土星——太阳系的璀璨瑰宝

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土星是距离太阳从近到远的第六颗行星，也是太阳系第二大行星。土星被成千上万美丽的细环点缀着，在行星中独树一帜。它并不是唯一一颗拥有行星环（由冰块和岩石组成）的行星，但没有谁的光环像土星环那么繁复而壮观。和同为气态巨行星的木星一样，土星也是一个大部分由氢和氦组成的巨大球体。

美国宇航局的卡西尼号探测器在土星停留了超过13年，随着命运的终结，它与土星系统作了最后的告别——它打开广角相机的快门，捕捉到了这最后一张完整的土星环照片（由抓拍到的一系列图像合成）。两天后，它壮烈地坠入了土星大气层的怀抱。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）

2013年7月19日，在一次举世瞩目的盛事中，美国宇航局的卡西尼号探测器滑入土星的阴影，转向拍摄这颗行星、它的七颗卫星、它的内环，以及背景中我们的家园——地球。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）

在这张由美国宇航局卡西尼号探测器拍摄的伪彩色图像中，土星北极风暴旋转的漩涡就像一朵巨大的绛色玫瑰，周围环绕着苍翠的枝叶。通过测量，这只暴风眼的直径达到了惊人的1250英里（2000公里），云层速度高达每小时330英里（每秒150米）。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）

自太阳系诞生以来，土星经历了无数个昼夜交替，这一次，来自地球的使者、我们忠实的机器人探险家——卡西尼，第一次近距离目睹并以明暗交错合成的方式捕捉到了一场晨昏更迭。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）

这两张土星图片不仅仅展示了飓风般的漩涡中心周围的一小块区域，还包括了整个南极区域。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）
关于土星的十件事
1．巨大的行星
土星的直径几乎横跨了9个并排的地球，这还不包括土星环。

地球与土星的大小比较（图片来源：Theplanets）
2．昏暗的光线
土星是距离太阳从近到远的第六颗行星，其轨道距离太阳约8.86亿英里（14亿公里）。
  太阳系八大行星（图片来源：TMS Forums）
3．日短年长
土星自转一周大约需要10.7小时（确切时长无人知晓），绕太阳公转一周则需要29个地球年。
4．气态巨行星
土星是一颗气态巨行星，因此它不像地球那样有着坚实的表面，但在其中可能有一个固体核心。

土星与木星的结构（图片来源：University of Edinburgh，NASA）
5．“热”空气
土星的大气主要由氢（H2）和氦（He）组成。
6．微型 “太阳系”
土星有53颗已知的卫星，另有29颗卫星等待确认——总共是82颗卫星。（注：以前为9颗等待确认，后新增20颗）
  2011年7月29日，卡西尼号用窄角相机在一帧内拍摄到了土星的五颗卫星。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）
7．闪耀的光环
土星有最壮观的光环系统，包含七个光环，它们之间有几个间隙和间隔。

土星环（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）
8．难得的目的地
探访土星的航天任务很少，先驱者11号、旅行者1号和2号曾飞掠土星，卡西尼号则在2004年至2017年绕土星飞行了294次。

环绕土星飞行的卡西尼号探测器（图片来源：NASA/JPL-Caltech）
9．无生命的庞然大物
正如我们所知，土星的条件无法维持生命，但土星的一些卫星有着可能维持生命的条件。
10．加一点来自地球的碎片
土星的质量中有大约两吨来自地球——2017年，卡西尼号探测器被设计坠落并蒸发于土星大气中。
你知道吗？每隔29年半，土星环会“消失”一次
这其实是一种错觉：当土星环以边缘朝向地球时，从地球的视角几乎看不到土星环，通过强大的望远镜观察它也只是若隐若现。

这是自然界最具戏剧性的小把戏之一——“现在你看见了，现在你又看不见了”，美国宇航局的哈勃太空望远镜捕捉到了光环以边缘朝向地球的土星。（图片来源：NASA/JPL/STScI）
流行文化中的土星
土星也许是我们太阳系中最具代表性的行星了。它在流行文化中大量存在，为许多科幻故事、电影和电视剧、漫画以及视频游戏提供了背景，包括《克鲁苏神话》、《机器人瓦力》、《2001：太空漫游》、《星际迷航》、《死亡空间2》和《最终幻想7》。在蒂姆·伯顿的电影《甲虫汁》中，一个尘土飞扬、虚构的土星上布满了巨大的沙虫。在2014年的电影《星际穿越》中，让宇航员能够前往另一个星系的虫洞出现在土星附近。

图片来源：电影《星际穿越》剧照
土星Saturn也是周六Saturday这个名字的起源，这可以说是一周中最美好的一天了。
更多土星知识
土星被60多颗已知卫星环绕着，它是太阳系中一些最迷人的世外桃源的家园。从银装素裹的土卫二（恩克拉多斯）喷出的水柱，到雾锁云笼的土卫六（泰坦）上的甲烷湖，许多科学发现都来源于土星系统，在那里，至今仍有许多谜团尚未解开。

这张海报展示了由欧洲航天局惠更斯探测器的降落成像仪/光谱辐射计(DISR)以四个主要方向（北、南、东、西）在土卫六表面上五个不同高度获得的图像。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）
土星是人类肉眼发现的距离地球最远的行星，自古以来就被人们所知。这颗行星以罗马的农业和财富之神萨图恩命名为“Saturn”，萨图恩也是众神之王朱庇特（木星以他命名为“Jupiter”）的父亲。
尺寸和距离
土星的半径为36183.7英里（58232公里），比地球宽9倍。如果地球只有一个镍币那么大，土星大概有排球那么大。
土星距离太阳9.5个天文单位（太阳到地球的距离为一个天文单位AU），平均距离为8.86亿英里（14亿公里）。太阳光从太阳到土星需要80分钟。

太阳系示意图（图片来源：Thunderboltkids）
轨道与旋转
一个土星日是太阳系中第二短的“一天”。土星上的一天（土星自转一周所需的时间）有10.7小时，土星上的一年（土星绕太阳一周所需的时间）大约为29.4个地球年（10756个地球日）。
土星的轴线相对于它绕太阳公转的轨道倾斜了26.73度，这与地球23.5度的倾角相近。这意味着，就像地球一样，土星也经历着四季变换。
结构
和木星一样，土星主要由氢和氦组成。土星的中心有一个由铁和镍等金属组成的致密核心，周围环绕着在高温高压下凝固的岩石物质和其他化合物。它被液态金属氢包裹在一层类似木星核心的液态氢层中，但体积要比后者小得多。
虽然很难想象，但土星的确是我们太阳系中唯一一颗平均密度低于水的行星——给我一个浴缸，我可以让木星漂浮起来。

土星的结构和组成（图片来源：Wikipedia）
形成
土星是在45亿年前和太阳系的其他部分一同形成的，那时，万有引力把旋转的气体和尘埃拉进来，形成了这个气态巨行星。大约40亿年前，土星在太阳系外围，也是现在的位置安顿下来，在这里，它成为了太阳从远到近排列的第六颗行星。与木星一样，土星主要由氢和氦构成，这两种元素也构成了太阳。
表面
作为一个气态巨行星，土星并没有真正的表面。这颗行星主要由在更深处旋转的气体和液体构成。航天器在土星上无处落脚，也不可能安然无恙地飞过。土星内部的极端高温高压会压碎、融化和蒸发试图飞入的航天器。

这一系列来自卡西尼号的图片显示了土星上每30年爆发一次的巨大风暴的发展过程。（图片来源：NASA/JPL-Caltech）
大气
土星被看起来像是模糊条纹、急流和风暴的云层覆盖，它有许多深浅不同的黄色、棕色和灰色。
土星赤道地区高层大气的风速达到每秒1600英尺（500米）。而地球上最强飓风的速度峰值也只能达到每秒360英尺（110米）。这里的气压——相当于潜入水下深处时所感受到的压强，强大到可以把把气体挤压成液体。
土星的北极有一有趣的大气特征——一个六边形喷流。这个六边形图案最早是在旅行者一号的图像中发现的，此后卡西尼号对其进行了更仔细的观察。这个六边形是一个波状急流，直径约20000英里（30000公里），中心有一个巨大的旋转风暴，风速为每小时200英里（约合每小时322公里）。在太阳系中，再没有任何一个地方拥有像它一样的天气特征。

土星北极的六边形风暴（图片来源：NASA/JPL-Caltech）
磁层
土星的磁场比木星的磁场小，但仍然是地球磁场强度的578倍。土星、土星环和许多卫星都完全被包裹在土星巨大的磁层内，在这个空间中，带电粒子的行为受土星磁场的影响比受太阳风的影响更大。

卡西尼号发现了辐射带、土星与D环之间的电流；复杂的有机物从土星环上落下；带电荷的内环粒子沿磁场线移动；土星磁场微小的倾斜角度得以近距离测量。图片来源：NASA/JPL-Caltech
当带电粒子沿着磁场线旋转进入行星大气层时，极光产生了。在地球上，这些带电粒子来自太阳风，而卡西尼号显示，土星的极光中至少有一部分与木星的极光相似，基本上不受太阳风的影响。这些极光是在土星卫星喷出的粒子和土星磁场的高转速共同作用下产生的。不过，这种“非太阳起源”的极光还没有被理解透彻。
土星环
据推测，土星环可能是彗星、小行星或破碎卫星的碎片，它们被土星强大的引力撕裂，在到达土星之前就解体了。土星环由数十亿覆盖着灰尘等其他物质粒子的小块冰和岩石组成，它们小如尘埃大如房屋，有几个甚至像山一样大。如果你从土星的云顶上观察这些光环，它们看起来大多是白色的，有趣的是，每一圈光环都以不同的速度围绕土星运行。

土星环（图片来源：Wordlesstach）
土星的光环系统延伸到距离土星175000英里（282000公里）的位置，主环的垂直厚度通常在30英尺（10米）左右。这些环以被发现的顺序按字母表命名，除了将A环和B环分开的卡西尼缝（一圈宽度为4700公里的间隙），它们彼此挨得比较近。A环、B环和C环为主环，D环、E环、F环和G环较暗，发现时间较晚。

土星环主环A环、B环和C环（图片来源：Wordlesstach）
从土星开始，向外依次是D环，C环，B环，卡西尼缝，A环，F环，G环，最后是E环。在更远的地方，土卫九菲比的轨道上还有一个非常暗淡的菲比环。
卫星
土星是一群有趣而独特的星球的家园。从薄雾笼罩的土卫六（泰坦）到表面布满陨石坑的土卫九（菲比），土星的每一颗卫星都讲述了围绕土星系统的另一段故事。目前土星有53颗已确认的卫星，还有29颗临时卫星等待确认。

土卫六和土星几乎没有共同之处，但朦胧的外表是他们的共同特征之一。虽然他们在这张照片中看起来很相似，但“星”不可貌相。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI）
生命的潜力
正如我们所知，土星的环境对生命是不利的。这里的气温、气压和这颗行星的特征成分对于有机体来说都太过于极端和不稳定。
虽然土星是一个不太可能让生命体存活的地方，但它的许多卫星却并非如此。像土卫二（恩克拉多斯）和土卫六（泰坦）这样拥有内部海洋的卫星，或许可以可能支持生命的存在。
作者: NASA
FY: 胖头鱼
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