土星 Saturn　

航海家2号, 1981.7.　(C) NASA / JPL
　　土星是从太阳数来第六颗行星，也是太阳系第二大行星，轨道半径为142,940万公里 (9.54AU)；赤道处直径为120,536公里；质量是5.68x1026公斤。

　　土星自史前时代就已为人所知。1610年，伽利略首度以望远镜观测土星，他有注意到土星的奇怪形状但无法解释。由于地球每隔几年就会通过土星环所在的平面，也就是说我们会因正对土星环的侧面而无法看到环面，因而早期对土星的观测常常出现难解的差异，直到一幅低解析度影像出现才大大改观，1659年，Christiaan Huygens 正确推论出土星环的空间几何状态。以往我们以为土星是唯一有环的行星，直到1977年发现天王星具有微薄的环，稍后又发现了木星和海王星的环，才知道原来气体行星都有环。

　　1979年美国探测船先锋11号首度造访土星，之后航海家一、二号 (Voyager 1/2) 也到过。2004年卡西尼号 (Cassini) 将会抵达土星，现在它正在路上。

　　用小型天文望远镜观测就可以发现土星有一点扁平，它的赤道处与两极处的直径比为110% (120,536公里比108,728公里)，这是由于土星是流体行星且自转特别快的缘故，其实其它气体行星也是略扁，只是没有土星这么严重。

　　土星的密度是所有行星中最低的，平均比重只有0.7，比水还低。所以理论上土星会在水中浮起来，只要你找到够大片的水体。

　　土星有75%的氢和25%的氦，加上少量的水、甲烷、氨以及「岩石」，和木星的组成一样，也与太阳系的前身－原始太阳星云 (Solar Nebula) 的组成相似。土星的内部结构也与木星类似，有一个岩石质的核、一个液态金属状氢层及分子氢气外层，也有微量的冰。

　　土星内部是高温的，核心可达12,000K，它发散至太空中的能量多于自太阳吸收的能量。和木星一样，土星自产能量是由于 Kelvin-Helmholtz 效应，但此效应可能不足以完全解释它所有幅射出的能量，也许还有别的机制存在。

　　木星的风带非常鲜明，土星则模糊多了，在近赤道区还能看到一些。土星云顶的细节在地球上观测不到，直到航海家1号造访才开启了有关其大气环流的了解，原来土星也有一些长命斑点 及其它木星上常见的特征。1990年，哈伯太空望远镜在土星赤道附近观察到一团巨大的白色云团，这是航海家时期还没有的；1994年又观察到另一团较小的气旋 。

　　从地球上可以观察到土星有两个清晰的环 (A环和B环) 及一个模糊的环 (C环)。A环与B环之间就是着名的卡西尼环缝 (Cassini division)，在A环外侧还有一个模糊得多的恩克 (Encke) 环缝，这个环缝的命名大有问题，因为恩克很可能从未看过此环缝！后来航海家1号又新发现了4个模糊的环缝。虽然土星环自地球看起来像是一个连续平面，但其实是由各具独立轨道的无数小物体所组成，它们的大小自1公分至数公尺不等，少数甚至有数公里宽。土星环非常薄，虽然它的宽度可达25万公里以上，厚度却不到1.5公里；它看起来颇为壮观，但实际上包含的物质却不多，如果把土星环所有的物体挤压在一起，直径连100公里都还不到。与其它行星环不同，土星环非常亮，反照率达 0.2至0.6，似乎是主要是由水冰组成，但也可能有一些包着冰壳的岩石。

　　航海家1号确认土星环有所谓的非同步辐射 (radial inhomogeneities) 现象存在，称为「spokes」，这个奇怪的现象最早是由业余天文学家所发现，此现象的成因至今仍成谜，但或许与土星的磁场有关。

　　土星的最外环F环，是由数个相互纠结的小环形成的复杂结构，此一特别结构可在航海家1号的影像中看到；但是航海家2号却没有观测到，可能它观测到的刚好是没有纠结的部分。

　　土星有些卫星及环之间会产生复杂的重力共振现象，有所谓的「牧羊卫星」(shepherding satellites) 如土卫十五 (Atlas), 土卫十六 (Prometheus) 及土卫十七 (Pandora)，它们对维持环的稳定有举足轻重的影响；土卫一 (Mimas) 使得卡西尼环缝中缺乏物质，与小行星带中的 Kirkwood 环缝成因相似；土卫十八 (Pan) 则刚好位于恩克环缝中。这整个系统非常复杂，目前我们对其知之甚少。

　　土星环及其它类木行星环的起源目前仍未知。即使行星环可能自行星形成时就已存在，它们的系统并不稳定且势必因各种作用而不断更新，或许也会自较大的卫星分裂而来。

　　如同其它类木行星一样，土星有很强大的磁场。

　　夜空中的土星很容易以肉眼看到，虽然它不如木星那么明亮，但由于不会像恒星一样闪烁，因此可轻易从繁星中辨认出来。使用小型天文望远镜即可看到土星环及较大卫星。有些网站可以显示土星及其它行星在天空的现在位置；更多的细节及图表则可以在一些星图软体如Starry Night中找到。

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