行者2。
尽管旅行者1号计划到达木星和土星，但它已经超出了太阳系的范围，于2012年进入星际空间。最重要的发现之一是确认泰坦大气的存在以及重要数据土星的大气层和环系。
旅行者2号收集了有关土星大气，大气压和许多高质量图像的信息。在访问土星之后，探测器到达了天王星和海王星，之后它进入了星际空间，姐妹探测器也进入了星际空间。
卡西尼号
卡西尼号飞行任务是美国宇航局，欧洲航天局和意大利航天局的一项联合项目。它于1997年从卡纳维拉尔角（Cape Canaveral）发射升空，其目的是研究土星行星及其卫星系统。
该探测器于2004年到达土星，并成功绕地球运行了294次，直到2017年燃料耗尽。然后将探针故意淹没在土星中，以防止其撞入卫星之一，从而避免放射性污染。
卡西尼号携带了惠更斯号探测器，这是第一个人造物体降落到小行星带以外的世界：土星最大的卫星土卫六。
惠更斯提供了泰坦景观的图像以及戒指的结构。它还获得了土星的另一颗吃草的卫星Mimas的图像。他们展示了巨大的赫歇尔火山口，中心有一座巨大的山脉。
卡西尼号还证实土星第六颗冰冷的月球土卫六上有水，直径为500公里，与狄奥尼轨道共振。
土卫二，土星冰冷的月亮，里面有一个海洋。卡西尼号探测器图像。资料来源：维基共享资源。NASA / JPL /空间科学研究所/公共领域。
土卫二的水很热，地球上到处都是间歇泉和喷气孔，它们排出水蒸气和有机化合物，这就是为什么许多人认为它可以掩盖生命的原因。
关于土星的另一颗大型卫星Iapetus，卡西尼号的影像显示出一侧较暗，其起源尚不确定。
参考文献
- 一个月的天空。结界和反对派外部行星。从以下站点恢复：elcielodelmes.com。
- Maran，S。傻瓜天文学。
- 锅。卡西尼号任务。从以下网站恢复：solarsystem.nasa.gov。
- 鲍威尔，M。《夜空中的裸眼行星》（以及如何识别它们）。从以下网站恢复：nudeeyeplanets.com。
- 种子，M.2011年，《太阳系》。第七版。圣智学习。
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