美麗的行星  土星(Saturn)是從太陽算起的第六顆行星,也是一個幾乎和木星一樣大的氣體巨星,赤道直徑約120500公里約為地球的九倍,體積約地球的八百倍。土星與木星一樣都是由氫及氦組成,但密度則只有水的百分之七十,假設把土星放入水中,土星會浮在水面上。土星的公轉周期約為二十九年半,自轉周期為十小時又十四分鐘,由於自轉速度很快,因此赤道附近的離心力很大,使得土星的形狀變成扁圓形。土星的雲層平均溫度為零下125度攝氏。

  與木星一樣的內部構造   土星可能有一個岩石與冰構成的小核心,周圍是金屬氫(液態氫,性質如同金屬)構成的內地函。在內地函的外面是是由液態氫構成的外地函、融合成為氣態的大氣層。土星的磁場約為地球的600倍,地函佔半徑的60%,其活動使得土星產生巨大的磁場。而土星的內部是劇熱的,由土星向宇宙發出的能量遠比它從太陽獲的能量要大。土星的雲層形成帶狀與區層,頗似木星,但由於外層的雲薄而顯得較模糊。風暴和漩渦發生在雲中,看起來為呈紅或白色橢圓。

  由冰粒形成的環   土星有一個極薄但卻很寬的環狀系統,雖然厚不到一公里,卻從行星表面朝外延伸約420000公里。主環包括數千條狹窄的細環, 由小微粒和大到數公尺寬的冰塊所構成。土星己有18顆衛星,其中有些在光環內運行,這會施加重力,影響到環的形狀。有趣的是,衛星中的7顆為共內軌道,與別的衛星分享同一個軌道。天文學家相信這些共用軌道的衛星為來自同一顆但後來碎裂的衛星。

cassini1.gif (32688 個位元組)目前唯一航向土星的太空船 - 卡西尼號 (Cassini spacecraft),卡西尼號於1997年10月15日發射升空, 預計抵達土星的時間是西元 2004。 卡西尼號將航行到離太陽 1,400公里的土星系統,我們期待它能讓我們更了解土星及其衛星泰坦。(它的位置)



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  1. 主要含氫和氦的大氣層
  2. 液態氫的外地函且融入大氣層
  3. 液態金屬氫的內地函厚約15000公里
  4. 石質與冰的核心直徑約30000公里,核心溫度約為攝氏15000度

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  1. 平流層
  2. 對流層
  3. 氨晶的薄雲
  4. 氨晶的自雲
  5. 硫化氫氨晶的濃橙色雲
  6. 水冰與水氣的藍雲


大氣組成:

94%的氫,6%的氦,微量的氨、甲烷與水氣

 

土星的環

   土星外觀的最大特徵是環繞於赤道上空的環。包括較明亮的A和B環,以及較暗的C環。土星環的主要部分是在離雲頂七千公里之外七萬四千公里寬方的帶狀區域上,這個環可分為幾部分,由內側向外依次為D環、C環、B環、A環、F環、G環、E環。這些環都有各自的自轉周期,而且還可進一步細分成數千條寬度更狹窄的同心圓狀環。在B環與其外側的A環之間有個黑暗空隙,這個空隙以發現者的名字而命名為卡西尼環縫(Cassinis  division)。ringsfl.jpg (129826 個位元組)
   土星環是由冰粒構成的,這些冰粒的大小從直徑不滿一微米的冰塵到直徑達十公尺的冰塊都有,也有可能是由冰裹著岩石狀的微粒,而且這些環還可從構成環的冰之密度予以區別。土星的光環特別的薄,僅管它們的直徑有250,000公里甚至更大,但是它們最多只有1.5公里厚。而且稀疏的散布著。

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  土星與木星、天王星一樣都擁有許多衛星,至目前為止所發現的衛星數共有十八個。其中,有十一個是直徑在三百公里以下的小衛星,有六個是直徑在四百至一千五百公里之間的中型衛星,剩下的一個是直徑五千一佰五十公里的泰坦大衛星。
    在土星的衛星當中,最內側的六個都是小衛星,可能原本是大顆冰天體的破片,而它們與土星的彼此有著密切的關係,受至衛星的重力,這此環因此相互固定,因此被稱為「牧羊人衛星」
    最外側的費伯(Phoebe)衛星,公轉方向和其他衛星相反,可能是被土星的重力所捕捉的小行星。
泰坦(Titan)衛星是太陽系中唯一擁有濃密大氣的衛星(大氣濃度約為地球的1.5倍),大氣的主要成分為氮,並含有甲烷、氬等氣體。由於己確定其中也含有有機物,因此推測泰坦衛星上可能有生物存在。整個泰坦(Titan)衛星都被一層橙色的霧所籠罩,這層霧的高度約為一百七十公里。這層霧可能是由甲烷及大氣中的另一種成分受陽光照射所產生光化學反應而成的。而其它的土星的衛星之主要成分大多是冰及岩石。

「牧羊人衛星」指能給環帶以力學影響,保護光環使之不致破裂四散的衛星,其作用又像牧羊人管理羊群那般、因此取名為牧羊衛星。

前往a-new.gif (1948 個位元組)泰坦(Titan)

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土星最大衛星土衛六(Titan),有可能是孕育生物的星球 土星第三大的衛星(Iapetus)黑色的部分是火山熔岩流入低地。 土衛二(Enceladus) 有著大塤石坑的土衛一(Mimas)


 

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土星及Rhea和Dione
太空總署的航海家2號在1981年7月21日所拍的土星的照片,當這太空船己離土星3億3百9十萬 公里遠時.航海家1981年8月25日最靠近土星.(Courtesy NASA/JPL)
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土星和它的二顆月亮,Tethys和Dione是由航海家隔1億3百萬公里距離所拍攝,土星三個明亮環的陰影投在這片雲頂端之上.日期是1980年11月3日(Courtesy NASA/JPL)
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土星環

壯麗的行星環系統 是非常廣闊,幾乎是分布在如地球和月球之間這麼大的空間中。雖然他們看起來像是實心的,但是實際上土星環是由具有獨立軌道的冰晶與從沙粒般到穀倉大小般的岩石所組成的。

(Credit: Calvin J. Hamilton)

 

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奇妙的F環,它好像是3條線糾纏在一起的環,而它可能是被普羅米修斯(Prometheus)及潘朵拉(Pamdora)這2顆衛星夾住的形狀存在著,也因這2顆衛星的存在而讓F環維持著,並加上衛星的重力作用而造出這種不可思議的纏繞形狀的。
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哈伯望遠鏡所拍的土星及右圖是較寫實的顏色。。9829w.jpg (31367 個位元組)
sataurora.jpg (213808 個位元組) 這張影像是由哈柏太空望遠鏡的 STIS儀器所拍攝的,它顯現出另一個環繞土星的環 - 紫外線的極光 (aurora)環繞著土星的兩極。 土星的極光位於 1,000英里高空的雲端上,這些土星上的極光和地球上的極光非常相像。 太陽風 (Solar Wind)裡的高能帶電粒子,會沿著行星的磁場,向它的南北兩極掉落, 在那裡這些高能帶電粒子與大氣的氣體發生作用。 隨著土星極光的起落,研究人員可以探索土星的大氣及磁場。 這張假色圖中紅色的部份是氫原子所發出來的光,而較密集的白色區域是由氫分子所發出來的。

 

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從距離太陽14億遠處這樣一個有利的位置,旅行家1號回頭向內太陽系觀看,紀錄下來這張土星夜晚的景象。這張照片是在1980年11月16日所拍攝的,四天之後這艄太空船就飛越這顆充滿氣體的巨型行星--土星。圖中新月型的行星所造成的影子覆蓋了他的亮環,而且右方的半透明亮環也在土星的雲頂留下明顯的陰影。由於地球比土星更靠近太陽,所以在地球上的望遠鏡只能看到土星的亮邊而無法拍攝得到與這張類似的照片。

 

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這張影像是由三張拍攝於1998年的影像所合成的,其顯示出這個具有可愛光環的行星所反射的紅外線光。不同的顏色表示雲層高度及成分的變化,一般認為,這些雲層是由阿摩尼亞冰晶所構成。
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土星的衛星及土星環的構造

(Courtesy Dave Seal, JPL)

 

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這是一 張土星家族的想像圖,Dione 在圖中最前端, 土星從被後升起, Epimetheus (左上) and Rhea 在土星環的左邊. 而在土星環的右下分別是 Enceladus, Mimas, Tethys, and Iapetus (右底). Titan 在右上方.(Courtesy NASA/JPL) 

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質量(地球=1) 95.18
體積(地球=1) 744
平均密度 0.69 gm/cm
赤道表面重力(地球=1) 1.1
直徑 120,536公里
軸傾斜(度) 26.7
軌道傾斜(度) 2.94
公轉 29.46地球年
自轉 10.67地球時
表面平均溫度(攝氏) -180
衛星數 18
平均距離太陽(百萬公里) 1,427

 

衛星 軌道長半徑(km) 質量
(kg)
赤道半徑
(km)
發現者 時間
 Pan 133,583 ? 9.655 M. Showalter 1990
 Atlas 137,640 ? 20x15 R. Terrile 1980
 Prometheus 139,350 2.7e+17 72.5x42.5x32.5 S. Collins 1980
 Pandora 141,700 2.2e+17 57x42x31 S. Collins 1980
 Epimetheus 151,422 5.6e+17 72x54x49 R. Walker 1966
 Janus 151,472 2.01e+18 98x96x75 A. Dollfus 1966
 Mimas 185,520 3.80e+19 196 W. Herschel 1789
 Enceladus 238,020 8.40e+19 250 W. Herschel 1789
 Tethys 294,660 7.55e+20 530 G. Cassini 1684
 Telesto 294,660 ? 17x14x13 B. Smith 1980
 Calypso 294,660 ? 17x11x11 B. Smith 1980
 Dione 377,400 1.05e+21 560 G. Cassini 1684
 Helene 377,400 ? 18x16x15 Laques-Lecacheux 1980
 Rhea 527,040 2.49e+21 765 G. Cassini 1672
 Titan 1,221,850 1.35e+23 2,575 C. Huygens 1655
 Hyperion 1,481,000 1.77e+19 205x130x110 W. Bond 1848
 Iapetus 3,561,300 1.88e+21 730 G. Cassini 1671
 Phoebe 12,952,000 4.0e+18 110 W. Pickering 1898

 

土星環

光環 距離(公里) 寬度(公里) 厚度(公里) 質量(公斤) 反照率
D 67,000 km 7,500 km ? ? ?
C 74,500 km 17,500 km ? 1.1x10^18 kg 0.25
Maxwell Gap 87,500 km 270 km
B 92,000 km 25,500 km 0.1-1 km 2.8x10^19 kg 0.65
Cassini Div 117,500 km 4,700 km ? 5.7x10^17 kg 0.30
A 122,200 km 14,600 km 0.1-1 km 6.2x10^18 kg 0.60
Encke gap 133,570 km 325 km
Keeler gap 136,530 km 35 km
F 140,210 km 30-500 km ? ? ?
G 165,800 km 8,000 km 100-1000 km 6-23x10^6 kg ?
E 180,000 km 300,000 km 1,000 km ? ?