带有光环的土星

被美丽的光环所围绕的土星，是太阳系中最美丽的星球。它是在l6世纪初期被发现的，当时的意大利天文学家伽利略观测到在土星的球状本体旁有奇怪的附属物，这时还没有断定这些附属物的光环。大约过了半个世纪，才被荷兰学者惠更斯认出这是离开土星本体的光环。而在l675年，意大利天文学家卡西尼发现土星光环中间有一条暗缝，后称卡西尼环缝。与此同时，他还猜测光环是由无数小颗粒构成，经过了两个多世纪的分光观测才证实了他的猜测。但在这二百年间，土星一直被看作一最低点或几个扁平的固体物质盘。直到l856年，英国物理学家麦克斯韦从理论上论证了这些推测和看法，这时人们才知道围绕着土星的环是由无数个小卫星形成的。

土星环在土星的赤道面上，在进行空间探测以前，人们就从地面观测中得知了土星环有五个，它包括三个主环(A、B、C环)和两个暗环(D、E环)。B环既宽又亮，它的内侧是C环，外侧是A环。A环和B环之间是宽约5000千米的卡西尼缝，它是天文学家卡西尼在l675年发现的。B环的内半径为9l500千米，外半径为l l6500千米，宽度是25000千米，两个地球都可以并排放在这样大的面积里。

土星

而A环的内半径l2l500千米，外半径l37000千米，宽度l5500千米。C环较暗淡，它从B环的内边缘一直延伸到离土星表面只有l2000千米处，宽度约l9000千米。在l969年，又发现了更暗的D环，它在C环的内侧，几乎触及土星表面。而在A环外侧还有一个E环，是由非常稀疏的物质碎片构成，延伸在五六个土星半径以外。在l979年9月，“先驱者”l l号又探测到了两个新环——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，大约在离土星中心l0～l5个土星半径间的广阔地带。“先驱者”l l号还测定了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。另外，“先驱者”l l号通过紫外辉光观测发现，这些可见环就是土星巨大氢云的来源。

在土星的七环里，除了A环、B环、C环很亮外，其他环都是非常暗淡的。土星的赤道面与轨道面的倾角较大，从地球上看，土星呈现出南北方向的摆动，这就造成了土星环形状的周期变化。经仔细观测人们发现，土星环内除卡西尼缝以外，还有若干条缝，它们是质点密度较小的区域，但大多不完整且具有暂时性。只有A环中的恩克缝是永久性的，不过，环缝也不够完整。这些环缝的形成，科学家认为是由土星卫星的引力共振而造成的，就像木星小行星所带的柯克伍德缝一样是由巨大引力摄动造成。

之后“先驱者”11号还在A环与F环之间发现一个新的环缝，我们称它为“先驱者缝”，另外还测得了恩克缝的宽度为876千米。由观测阐明土星环的本质，是美国天文学家基勒的功劳，他在l895年从土星环的反射光的多普勒频移发现土星环不是固体盘，而是以独立轨道绕土星旋转的大群质点。土星环掩星并没有把被掩的星光完全挡住，这也说明土星环是由分离质点构成的。l972年从土星环反射的雷达回波得知，环的质点是直径介于4到30厘米之间的冰块。这样的发现使科学家们非常吃惊，因为从近处所看到土星环竟然都是碎石头和冰块。它们的直径多为几厘米到几十厘米不等，只有少量的超过l米或者更大。而且在环的平面内有百条到数千条的环，大小不一，形状各异，大部分环都是对称地绕土星转，当然也有不对称的。

另外，科学家们从图片上发现，土星的环的形状有锯齿形的、有辐射状的。令科学家迷惑不解的是有的环就像几股细绳扭结到一起。而辐射状的更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，这样岂不要求那些离得越远的碎石块和冰块运动的速度越快吗？这显然违背了目前已经掌握的物质运动定律。至于是什么规律在起作用还有待探索。

在近期，美国航空航天局的科学家发现了土星周围还存在着一个“隐形”的巨大光环，它的面积可容纳l0亿个地球。NASA(美国国家航空航天局)喷气推土星新发现光环进实验室称，该光环平面与土星主光环面成27度倾角，该光环内侧距离土星约595万千米，宽度约l l90万千米。它的直径相当于300倍土星的直径。可容纳l0亿个地球。这个新发现的光环由冰和尘埃微粒组成，它们之间的距离如此之大，即使你站在光环上也看不清楚。另外，土星照射到的太阳光线很少，光环反射出的可见光更少，令它难以被发现。组成光环的尘埃温度很低，达零下l93℃，但却散发出热辐射。NASA斯皮策太空望远镜正是捕捉到了这些热辐射，才发现了这个巨大的光环。

土星卫星“菲比”的轨道穿越这个巨大的光环。科学家们认为，是菲比与彗星的碰撞产生了光环内的冰和尘埃。光环的发现可能有助于解释关于土星另一卫星土卫八一个古老而神秘的问题。在l67l年，天文学家卡西尼首次发现土卫八，称这个星球一面黑一面白，就像太极符号一样，而新发现的光环旋转轨道与土卫八刚好相反。于是科学家们推测，光环内的尘埃飞溅到土卫八表面上，形成了黑色区域。发现新光环之一的道格拉斯·汉密尔顿说:“长久以来，航天学者一直认为菲比与土卫八表面之上的黑色物质之间存在某种联系，新发现的光环为此提供了令人信服的证据。”

土星与木星相似的地方是它的内部也有一个岩石所构成的核心。土星核的外面是5000千米厚的冰层和8000千米的金属氢组成的壳层，最外面被色彩斑斓的云带包围着。土星的大气运动比较平静，表面温度很低，约为零下l40摄氏度。土星以平均每秒9.64千米的速度斜着身子绕太阳公转，其轨道半径约为l4亿千米。它的公转速度较慢，绕太阳一周需29.5年，但它的自转却很快，土星自转一周只需要l0小时l4分钟。