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土星

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admin 发表于 2017-6-18 23:46:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
土星直径119300公里,是太阳系第二大行星。它与邻居木星十分相像,表面也是液态氢和氦的海洋,上方同样覆盖着厚厚的云层。土星上狂风肆虐,沿东西方向的风速可超过每小时1600公里。土星上空的云层就是这些狂风造成的,云层中含有大量的结晶氨。
saturn4_s.jpg


土星大气层的主要成份是氢,此外还有少量的氦和甲烷。土星是太阳系中唯一一颗密度小于水的行星,要是有一个足够大的海洋能够容纳,土星就决不会沉底。土星的云层也有变幻着的与木星相似的图案,但比木星要黯淡的多。土星的两极大气中也有极光。土星只需10个小时39分钟就自转一周。在如此快速的自转速度作用下,土星变成了一个明显的椭球。土星的公转周期是29.4年,距离太阳14亿3千2百万公里。
土星最引人注目的地方是环绕着其赤道的巨大光环。所有巨行星都有光环,但土星的光环是最显著的,在地球上人们只需要一架小型望远镜就能很清楚地看到它。土星的光环不是一个整体,它包含7个小环,环外沿直径约为274000公里。光环主要由一些冰、尘埃和石块混合在一起的碎块构成的。这些碎块可能是一颗远古时代的土星卫星在土星系潮汐引力的作用下瓦解后剩下的残片。

saturn_s.gif 这是旅行者2号1981年拍摄的土星照片。在图中还可以看到土卫四和土卫五

satint_s.gif 土星大气的主要成份是分子氢,随着深度的增加,氢在高压下成为液态,并进一步成为液态金属氢。氢层以下是由水、甲烷和氨组成的液态混合物。中央是一个岩石或由岩石和冰组成的核

satstorm_s.gif 这是哈勃太空望远镜拍摄的土星照片。图中可见在土星上有一个箭头状的风暴,风暴的大小与地球相当

satnor_s.gif 这张土星图片是由2.6米的北欧光学望远镜(Nordic)拍摄的。照片呈现一种特别的色调

saturnb_s.gif 这是旅行者1号拍摄的土星。从地球上无法这个角度观测土星,因为土球离太阳太近以至于只有土星向阳的一面才能被观测到

PIA03162.23159_s.gif 这是哈勃太空望远镜于2000年10月拍摄的土星照片,是当时拍摄的一组照片中的一张,这一系列照片揭示出季节的变化对土星造成的影响


PIA00027.23444_s.gif 这张旅行者1号拍摄的土星照片显示土星大气中一条带着的条纹

PIA01379.23482_s.gif 这是旅行者2号拍摄的土星外层大气图。在图的右上方靠近昼夜分界线处,可以看到一个巨大的风暴

PIA01988.23308_s.gif 土星环与一个土卫。照片由旅行者2号拍摄,当时探测器离土星表面280万公里,环上的卡西尼裂缝清晰可见

PIA02241.23321_s.gif 旅行者1号拍摄的土星环照片。可以明显地看到环分为好几个部分

PIA02271.23431_s.gif 新月形的土星。可以看到巨大的土星环以及其投射在土星表面的黑色阴影

PIA01374.23367_s.gif 土星与土星环。照片由旅行者1号在距土星450万公里处拍摄


质量5.688e+26 kg
赤道半径60,268 km
平均密度0.69 gm/cm ^3
平均日距1,429,400,000 km
自转周期10.233 小时
公转周期29.458 年
赤道地表重力9.05 m/sec^2
赤道逃逸速度35.49 km/sec
平均云层温度-125°C
大气压力1.4 bars
大气组成氢97% 氦3%

土星的卫星
土星有18颗经正式确认和命名的卫星,此外有12颗卫星未经最终确认。这些未经确认的卫星是通过旅行者号探测器拍摄的照片发现的,但此后还没有再次观测到过。最近,哈勃太空望远镜又观测到四个可能也是土星卫星的小天体。土星卫星的形成机制有许多种。在众多的卫星中,只有土卫六(Titan)有一个可以观测到的大气层。此外,大部分卫星的自转周期与公转周期相等,而只有土卫九和土卫十二是例外,它们的公转转道是混乱的。土星有一个很有序的卫星系统,除了土卫九和土卫十三,它的多数卫星都沿着一个接近正圆的与土星赤道平行的平面运行。大部分卫星都由30-40%的岩石和60-70%的冰构成。

mimas2_s.gif 土卫一(Mimas)几乎全部由冰构成。其表面有一个直径130公里的巨大陨坑。形成这个陨坑的碰撞差一点将土卫一整个击碎

[url=] encelad1_s.gif [/url]土卫二(Enceladus)的外观与土卫一相似,但比土卫一更光滑、明亮。它可能有一个液态的核

dione3_s.gif 土卫三(Tethys)。它表面有一个直径相当于其自身直径40%的巨大陨坑。如此剧烈的碰撞却没有将土卫三撞碎,唯一的解释是当时它可能还是液态的,或者至少不完全是固态的

rhea1_s.gif 土卫四(Dione)是土卫中密度最大的一个,主要由冰水混合物组成。它表面的一些山脊覆盖在陨坑之上,这显示它们还比较年轻

iapetus2_s.gif 土卫五(Rhea)与土卫四相似,但比土卫四要大一些。它的地质历史与土卫四的也很相似

titan1_s.gif 土卫八(Iapetus)。它向着土星的一面几乎和煤烟一样黑,另一面则非常明亮。这一奇怪的现象至今仍是个谜


土卫六
在土星的卫星中,最能引起科学家兴趣的是土卫六(Titan)。它是土卫中最大的一个,也是已知整个太阳系中唯一一颗拥有浓密大气层的卫星。土卫六上的大气主要是由氮和甲烷组成的,但据推测其中还含有氢氰酸和氰,这些有机物是构成生命物质的基本材料。
titanglb_s.gif 1980年当旅行者探测器飞经土卫六时拍摄了这张照片。图中可以看到土卫六浓厚的不透明大气层,及在其北极的一个黑暗区域

[url=] PIA01532.24178_s.gif [/url]这是哈勃太空望远镜拍摄的土卫六。点击放大后可以看到四个从不同半球拍摄的图像

titan2_s.gif 旅行者2号拍摄的这张照片显示了土卫六大气层的一些细节

PIA02290.24090_s.gif 这是旅行者1号1980年拍摄的新月形土卫六照片。土卫六浓厚的不透明大气使人们很难看到它表面的真实情形

PIA01533.23947_s.gif 这是旅行者2号在距离土卫六90万公里处拍摄的照片。照片中可以明显地看到薄雾状的土卫六上层大气

土卫六的上层大气薄雾。这张照片是旅行者1号拍摄的


下表摘要列出了所有土卫的有关数据:
名称
编号
半径(千米)
质量(千克)
与木星的距离(千米)
Pan
18
9.655
?
133,583
Atlas
15
20x15
?
137,640
Prometheus
16
72.5x42.5x32.5
2.7e+17
139,350
Pandora
17
57x42x31
2.2e+17
141,700
Epimetheus
11
72x54x49
5.6e+17
151,422
Janus
10
98x96x75
2.01e+18
151,472
Mimas
1
196
3.80e+19
185,520
Enceladus
2
250
8.40e+19
238,020
Tethys
3
530
7.55e+20
294,660
Telesto
13
17x14x13
?
294,660
Calypso
14
17x11x11
?
294,660
Dione
4
560
1.05e+21
377,400
Helene
12
18x16x15
?
377,400
Rhea
5
765
2.49e+21
527,040
Titan
6
2,575
1.35e+23
1,221,850
Hyperion
7
205x130x110
1.77e+19
1,481,000
Iapetus
8
730
1.88e+21
3,561,300
Phoebe
9
110
4.0e+18
12,952,000
S/2000 S5

7
?
11,365,000
S/2000 S6

5
?
11,440,000
S/2000 S2

9.5
?
15,199,000
S/2000 S8

3.2
?
15,645,000
S/2000 S11

13
?
16,392,000
S/2000 S10

4.3
?
17,611,000
S/2000 S3

16
?
18,160,000
S/2000 S4

6.5
?
18,239,000
S/2000 S9

2.8
?
18,709,000
S/2000 S12

2.8
?
19.470,000
S/2000 S7

2.8
?
20,470,000
S/2000 S1

8
?
23,096,000


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 楼主| admin 发表于 2018-1-25 03:15:32 | 显示全部楼层
英文名: Saturn
土星是离太阳第六远的行星,也是八大行星中第二大的行星,中国古代称为“镇星”,是太阳系密度最小的行星,可以浮在水上。
基本参数公转轨道: 距太阳 1,429,400,000 千米 (9.54 天文单位)
自转方向:自西向东
行星半径: 60,268 千米 (赤道)
质量: 5.68e26 千克
卫星数: 60颗
名称来源在罗马神话中,土星(Saturn)是农神的名称。希腊神话中的农神Cronus是Uranus(天王星)和盖亚的儿子,也是宙斯(木星)的父亲。土星也是英语中“星期六”(Saturday)的词根。
探测历史发现:土星在史前就被发现了。伽利略在1610年第一次通过望远镜观察到它,并记录下它的奇怪运行轨迹,但也被它给搞糊涂了。早期对于土星的观察十分复杂,这是由于当土星在它的轨道上时每过几年,地球就要穿过土星光环所在的平面。(低分辨率的土星图片所以经常有彻底性的变化。)直到1659年惠更斯正确地推断出光环的几何形状。在1977年以前,土星的光环一直被认为是太阳系中唯一存在的;但在1977年,在天王星周围发现了暗淡的光环,在这以后不久木星和海王星周围也发现了光环。
访问:先锋11号在1979年首先去过土星周围,同年又被旅行家1号和2号访问。卡西尼飞行器也在2004年到达土星。
性质通过小型的望远镜观察也能明显地发现土星是一个扁球体。它赤道的直径比两极的直径大大约10%(赤道为120,536千米,两极为108,728千米),这是它快速的自转和流质地表的结果。其他的气态行星也是扁球体,不过没有这样明显。
土星是最疏松的一颗行星,它的比重(0.7)比水星的还要小。
与木星一样,土星是由大约75%的氢气和25%的氦气以及少量的水,甲烷,氨气和一些类似岩石的物质组成。这些组成类似形成太阳系时,太阳星云物质的组成。
土星内部和木星一样,由一个岩石核心,一个具有金属性的液态氢层和一个氢分子层,同时还存在少量的各式各样的冰。
土星的内部是剧热的(在核心可达12000开尔文),并且土星向宇宙发出的能量比它从太阳获得的能量还要大。大多数的额外能量与木星一样是由Kelvin-Helmholtz原理产生的。但这可能还不足以解释土星的发光本领,一些其他的作用可能也在进行,可能是由于土星内部深层处氦的“冲洗”造成的。
木星上的明显的带状物 在土星上则模糊许多,在赤道附近变得更宽。由地球无法看清它的顶层云,所以直到旅行者飞船偶然观测到,人们才开始对土星的大气循环情况开始研究。土星与木星一样,有长周期的椭圆轨道以及其他的大致特征。在1990年,哈博望远镜观察到在土星赤道附近一个非常大的白色的云,这是当旅行者号到达时并不存在的;在1994年,另一个比较小的风暴被观测到。
土星光环从地球上可以看到两个明显的光环(A和B)和一个暗淡的光环(C),在A光环与B光环之间的间隙被称为“卡西尼部分”。一个在A光环的外围部分更为暗淡的间隙被称为“Encke Gap”(但这有点用词不当,因为它可能从没被Encke看见过)。旅行者号发送回的图片显示还有四个暗淡的光环。土星的光环与其他星的光环不同,它是非常明亮的。(星体反照率为0.2 - 0.6)
尽管从地球上看光环是连续的,但这些光环事实上是由无数在各自独立轨道的微小物体构成的。它们的大小的范围由1厘米到几米不等,也有可能存在一些直径为几公里的物体。
土星的光环特别地薄,尽管它们的直径有250,000千米甚至更大,但是它们最多只有1.5千米厚。尽管它们有给人深刻印象的明显的形象,但是在光环中只有很少的物质--如果光环被压缩成一个物件,它最多只可能是100千米宽。
光环中的微粒可能主要是由水凝成的冰组成,但它们也可能是由冰裹住外层的岩石状微粒。
旅行者号证实令人迷惑的半径的不均匀性在光环中的确存在,这被叫做“spokes(辅条)”,这是首先由一个业余天文学家报道的。它们的自然本性带给了我们一个谜,但使得我们有了弄清土星磁场区的线索。
土星最外层的光环,F光环,是由一些更小的光环组成的繁杂构造,它的一些“绳结(Knots)”是很明显的。科学家们推测这些所谓的结可能是块状的光环物质或是一些迷你的月亮。这些奇怪的织状物在旅行者1号发回的图像中很明显,但它们在旅行者2号发回的图象中看不见,可能是因为后者拍到的光环部分的成分与前者的略有不同。
土星的卫星之间和光环系统中有着复杂的潮汐共振现象:一些卫星,所谓的“牧羊卫星”(比如土卫十五,土卫十六和土卫十七)对保持光环形状有着明显的重要性;土卫一看来应对卡西尼部分某种物质的缺乏负责任,这与小行星带中Kirkwood gaps遇到的情况类似;土卫十八处于Encke Gap中。整个系统太复杂,我们所掌握的还很贫乏。
土星(以及其他类木行星)的光环的由来还不清楚,尽管它们可能自从形成时就有光环,但是光环系统是不稳定的,它们可能在前进过程中不断更新,也可能是比较大的卫星的碎片。
光环数据光环 距离(千米) 宽度(千米) 质量(千克)
D 67000 7500
C 74500 17500 1.1e18
B 92000 25500 2.8e19
卡西尼部分
A 122200 14600 6.2e18
F 140210 500
G 165800 8000 1e7?
E 302000〔三十万二千 千米〕 300000
(距离是指从土星中心到光环内部的边缘)这种分类真的有点误导,因为微粒的密度以一个复杂的方式改变,不能用分类法划分为一个明显的区域:在光环中存在不断的变化;那些间隙并不是全部空的,这些光环并不是一个完美的圆环。
像其他类木行星一样,土星有一个极有意义的磁场区。
在无尽的夜空中,土星很容易被眼睛看到。尽管它可能不如木星那么明亮,但是它很容易被认出是颗行星,因为它不会象恒星那样“闪烁”。光环以及它的卫星能通过一架小型业余天文望远镜观察到。
土星的卫星土星有18颗被命名的卫星,比其他任何行星都多。还有一些小卫星还将被发现。
在那些旋转速度已知的卫星中,除了土卫九和土卫七以外都是同步旋转的。一共已发现60颗卫星。
有三对卫星,土卫一-土卫三,土卫二-土卫四和土卫六-土卫七有万有引力的互相作用来维持它们轨道间的固定关系。土卫一公转周期恰巧是土卫三的一半,它们可以说是在1:2共动关系中,土卫二-土卫四的也是1:2; 土卫六-土卫七的则是3:4关系。
除了18颗被命名的卫星以外,至少已有一打以上已经被报道了,并且已经给予了临时的名称。
卫星 距离(千米) 半径(千米) 质量(千克) 发现者 发现日期
土卫十八 134000 10 Showalter 1990
土卫十五 138000 14 Terrile 1980
土卫十六 139000 46 2.70e17 Collins 1980
土卫十七 142000 46 2.20e17 Collins 1980
土卫十一 151000 57 5.60e17 Walker 1980
土卫十 151000 89 2.01e18 Dollfus 1966
土卫一 186000 196 3.80e19 赫歇耳 1789
土卫二 238000 260 8.40e19 赫歇耳 1789
土卫三 295000 530 7.55e20 卡西尼 1684
土卫十三 295000 15 Reitsema 1980
土卫十四 295000 13 Pascu 1980
土卫四 377000 560 1.05e21 卡西尼 1684
土卫十二 377000 16 Laques 1980
土卫五 527000 765 2.49e21 卡西尼 1672
土卫六 1222000 2575 1.35e23 惠更斯 1655
土卫七 1481000 143 1.77e19 波德 1848
土卫八 3561000 170 1.88e21 卡西尼 1671
土卫九 12952000 110 4.00e18 Pickering 1898
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