【汉语拼音】tuxing
【中文词条】土星
【外文词条】Saturn
【作者】陈道汉
太阳系九大行星之一﹐按离太阳由近及远的次序为第六颗。在天文学中﹐常以符号
表示。中国古代称土星为填星或镇星。在古代西方﹐人们用罗马农神萨图努斯(拉丁文为Saturnus)命名。
概况 在1781年发现天王星之前﹐人们曾认为土星这颗黄色的行星是离太阳最远的行星。在望远镜中﹐土星有美丽的光环。土星还有较多的卫星﹐到1978年为止﹐已发现10个。美国“先驱者”11号探测器在飞过土星附近时﹐据说又发现了一个新的土星卫星﹐但尚待证实。
土星在很多方面像木星﹐但又有不少差别。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。在太阳系九大行星中﹐土星的大小和质量仅次于木星﹐占第二位。它像木星一样被色彩斑烂的云带所缭绕﹐并被较多的卫星所拱卫。它由于快速自转而呈扁球形﹐赤道半径约为60﹐000公里﹐两极半径与赤道半径之比为 0.912﹐扁率约为 1/9。土星的平均密度只有0.70克/厘米
﹐是 糯笮行侵忻芏茸钚〉摹Ｍ列堑拇蟀刖逗偷兔芏仁蛊浔砻娴闹亓铀俣群偷厍虮砻嫦嘟Ｍ列窃诔迦帐?见行星的视运动)的视星等达-0.4等﹐即它的亮度可与天空中最亮的恒星相比。由于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﹐光环的视面积便不固定﹐使土星的视亮度也发生变化。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。二者之间的亮度大约相差3倍。
自转和公转 土星绕太阳公转的轨道半径约为14亿公里﹐即稍大于9.5天文单位﹐它的轨道是偏心率约0.055的椭圆。它同太阳的距离在近日点时和在远日点时相差约1天文单位。土星的轨道面与黄道面的交角约为2
5。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。土星自转很快﹐而且它的自转角速度随纬度而不同﹐这种差别比木星还大 ３嗟郎献宰芷谑?0小时14分﹐纬度60°处为10小时40分。土星的赤道面与轨道面的交角为26°44
。
大气 土星大气以氢﹑氦为主﹐并含有甲烷和其他气体﹐大气中飘浮著由稠密的氨晶体组成的云。从望远镜中看去﹐这些云像木星的云一样排成彩色的亮带和暗纹﹐比木星云带规则得多﹐色彩则不如木星云带那样鲜艳。土星云带以金黄色为主﹐其余是橘黄色﹑淡黄色等。极区呈绿色﹐是整个表面最暗的区域。根据红外观测得知﹐云顶温度为-170℃﹐比木星上低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1933年8月被英国喜剧演员 W.T.海用小望远镜发现的﹐这块白斑出现在赤道区﹐呈蛋形﹐长度达到土星直径的1/5。以后这个白斑不断地扩大﹐几乎蔓延到整个赤道带。
由于这颗行星表面温度较低而逃逸速度又大(35.6公里/秒)﹐使土星几乎保留著它形成时所拥有的全部氢和氦。一般认为土星的化学组成像木星﹐不过氢的含量较少。土星大气中氨和甲烷的光谱证认是天体物理学家维尔特在1932年首先作出的﹐土星上的甲烷含量比木星多﹐而氨的含量则比木星少。
“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1﹐250K。紫外观测表明﹐土星极区可能有极光。
内部结构 1937年﹐维尔特提出关于土星内部结构的模型。这个模型假设土星形成时﹐起先是土物质和冰物质吸积﹐继之是气体积聚。根据这样的假设﹐土星有一个直径20﹐000公里的岩石核心﹐占土星质量的15％﹐核外包围著5﹐000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。这个模型沿用至今。
磁场和辐射带 1973年 4月美国发射的行星际探测器“先驱者”11号已探测到土星的磁场和辐射带。这个探测器经过漫长的航程后﹐于1979年8﹑9月间在离土星130万公里处发现了土星磁场。土星磁场十分特殊﹐磁场图像一条大鲸﹐有钝鼻﹑鳞茎状的身躯﹐两边伸出扇形翅膀﹐后面拖著长尾。土星磁场的范围比地球磁场的范围大上千倍﹐但比木星磁场小﹐也没有木星磁场复杂。和地球﹑木星﹑水星的情形不同﹐土星的磁轴不偏离它的旋转轴。磁心偏离土星核心22.5公里。 列堑姆浯慷仍恫蝗?A HREF="http://140.128.103.1/web/Content.asp?ID=31776">地球辐射带﹐更不能同木星的相比。“先驱者”11号在7～8个土星半径内发现了一个区域﹐在那里﹐辐射带粒子被强烈吸收。这可能意味著有一个广延的等离子体云绕土星旋转。这个行星际探测器还发现﹐有几个土星卫星从辐射带中捕获粒子。
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。这表明土星和木星一样有内在能源。“先驱者”11号的红外探测证实了这一点﹐测得土星发出的能量是从太阳吸收到的2.5倍。(见彩图
参考书目
A.F.O'D.Alexander﹐The Planet Saturn﹐Macmillan﹐New York﹐1962.