第29章 太阳系内八大行星之六--土星

土星是太阳系中距离太阳第六近的行星，是密度最小的行星，拥有最多的卫星，发生过最高的风眼墙、持续时间最长的闪电暴。土星周围宽阔的环系也是太阳系中最大的。

土星和太阳的平均距离超过了14.37亿千米（9.58天文单位），轨道上运行的平均速度是9.69千米/秒，所以土星上的一年（即土星绕太阳公转一周）相当于10759个地球日（或是29.457地球年）。土星的椭圆轨道相对于地球轨道平面的倾角为2.48°，因为离心率为0.056，因此土星与太阳在近日点和远日点（行星在轨道路径上与太阳最近和最远的两个点）之间的距离变化大约为1.62亿千米。土星自转一周等于10小时33分38秒，大约是地球的半天时长。

土星是气态巨行星，外围的大气层包括96.3%的氢和3.25%的氦，可以侦测到的气体还有氨、乙炔、乙烷、磷化氢和甲烷。内部的核心包括岩石和冰，外围由数层金属氢和气体包覆着。土星有非常热的内部，核心的温度高达11700°C，并且辐射至太空中的能量是它接受来自太阳的能量的2.5倍。

土星最外层的大气层在外观上通常情况下都是平淡的，虽然有时会有长时间存在的特征出现。土星的风速高达1800千米/时，风速明显比木星快。土星的行星磁场强度介于地球和更强的木星之间。土星有一个显著的行星环系统，主要的成分是冰的微粒和较少数的岩石残骸以及尘土。

由于其低密度、高速自转和流体的可变性，土星的外形呈现为一个椭球体，也就是极轴相对扁平而赤道相对突出，它的赤道直径和两极直径之比相差大约10%（前者120536千米，后者108728千米）。虽然土星核心的密度远高于水，但由于存在较厚的大气层，土星仍是太阳系中仅有的密度低于水的行星，它的比重是0.69g/cm³。土星的质量是地球的95倍，相较之下木星质量是地球的318倍，但木星的直径大约仅为土星的1.21倍。木星和土星一起占据太阳系总行星质量的92%。

土星拥有许多卫星，目前所发现的卫星数达到82颗。其中被命名的卫星中，11个是直径在300千米以下的小卫星，6个是直径在400-1500千米之间的中型卫星，还有一颗直径为5150千米的大卫星土卫六--泰坦。土卫六是土星系统中最大和太阳系中第二大的卫星，仅次于木卫三，比行星中的水星还要大，并且土卫六是太阳系仅有的拥有明显大气层的卫星。在土星的卫星当中，最内侧的6个都是小卫星，他们可能原本是大颗冰天体的碎片，与土星之间彼此有着密切的关系。

土星环位于土星的赤道面上。在空间探测前，从地面观测得知土星环有五个，其中包括三个主环（A环、B环、C环）和两个暗环（D环、E环）。B环宽又亮，它的内侧是C环，外侧是A环。A、B两环之间为宽约4800千米的卡西尼缝，产生环缝的原因是因为光环中有卫星运行，卫星的引力造成的。B环的内半径91500千米，外半径116500千米，宽度25000千米，可以并排安放两个地球。A环的内半径121500千米，外半径137000千米，宽度15500千米。C环很暗，它从B环的内边缘一直延伸到离土星表面只有12000千米处，宽度约19000千米。后来在C环内侧发现了更暗的D环，它几乎触及土星表面。在A环外侧还有一个E环，由非常稀疏的物质碎片构成，延伸在五六个土星半径以外。发射探测器后，探测到两个新环--F环和G环。F环很窄，宽度不到800千米，离土星中心的距离为2.33个土星半径，正好在A环的外侧。G环离土星很远，展布在离土星中心大约10-15个土星半径间的广阔地带。探测器还测定了A环、B环、C环和卡西尼缝的位置、宽度，其结果同地面观测相差不大。

探测器传回的土星照片让科学家非常吃惊：在近处所看到的土星环，竟然是一大片碎石块和冰块。他们的直径从几厘米到几十厘米不等，只有少量的超过1米或者更大，土星周围的环平面内有数百条到数千条大小不等、形状各异的环。大部分环是对称地绕土星转的，也有不对称的，有完整的、比较完整的、残缺不全的。环的形状有锯齿形的，也有辐射状的。令科学家迷惑不解的是，有的环好像是由几股细绳松散的搓成的粗绳一样，或者说像姑娘们的发辫那样相互扭结在一起。辐射状的环更是令科学家大开了眼界而又伤透了脑筋：组成环的物质就像车轮那样，步调整齐地绕着土星转，要求那些离得越远的碎石块和冰块运动的速度越快。这显然违背了已经掌握的物质运动定律。

看来，宇宙中的确还有很多奥秘，需要人类耐心探索呢。