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一滴水的遇見

第29章 太陽系內八大行星之六--土星

一滴水的遇見 作家79AgKu 1292 2021-12-04 06:42:18

  土星是太陽系中距離太陽第六近的行星,是密度最小的行星,擁有最多的衛星,發生過最高的風眼墻、持續時間最長的閃電暴。土星周圍寬闊的環系也是太陽系中最大的。

  土星和太陽的平均距離超過了14.37億千米(9.58天文單位),軌道上運行的平均速度是9.69千米/秒,所以土星上的一年(即土星繞太陽公轉一周)相當于10759個地球日(或是29.457地球年)。土星的橢圓軌道相對于地球軌道平面的傾角為2.48°,因為離心率為0.056,因此土星與太陽在近日點和遠日點(行星在軌道路徑上與太陽最近和最遠的兩個點)之間的距離變化大約為1.62億千米。土星自轉一周等于10小時33分38秒,大約是地球的半天時長。

  土星是氣態巨行星,外圍的大氣層包括96.3%的氫和3.25%的氦,可以偵測到的氣體還有氨、乙炔、乙烷、磷化氫和甲烷。內部的核心包括巖石和冰,外圍由數層金屬氫和氣體包覆著。土星有非常熱的內部,核心的溫度高達11700°C,并且輻射至太空中的能量是它接受來自太陽的能量的2.5倍。

  土星最外層的大氣層在外觀上通常情況下都是平淡的,雖然有時會有長時間存在的特征出現。土星的風速高達1800千米/時,風速明顯比木星快。土星的行星磁場強度介于地球和更強的木星之間。土星有一個顯著的行星環系統,主要的成分是冰的微粒和較少數的巖石殘骸以及塵土。

  由于其低密度、高速自轉和流體的可變性,土星的外形呈現為一個橢球體,也就是極軸相對扁平而赤道相對突出,它的赤道直徑和兩極直徑之比相差大約10%(前者120536千米,后者108728千米)。雖然土星核心的密度遠高于水,但由于存在較厚的大氣層,土星仍是太陽系中僅有的密度低于水的行星,它的比重是0.69g/cm3。土星的質量是地球的95倍,相較之下木星質量是地球的318倍,但木星的直徑大約僅為土星的1.21倍。木星和土星一起占據太陽系總行星質量的92%。

  土星擁有許多衛星,目前所發現的衛星數達到82顆。其中被命名的衛星中,11個是直徑在300千米以下的小衛星,6個是直徑在400-1500千米之間的中型衛星,還有一顆直徑為5150千米的大衛星土衛六--泰坦。土衛六是土星系統中最大和太陽系中第二大的衛星,僅次于木衛三,比行星中的水星還要大,并且土衛六是太陽系僅有的擁有明顯大氣層的衛星。在土星的衛星當中,最內側的6個都是小衛星,他們可能原本是大顆冰天體的碎片,與土星之間彼此有著密切的關系。

  土星環位于土星的赤道面上。在空間探測前,從地面觀測得知土星環有五個,其中包括三個主環(A環、B環、C環)和兩個暗環(D環、E環)。B環寬又亮,它的內側是C環,外側是A環。A、B兩環之間為寬約4800千米的卡西尼縫,產生環縫的原因是因為光環中有衛星運行,衛星的引力造成的。B環的內半徑91500千米,外半徑116500千米,寬度25000千米,可以并排安放兩個地球。A環的內半徑121500千米,外半徑137000千米,寬度15500千米。C環很暗,它從B環的內邊緣一直延伸到離土星表面只有12000千米處,寬度約19000千米。后來在C環內側發現了更暗的D環,它幾乎觸及土星表面。在A環外側還有一個E環,由非常稀疏的物質碎片構成,延伸在五六個土星半徑以外。發射探測器后,探測到兩個新環--F環和G環。F環很窄,寬度不到800千米,離土星中心的距離為2.33個土星半徑,正好在A環的外側。G環離土星很遠,展布在離土星中心大約10-15個土星半徑間的廣闊地帶。探測器還測定了A環、B環、C環和卡西尼縫的位置、寬度,其結果同地面觀測相差不大。

  探測器傳回的土星照片讓科學家非常吃驚:在近處所看到的土星環,竟然是一大片碎石塊和冰塊。他們的直徑從幾厘米到幾十厘米不等,只有少量的超過1米或者更大,土星周圍的環平面內有數百條到數千條大小不等、形狀各異的環。大部分環是對稱地繞土星轉的,也有不對稱的,有完整的、比較完整的、殘缺不全的。環的形狀有鋸齒形的,也有輻射狀的。令科學家迷惑不解的是,有的環好像是由幾股細繩松散的搓成的粗繩一樣,或者說像姑娘們的發辮那樣相互扭結在一起。輻射狀的環更是令科學家大開了眼界而又傷透了腦筋:組成環的物質就像車輪那樣,步調整齊地繞著土星轉,要求那些離得越遠的碎石塊和冰塊運動的速度越快。這顯然違背了已經掌握的物質運動定律。

  看來,宇宙中的確還有很多奧秘,需要人類耐心探索呢。

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