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美麗多姿的土星是怎樣的?

土星是科學家和天文愛好者最喜歡的星星之壹,在望遠鏡裏人們可以清楚地看到土星的扁球體和圍繞著它的光環。土星是壹顆淡黃色的像桔子似的橢球體,在它的赤道面上環繞著發出柔和的白色光輝的光環。有的時候土星就像壹個冠冕,那美麗的光環就像是帽沿,人們形容它像是1頂美洲巴拿馬帽。它是那樣美麗、協調,就像1個完美的藝術品,凡是看到過土星的人無不為之驚嘆。

土星在太陽系裏是巨行星,它的個頭僅比木星稍小,在九大行星中居第二位。土星赤道方向的直徑是地球直徑的9倍半,它的體積是地球體積的745倍,真是壹個龐然大物。但是土星的平均密度很小,只有0?70克/厘米,比水的密度還小,在九大行星中又屈居最後壹位。由於密度小,所以它的質量只是地球質量的95?18倍。

土星的自轉速度特別快,約為10小時14分就自轉1周,這個速度略小於木星的自轉速度。由於自轉速度很快,所以土星的球體扁縮得很厲害,它的兩極半徑與赤道半徑之比是0?912,這又使它在九大行星中獲得了1項第壹名——最扁的壹個星球。土星也像木星壹樣被色彩斑斕的雲帶所繚繞,這些彩色條紋帶沿著平行於赤道的方向伸展著。土星上的雲層也在自轉著,而且自轉的速度很快。土星上有大氣,大氣的主要成分是氫和氮,另外還有甲烷和其它氣體。那些彩色條紋的雲層,是由大氣中漂浮著的稠密的氨晶體組成的,它們比木星的雲帶規則,色彩卻不那麽鮮艷,是以金黃色為主,其余是桔黃色和淡黃色等。在極區呈綠色,那裏是土星表面最暗淡的區域。由於土星離太陽很遠,所以它接收到的太陽熱能也比較少,表面溫度也就比較低。在雲頂處溫度低到零下170℃,在土星表面溫度也只有零下140℃左右。

我們借助於望遠鏡可以清楚地看到在土星赤道周圍有壹光環環繞,正是由於它的存在使土星成為天空中最美麗的星體之壹。它是那樣的奇特,以至於使人們往往只註意它竟至忽略了土星的本體。最早發現土星光環的是意大利科學家伽利略,他在1610年利用自制的望遠鏡看到了土星的光環。但是,那時正是光環的平面平行於我們的視線,看不怎麽清楚的時候,所以伽利略還以為那是土星球狀體旁的奇怪附屬物哩!直到半個世紀以後,荷蘭學者惠更斯才證認為它是與土星不相連接的、環繞在土星赤道面上的光環。這以後200多年間,人們壹直把土星光環看成是壹個或幾個扁平的固體物質盤。直到1856年英國物理學家麥克斯韋才在理論上論證了土星環的結構,他指出土星環是由無數各自獨立的小質點構成的,它們都在土星赤道面上繞土星旋轉著。“旅行者1號”的探測證明,組成環的粒子直徑大多數在7?6厘米到9米之間,而且還發現這數十億大小不壹的粒子都是導電的。

土星除了有1個美麗的光環以外,它還有眾多的衛星,它們組成了壹刊、家庭,就像是壹幅太陽系的縮影。第壹個土星的衛星是1655年3月25日惠更斯發現的,它被命名為提妲。提妲就是在前面故事中說到的巨神族,他們被克洛諾斯關押在地底塔耳塔洛斯。這顆“提妲”衛星就是土衛6。過去測得土衛6的直徑是5800千米,在太陽系中是最大的1顆衛星。但是“旅行者1號”測量的結果將土衛6的直徑更正為4828千米,這樣它就比木衛3小而退居為第二位了。引人註目的是,探測器證明土衛6上有很厚的壹層大氣和雲層。土衛6上大氣的主要成分是氮,約占98%;此外還有甲烷,占1%;少量的乙烷、乙,烯、乙炔和氫,它們總***占不到1?5%。大氣層的厚度達2700千米,溫度為零下201℃。由於溫度低,大氣中的氮可能是呈液態,在其表面形成液體氮的湖泊。土衛6是已知有大氣的衛星,就這壹點已經引起許多科學家的註目。不但如此,科學家們還發現在土衛6雲層的頂端存在著與生命有關的分子,這很可能是產生生命前的氫氰酸分子。土衛6的上空有部分地區存在藍色的煙霧。最使科學家們感興趣的是土衛,6的大氣上空沒有電離層,這還是第壹次發現沒有電離層的天體。

1671年10月和1672年12月卡西尼先後發現了兩顆土星的衛星,它們是土衛8和土衛5,分別使用提妲巨神伊剛白托斯和瑞亞的名字。伊阿伯托斯就是將天火盜給人類的普羅米修斯的父親;瑞亞是克洛諾斯的妻子。土衛8是壹個奇特的黑白兩色的衛星,它的直徑1400千米,距土星365萬千米。令人註目的是它的表面壹部分很亮,而其它部分則很黑暗,像是覆蓋著壹層黑色的物質。在這1顆衛星上黑白二色的亮度竟然相差10倍,是太陽系中亮度反差最強的壹個天體。

1789年8月27日,威廉?赫歇耳首次使用他自制的122厘米的大型望遠鏡觀測土星,又發現了土星的兩顆新衛星。這兩顆衛星就是土衛1和土衛2,它們也采用了希臘神話中巨神的名字。壹個叫彌瑪斯,壹個叫恩刻拉多斯。在探測器飛往土星就近考察之前,人們壹***發現了10顆土星衛星。

土星是太陽系裏的奇觀,它美麗多姿,世界聞名。

是因為它身材嬌小,顯得玲瓏精巧嗎?不,在太陽系的行星中,無論個兒還是體重,土星都是“老二”,僅次於木星。它的赤道直徑12?1萬千米,身體裏能容納下750來個地球,長得壹點兒也不秀氣!

是因為它晶瑩璀燦、光彩照人嗎?也不是。土星和太陽的平均距離1427000000億千米,距離地球也在1277000000億千米以上,在我們地球上看來,土星的光芒不僅比金星差得遠;而且比木星也要暗得多。在1781年發現天王星之前,人們還以為土星是離太陽最遠的行星哩!

那麽,究竟是什麽使土星具有那麽大的魅力呢?是光環,美麗的光環使土星姿色迷人。

有人可能會說,光環有什麽稀奇?木星不也有光環嗎?是的。但是木星的光環是由大量的黑色碎石組成的,幾乎不反射太陽光,所以長期以來沒有被人們發現。而土星的光環卻是由無數像流星壹樣的小塊固體——粒子和礫石組成的,它們在太陽光的照射下,銀光閃閃,繞在土星的腰部,把土星打扮得多麽嫵媚!有人說,土星光環是大自然依靠自身的力量完成的壹具精妙絕倫的藝術品,自從1659年土星光環被荷蘭天文學家惠更斯發現以來,人們把許許多多的贊美的話獻給了它。二三百年來,土星成了天文學家和業余天文愛好者最喜歡觀測的天體之壹。

土星光環壹***有好幾個,壹個套壹個。總寬度有好多萬千米,而厚度卻只有幾千米。如果把土星光環設想為壹個直徑為1米的圓環,那麽,它的厚度比壹張紙還薄。所以從望遠鏡看去,土星套著光環就好像戴了壹頂發光的寬邊大禮帽壹樣。幾個光環並不緊挨在壹起。1675年,天文學家卡西尼發現,在A環和B環之間有壹圈寬約5000千米的縫隙——卡西尼縫。以後,這樣的縫隙又發現了幾個,於是就分開成了幾個光環。不僅每兩個光環之間有縫相隔,而且各環當中還有更窄的空隙。

1980年11月13日淩晨,美國“旅行者”1號空間探測器在離土星124240千米遠處掠過土星,自動發回了1萬多張關於土星的彩色照片和各種數據,其中有些新的發現使科學家們大吃壹驚,發現土星比原來想象的要復雜得多。在土星光環的平面裏,有成百成千條大小不等的環。它們大多是對稱的環,看起來就像是唱片。上的波紋,但也有的是不對稱的。這些環大多光滑勻稱,但也有壹些是鋸齒形的,有些呈輻射狀,還有的環甚至像發辮壹樣扭在壹起。這些光環全部在土星的赤道面上,都是同心環。它們以不同的速度繞著土星旋轉。有意思的是,土星環本身就能放出無線電信號,功率高達幾百萬瓦。

土星的光環是美麗的,但是它的形狀老是在變化,有時還愛跟人開玩笑,突然消失不見,讓妳找不到它。這又是怎麽回事呢?原來,土星和我們地球壹樣,也是側著身子繞著太陽旋轉。土星光環受陽光照射的位置不斷變化,它就不斷地以不同的角度朝向我們。這樣,我們在望遠鏡裏看到的土星光環,在不同的時間裏就會有不同的形狀和亮度。有時候變成像壹頂寬邊大禮帽,懸在空中;有時候像壹只花籃,很是誘人;有時候變成像壹條項斑,橫在土星中間,把它壹分為二;而當它的側邊朝著我們的時候,薄薄的光環就幹脆看不見了。在土星繞著太陽公轉1周的過程中,土星光環要跟我們這樣“捉迷藏”兩次。

如果能到土星,上觀賞壹下光環,那可壹定很有意思!土星的幾條光環都是繞著土星旋轉的,有的轉得快,有的轉得慢。那奇麗的景色只有妳閉著眼睛去想象了。

土星是個“虛胖子”,它的個兒是地球的750多倍,司它的質量卻只相當於95?2個地球。它的密度是九大行星中最小的,只有地球的1/8,是水的0?7倍。如果真有那麽壹個大海能夠放得下土星的話,那麽土星就會像橡皮球那樣漂浮在水面上。

這樣看來,組成土星的物質很輕,不可能是固體了。天文學家們早就發現,土星從赤道到兩極,各處的自轉速度不同,這說明土星的外層也同木星壹樣是流體。現在壹般認為:土星有個直徑大約2萬千米的巖石核心,占土星質量的15%,核心外面包著壹層5000千米左右厚的冰層,冰層外面是金屬氫,厚度約8000千米,最外面就是伸展範圍極廣的分子氫層了。

同木星壹樣,土星表面也繚繞著色彩絢麗的雲帶,壹條壹條地和土星赤道面平行。從天文望遠鏡看去,雲帶以金黃色為主,還有桔紅色、奶黃色,南北兩極的雲帶是藍中帶綠的。土星大氣的成分也和木星壹樣,主要是氫和氦,但是氨的成分比較少,而甲烷的含量比較多。

土星離開太陽幾乎要比木星遠1倍,所以土星表面的溫度要比木星低。從理論上計算,土星表面的溫度應該是零下200℃,但實際測定卻是零下170℃左右,這說明土星跟木星壹樣,也有自己內部的“熱庫”。土星散發出來的熱量比它從太陽接收到的熱量大1倍還多。

土星、木星這兩顆最大行星之間,還有很多相似的地方:木星自轉很快,土星自轉也不慢,只要10小時40分就自轉1周;木星由於快速自轉而形狀變扁,土星也沒有逃脫這壹規律,它的赤道半徑要比極半徑長6000多千米。但是,土星公轉的速度,比木星要慢,每秒鐘9?64千米,繞太陽1周等於地球上29年半。看到這裏,妳自然而然會想到衛星。原來我們只知道太陽系裏木星的衛星最多,現在已經發現土星的衛星數量超過了它。

自從1655年,惠更斯發現了土星的第1顆衛星——土衛6以來,到1978年***發現了10顆。近幾年來,“先驅者”10號、11號和“旅行者”1號、2號先後采訪了土星,提供了大量的資料。現在已經確定的土衛數目增加到了23顆,成為太陽系中衛星最多的壹個行星。而且,根據地面觀測,還發現有幾十個“可疑者”,說不定它們當中有的真可能是土星的衛星哩!土星有這麽多的衛星簇擁著在天空中運行,景色是多麽壯觀啊!

這些衛星由壹半巖石和壹半冰組成。巖石組成核心,外面包著冰層。從望遠鏡中看,這些衛星最多是個小小的亮點,其中有壹半用望遠鏡也很難看見。“旅行者2號”的探測資料告訴我們:衛星上面有平原、峽谷、山嶺,也有環形山,真可以說是千姿百態的20多個新世界哩!

已經確定的20多個衛星,除了土衛8和土衛9以外,都是規則衛星,它們的軌道近似圓形,在土星的赤道面上繞著土星旋轉,旋轉的方向和土星繞太陽公轉的方向壹致。除土衛9(可能還有土衛8)以外,這些衛星都是公轉周期等於自轉周期。所以它們也像月亮那樣,始終以同壹面對著土星。

在這些土星衛星當中,最引人註目的是土衛6。這是最先發現的1顆比月亮還要大的土星衛星,也是太陽系中目前所知的唯壹有大氣的衛星。“先驅者11號”和“旅行者1號”先後拜訪了土衛6,給它描繪了壹幅新的景象:土衛6像1只熟透了的桔子,表面掩蓋桔紅色的雲霧,大氣層的厚度達2700千米,超過了地球。大氣的主要成分是氮,占98%?甲烷只占1%;另外還有少量的乙烷、乙炔、已烯等等;大氣溫度只有零下200℃,氮氣有可能冷凝成微小的液滴,在衛星表面形成液體氮的湖泊。許多人都關心土衛6上是否有生命,“旅行者1號”的最新探測發現,土衛6的雲層頂端確實有與生命有關的分子,但是這並不能說土衛6上就有生命。