土星(太阳系八大行星之一)

科技旅行号 2021-05-18 09:13:36

土星:是太阳系八大行星之一,到太阳的距离排在太阳系第六位。土星是气态巨行星,主要由氢组成,还有少量的氦与少量元素,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。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。已经确认的土星的卫星有82颗,是八大行星中最多的。其中,土卫六是土星系统中最大卫星,也是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。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。

土星和太阳的平均距离超过了14.37亿千米,轨道上运行的平均速度是9.69 千米/秒。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)。其它气体行星虽然也是椭球体,但突出程度都较小。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,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%。

土星被称为气态行星,但它并不完全是气态的。这颗行星主要包括氢气,在密度为0.01 g/cm3以上时氢气变成了非理想液体。此密度被达到在包含99.9%土星质量的半径。从行星内部直到的核心的温度,压力和密度全都是稳步上升,使在行星的更深层导致氢气转变成金属,土星的内部结构仍被认为与木星相似,即有一个被氢和氦包围着的较小核心。岩石核心的构成与地球相似但密度更高,估计核心的质量大约是地球质量的9–22倍。

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。大部分能量是由缓慢的重力压缩产生,但这还不能充分解释土星的热能制造过程。额外的热能可能由另一种机制产生:在土星内部深处,液态氦的液滴如雨般穿过较轻的氢,在此过程中不断地通过摩擦而产生热。

土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。上层的云由氨的冰晶组成,较低层的云则由硫化氢铵或水组成,土星的上层大气与木星相似(在相同定义的前提下),同样都有着显而易见的条纹;但土星的条纹比较幽暗,并且赤道附近的条纹也比较“幽色”。从底部延展至大约10千米高处,是由水冰构成的层次,温度大约是-23℃。

土星的大气层通常都很平静,偶尔会出现一些持续较长时间的长圆形特征,以及其他在木星上常常出现的特征。土星有一个简单的具有对称形状的内在磁场——一个磁偶极子,磁层产生的原因很有可能与木星相似——由金属氢层(被称为“金属氢发电机”)中的电流引起。与其他的行星一样,土星磁层会受到来自太阳的太阳风内的带电微粒影响而产生偏转。

土星有为数众多的卫星。精确的数量尚不能确定,所有在环上的大冰块理论上来说都是卫星,而且要区分出是环上的大颗粒还是小卫星是很困难的。到2009年已经确认的卫星有62颗,到2019年已经确认的卫星有82颗,其中53颗已经有了正式的名称,29颗仍然未被命名。还另外3颗卫星可能是环上尘埃的聚集体而未能确认。此外,有证据表明,土星环中有数十至数百个直径为40-500米的小卫星,不被认为是真正的卫星。从理论上来说,所有在环上的大冰块都是卫星,但要区分出是环上的大冰块还是小卫星是很困难的。许多卫星都非常的小,34颗的直径小于10千米,另外13颗的直径小于50千米,只有7颗有足够的质量能够以自身的重力达到流体静力平衡。

说到太阳系里的八大行星,大多数人的脑海里,第一个浮现的行星或许就是土星了。无可否认,土星的显著光环是八大行星里仅有,使用一般的天文望远镜就能轻易看见了,其他行星的光环,犹如小巫见大巫,相比土星光环十分不起眼。土星最吸引人的地方,莫过于那漂亮的光环,犹如天使头上的光环那样,耀眼夺目。

土星是肉眼可见的五颗行星中距离最远的一颗,其他四颗是水星、金星、火星和木星(天王星和灶神星在黑暗的环境下也能用肉眼看见),并且直到1781年发现天王星之前,是早期的天文学家所知道的最后一颗行星。以肉眼在夜晚看见的土星是一颗明亮的,发出淡黄色光芒的光点,光度通常在+1至0等之间,以29½年的周期在黄道上以黄道带的众星作为背景,绕行天球一周。土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环系。

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