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土星

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  (英文Saturn,拉丁文Saturnus),是太阳系八大行星之一,距日距离(由近到远)第6位。质量、直径仅次于木星,并与木星同属气态巨行星。欧洲古代(古希腊)称为克洛诺斯(Cronian),古代中国也叫镇星或填星。
  主要由氢组成,还有少量的氦与微量元素,内部的核心包括岩石和冰,外围由数层金属氢和气体包裹着。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。的风速高达1800公里/时,明显的比木星上的风速快。的行星磁场强度介于地球和更强的木星之间。
  有一个显著的行星环(可以通过望远镜直接观测),主要的成分是冰的微粒和较少数的岩石残骸以及尘土。已经确认发现的的卫星总共有82颗。其中,土卫六是系统中最大和太阳系中第二大的卫星(半径2575Km)(太阳系最大的卫星是木星的木卫三,半径2631Km)。
  2016年8月24日出现罕见的三星一线天文现象。美丽的、距离地球最近的外行星火星和天蝎座最亮恒星“心宿二”,三者依次连成一条直线。
  中文名称
  英文名Saturn,Cronian
  视星等-0.4~1.3
  分类行星、气态巨行星、类木行星
  自转周期10.546h
  质量5.6846×10^26kg
  平均密度0.687g/cm³
  直径120540km
  距地距离1277,340,000~1,576,540,000km
  表面温度-191.15℃~-130.15℃
  公转周期29.458年
  逃逸速度35.49km/s
  半径1,433,449,370km
  别称镇星
  反照率0.57
  离心率0.055723219
  平近点角320.346750°
  轨道倾角2.485240°
  升交点经度113.642811°
  平均公转速度9.69km/s
  黄赤交角26.73°
  卫星数量62
  近日点幅角336.013862°
  大气层组成氢、氦、甲烷、氨、重氢、乙烷
  最大卫星土卫六(半径2575㎞)
  云层温度-180℃
  近日点1,353,572,956km
  远日点1,513,325,783km
  赤道半径60268±4km
  极半径54364±10km
  扁率0.09796±0.00018
  表面重力0.914g
  半长轴1,433,449,370km
  收起
  基本参数
  轨道半径(百万公里):1427.0
  
  
  公转的恒星周期(日):10759.5
  公转的会合周期(日):378
  轨道偏心率:0.056
  轨道倾角(度):2.5
  升交点黄经(度):113.3
  近日点黄经(度):92.3
  平均轨道速度(公里):9.64
  赤道半径(公里):60330
  扁率:0.102
  质量(地球质量=1):95.18
  北极风暴
  北极风暴
  密度(克/立方厘米):0.70
  赤道引力(地球=1):1.08
  逃逸速度(公里/秒):35.6
  黄赤交角(度):26.73
  反照率:0.57
  卫星数(已确认):62
  自转周期:10小时36分。(10.6小时)
  公转周期为:10759.5天(相当于29.5767个地球年)
  视星等:-0.4~1.3(视与地球距离和光环倾斜角度)
  和环间一片空无
  和环间一片空无
  近日距:1,353,572,956千米(9.04807635AU)
  远日距:1,513,325,783千米(10.11595804AU)
  表面积:4.5715×10¹⁰千米²
  平均日距:1,429,400,000千米(约9.54AU)
  质量:5.688×10²⁶千克(约95.18个地球质量)
  表面重力加速度:12.5米/秒²
  星体构造
  内部构造
  
  
  虽然只有少量的直接资料,但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小核心。岩石核心的构成与地球相似但密度更高。在核心之上,有更厚的液体金属氢层,然后是数层的液态氢和氦层,在最外层是厚达1,000公里的大气层,也存在着各种型态冰的踪迹。估计核心区域的质量大约是地球质量的9-22倍。有非常热的内部,核心的温度高达11700℃,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(克赫历程)产生,但这还不能充分解释的热能制造过程。额外的热能可能由另一种机制产生:在内部深处,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。
  大气层
  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(NH₄SH)或水组成。相对于太阳所含有的丰富的氦,大气层中氦的丰盈度明显低得多。
  对于比氦重的元素的含量,如今所知不甚精确;但如果假设与太阳系形成时的原始丰盈度是相当的,则可估算出这些元素的总质量是地球质量的19-31倍,而且大部分都存在于的核心区域。
  云层
  卡西尼号拍独特六边形气候系统
  卡西尼号拍独特六边形气候系统
  的上层大气与木星相似(在相同定义的前提下),同样都有着一些条纹;但的条纹比较暗淡,并且赤道附近的条纹也比较宽。从底部延展至大约10公里高处,是由水冰构成的层次,温度大约是-23℃。在这之后是硫化氢氨冰的层次,延伸出另外的50公里,温度大约在-93℃,在这之上是80公里的氨冰云,温度大约是-153℃。接近顶部,在云层之上200-270千米是可以看见的云层顶端,由数层氢和氦构成的大气层。的风速是太阳系中最高的,航海家计划的数据显示的东风最高可达500m/s(1,800公里/时)。直到航海家探测器飞越,比较纤细的条纹才被观测到。然而从那之后,地基望远镜也被改善到在通常情况下都能够观察到的这些细纹。
  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。1990年,哈勃太空望远镜在的赤道附近观察到一朵极大的白云,是在航海家与遭遇时未曾看见的,在1994年又观察到另一朵较小的白云风暴。1990年的白云是大白斑的一个例子,这是在每一个年(大约30个地球年),当北半球夏至的时候所发生的独特但短期的现象。之前的大白斑分别出现在1876、1903、1933和1960年,并且以1933年的最为著名。如果这个周期能够持续,下一场大风暴将在大约2020年发生。
  来自卡西尼号太空船的最新图像显示,的北半球呈现与天王星相似的明亮蓝色(见下图)。这种蓝色非常可能是由瑞利散射造成的,但因为当时环遮蔽住了北半球,因此从地球上无法看见这种蓝色。
  风暴
  天文学家通过分析红外线影像发现有一个“温暖”的极地漩涡,这种特征在太阳系内是独一无二的。天文学家认为这个点是上温度最高的点,上其他各处的温度是-185℃,而该漩涡处的温度则高达-122℃。
  在航海家1号的影像中最先被注意到的是一个长期出现在78°N附近,围绕着北极的六边形漩涡。不同于北极,哈勃太空望远镜所拍摄到的南极区影像有明显的“喷射气流”,但没有强烈的极区漩涡,也没有“六边形的驻波”。但是,NASA报告卡西尼号在2006年11月观测到一个位于南极像飓风的风暴,有着清晰的眼壁。这是很值得注意的观测报告,因为在过去除了地球之外,没有在任何的行星上观测到眼壁云(包括伽利略号太空船在木星的大红斑上都未能发现眼壁云)。
  在北极的六边形中每一边的直线长度大约是13800公里,整个结构以10h39m24s自转,与行星的无线电波辐射周期一样,这也被认为是内部的自转周期。这个六边形结构像大气层中可见的其他云彩一样,在经度上没有移动。
  这个现象的规律性的起源仍在猜测之中,多数的天文学家认为是在大气层中某种形式的驻波,但是六边形也许是一种新型态的极光。在实验室的流体转动桶内已经模拟出了多边型结构。
  从六角风暴辨一天的时长
  北极点的上方存在着和木星表面的大红斑一样令人着迷的景象——因为一个特殊的急流而持续存在的六角形风暴。上一天的时间很短暂,2013,行星科学家认为,六角形风暴的循环能基本准确地反映出一天的时长:10小时39分23秒。与其他的气体巨星一样,缺少坚实的地表,因此科学家无法利用其地表测量它的自转周期。此外,表层大气在赤道附近的运动速度也比其在极点附近的运动速度快。
  许多行星科学家利用磁场释放出的无线电推算天体的自转周期,因为科学家假设这些无线电是从星球的深层内部释放出来的,那里的自转周期更加稳定。然而,对于而言,这种推测方法遇到了阻碍:从南北半球释放出的无线电有15分钟左右的时间差。
  相对而言,六角形风暴的循环更加稳定,因此可以作为推断自转周期的一个关键因素。研究者将卡西尼号探测器拍摄到的时间跨度为5年半的图像结合在一起加以分析,发现六角形风暴的循环周期几乎不会发生变化。这一发现暗示:可蔓延数百公里的六角形风暴与星球的内部关系密切,因此它是真实自转速度的一个有效标示。
  磁层
  主条目:磁层
  有一个简单的具有对称形状的内在磁场——一个磁偶极子。磁场在赤道的强度为0.2高斯(20µT),大约是木星磁场的20分之一,比地球的磁场微弱一点;由于强度远比木星的微弱,因此的磁层仅延伸至土卫六轨道之外。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,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。卫星土卫六的轨道位于磁层的外围,并且土卫六的大气层外层中的带电粒子提供了等离子体。
  地貌环境
  表面也有沿赤道伸展的条纹带,表面被云层覆盖。
  与地球的轨道关系
  与地球的轨道关系
  通过天文望远镜,我们可以看到表面也有一些明暗交替的带纹平行于它的赤道面,带纹有时也会出现亮斑、暗斑或白斑。白斑的出现不很稳定,最著名的白斑于1933年8月被英国天文爱好者W·T·海用小型天文望远镜发现此白斑位于赤道区,蛋形,长度达直径的1/5。以后这块白斑逐渐扩大,几乎蔓延到的整个赤道带。。
  极地附近呈绿色,是整个表面最暗的区域。根据红外观测得知云顶温度为-170℃,比木星低50℃。表面的温度约为-140℃。
  由于这颗行星表面温度较低而逃逸速度又大(35.6公里/秒),使保留着几十亿年前它形成时所拥有的全部氢和氦。因此,科学家认为,研究的成分就等于研究太阳系形成初期的原始成分,这对于了解太阳内部活动及其演化有很大帮助。一般认为的化学组成像木星,不过氢的含量较少。上甲烷含量比木星多,氨的含量则比木星少。
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