专栏名称: 宇宙解码
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太阳系中最奇怪的行星——土星

宇宙解码  · 公众号  · 科学  · 2024-11-23 18:21

正文

    土星是肉眼可见的距离地球最远的一颗行星,也是1781年之前所发现的最后一颗行星。土星是一颗气态行星,与木星、天王星和海王星一样,属于类木行星。太阳系内的八大行星,四颗是固态(类地)行星,四颗是气态(类木)行星。固态行星都有稳定的岩石、土壤表面,以地球为代表。


    气态行星的表面都包裹着浓厚的大气,但其内核也是岩石类或金属类的核心,周围再包裹着厚厚的液态气体或固态气体。比如海王星,它的表面就是以固态甲烷为主。这是因为,气态行星远离太阳,得到的太阳热量有限,因此温度极低,在极端低温下,大气都被冻成固态。


土星


    土星比地球大得多,它半径6万多公里,几乎是地球的10倍,表面温度零下139℃,非常寒冷。土星自转速度很快,每10小时33分就自转一圈,时速达37000公里,即每秒10.3公里。公转周期29.5年,公转速度每秒9690米。土星公转是一个椭圆形的轨道,这个椭圆形轨道的直径约10个天文单位,也就是约15亿公里,那么换算下来土星绕太阳一圈共绕行了约60亿公里左右。


土星及美丽的土星环


    土星的密度为0.687克/CM²,虽然远小于地球,但由于其个头比地球大得多,所以土星的质量很大,为5683万亿亿吨,比地球重了约95倍。土星高速自转,而自身密度又低,加之没有岩石表面,所以在漫长的自转岁月中,土星呈现出一个扁球体的模样,就是赤道半径大于极半径,二者相差10%。我们知道,宇宙中的天体没有完美的圆球形,太阳系中的星球也不例外,比如地球就是个扁球体,但大家都没有土星扁得那么厉害。土星也是太阳系中仅有的一颗密度低于水的行星。虽然如此,土星和木星也占据了太阳系中除太阳外所有质量的92%,什么意思呢?就是那除去太阳99.86%外,剩余那0.14%中的92%。


普通望远镜观测到的土星,环清晰可见


    换句话说,太阳系中太阳占99.86,剩余的所有行星、矮行星、小行星、卫星、彗星、流星、宇宙尘埃等所有大小天体,占据剩下的0.14,而在这0.14中,木星和土星又占据绝对大头,为92%。太阳系中,除去太阳外,木星和土星就是绝对的王者了。


“惠更斯”号探测器拍摄到的土星照片


    其实,气态行星并非都是大气,其内核还是由碳酸钙之类的岩石和液态金属组成,土星也是,它从外至里依次是大气层、氢氦外层、液态氢、金属氢,土星的内核是高温高压下的滚烫的岩浆状态,成分与地球内核类似,但温度和压强远大与地球。根据计算,土星的内核温度高达11700℃,它接收到的太阳热量只是其内部辐射热量的四分之一。太阳系外层的诸多行星都有这个现象,例如冥王星,它距离太阳很远,能接收到的太阳热量微乎其微,但它表面的温度比内侧的海王星还高,虽然也是零下200多度,但比海王星高出不少,原因就是其内部往外辐射热量。但土星与众不同的是,土星从内部辐射出来的热量最大,比其接收到的太阳热量多四倍,这是非常罕见的。


真实的土星表面


    土星最大的特色,还是它拥有一个美丽的环——土星环。土星环位于土星赤道面上,既壮观又美丽。从地球上观测,土星环有5个,三个亮环,两个暗环,分别为:A、B、C、D、E环,这些环实际上又宽又大,如B环,其内半径91500公里,外半径116500公里,宽25000公里,能并排放入两个地球。A环和B环之间还有4800公里的缝隙。实际上,再远点,还有F环和G环。土星的这些环,其实都是环绕其运行的无数个小卫星、碎石块、冰块及尘埃等物质。土星环平面内有几百到几千条各种各样的环,它们什么形状都有,千奇百怪,残缺不全,有锯齿状的、呈辐射状的、粗麻绳状的等等。其实,土星稍远的外围,还存在着一个巨大的暗环,只有探测器近距离才能发现。这个环内侧距离土星600万公里,宽度1200万公里,能容纳10亿个地球。


太阳系八大行星大小对比


    土星还拥有最多的卫星,截止2019年,已经发现了82颗。证据表明,土星环内还有无数个小卫星,有的直径只有几十到几百米,通常情况下,这么小的石块、碎冰是不被看做是卫星的。土星究竟有多少卫星,目前还没有定论,随着观测技术的提高,土星的卫星数量还会增加。仅以目前的82颗来算,土星就成为太阳系中拥有卫星最多的行星。


土卫六


    土星最大的卫星是——土卫六,也就是泰坦星。土卫六直径5150公里,大于水星和月球。它是除月球和木卫三外,人类发现的第一颗卫星,也是太阳系内第二大的卫星(仅次于木卫三)。土卫六是目前已知的最可能拥有生命的星球。各种探测都表明,土卫六是人类未来理想的移民家园,它比火星更适合人类改造。唯一的缺点是遥远,但远也不是坏事。再过50亿年后,太阳将耗尽它的能量,退出主序星行列,变成一颗红巨星,不再发光发热,到那时,太阳体积膨胀,引力大大增强,位于太阳系内侧的所有天体将被太阳无情地吸过去,与太阳融为一体,地球当然也不例外。而土卫六远离太阳,能逃过这个厄运。


左是土卫六的地表,右是地球的地表


    综上,太阳系八大行星中,数土星最奇怪,就凭一个美丽的环,土星就可以傲视其他行星。而其卫星泰坦,则更是一个令土星引以为傲的存在。土星是密度最小的行星,拥有卫星最多的行星,发生过最高风眼墙的行星,土星环也是太阳系内最大的环。


土卫六表面上的海洋


    最后说一下,土星上并没有土,同理,火星上也没有火,水星上更没有一滴水,木星上也没有树木,金星上也没有金子。而地球上的地,却少的可怜,严格来说,地球才是名副其实的水星。地球妥妥是一颗大水球,广袤的海洋,面积高达3.7亿平方公里,从太空中看地球,就是一颗蓝色的弹珠。那金、木、水、火、土五个行星,名字是如何来的呢?


地月系


    那是我国古代人按阴阳五行八卦学说来命的名,古代人凭肉眼能观测的地球外的天体,就金木水火土这5颗行星,于是就对号入座,五大行星就出炉了。怎么对的号入座?看看这五大行星的外表就明白了!


土卫六的真实地表


    地球——人类自己居住的地方,脚下就是坚实的土地,自然就叫地球了。至于浩瀚无垠的海洋,古代人可不知道,也无法远洋,更无法飞到太空中去远观看地球。古代人甚至认为大地是方方正正的,是一个平面,天空是一个大罩子罩在大地上。


水星


    水星——古代人观测到水星运动飞快,具有快速流动性,而水是流动的液体,于是就给水星起名叫水星。水星距离太阳最近,被太阳的光芒所掩盖,若隐若现的,很难看到它,但在黎明或黄昏看到它时,外表很像是水的样子。


木星


    金星——很亮很亮的,又叫启明星或长庚星,它是天空中除月亮之外的最亮的星。古人哪里懂那么多呢!看到它亮,那上面肯定有金子,于是就给它起名叫金星。


金星


    火星——火星呈现橘红色,很像是一个火球,顾名思义,反过来一想,那火这个字非火星莫属了。


火星


    木星——除太阳外最大的一颗星!在阴阳五行八卦中,木是最大的,所以古人就把它叫做木星了。