《限制级佣兵》土星[2]

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   形状有锯齿形的,有辐射状的。令科学家迷惑不解的是,有的环好像是由几股细绳松散的搓成的粗绳一样,或者说像姑娘们的发辫那样相互扭结在一起。辐射状的环更是令科学家大开了眼界而又伤透了脑筋,组成环的物质就象车轮那样,步调整齐的绕着土星转,这样岂不要求那些离的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。那么,这是一个什么样的规律在起作用呢?目前仍在探索中。
    美国航空航天局NASA的科学家近日(2009年10月8日新闻)发现土星周围存在一个“隐形”的巨大光环如图,这个光环可以容纳10亿个地球。NASA喷气推进实验室称,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595万公里,宽度约1190万公里。它的直径相当于300倍土星的直径。可容纳10亿个地球。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,仅有零下193℃,但却散发出热辐射。NASA斯皮策太空望远镜正是捕捉到这些热辐射,才发现了这个巨大的光环。
    土星卫星“菲比”的轨道穿越该光环。科学家们认为,光环内的冰和尘埃来自于菲比与彗星的碰撞。光环的发现可能有助于解释关于土星另一卫星土卫八的一个古老而神秘的问题。天文学家卡西尼1671年首次发现土卫八,称这个星球一面黑一面白,就像太极符号一样。新发现的光环旋转轨道与土卫八相反。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。“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。”新光环的发现者之一、马里兰大学专家道格拉斯·汉密尔顿说。
    土星内部也与木星相似,有一个岩石构成的核心。核的外面是5000公里厚的冰层和8000公里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140摄氏度。
    土星以平均每秒9.64公里的速度斜着身子绕太阳公转,其轨道半径约为14亿公里,公转速度较慢,绕太阳一周需29.5年,可是它的自转很快,赤道上的自转周期是10小时14分钟。
    土星的卫星
    土星的美丽光环是由无数个小块物体组成的,它们在土星赤道面上绕土星旋转。土星还是太阳系中卫星数目最多的一颗行星,周围有许多大大小小的卫星紧紧围绕着它旋转,就象一个小家族。近几年随着观测技术的不断提高,大行星卫星的数量急剧攀升,目前已发现的土星卫星就已经超过了60颗。土星卫星的形态各种各样,五花八门,使天文学家们对它们产生了极大的兴趣。最著名的“土卫六”上有大气,是目前发现的太阳系卫星中,唯一有大气存在的卫星。
    土星的卫星至少有18个,其中9个是1900年以前发现的。土卫一到土卫十按距离土星由近到远排列为:土卫十、土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六、土卫七、土卫八、土卫九。土卫十离土星的距离只有159,500公里,仅为土星赤道半径的2.66倍,已接近洛希极限。这些卫星在土星赤道平面附近以近圆轨道绕土星转动。
    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,其中52颗已经有了正式的名称;还有3颗可能是环上尘埃的聚集体而未能确认。许多卫星都非常的小:34颗的直径小于10公里,另外13颗的直径小于50公里,祇有7颗有足够的质量能够以自身的重力达到流体静力平衡,它们与地球的卫星——月球的比较表见下方。
    1980年,当旅行者号探测器飞过土星时,在原有的九颗卫星(土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六、土卫七、土卫八和土卫九)基础上,又发现了八颗新的卫星。但是很难说土星究竟有多少卫星。一些组成土星光环的较大的粒子实际上也许就是小卫星。土星在太阳系中拥有的卫星最多。跟木星卫星不一样,土星卫星不能简单地以成分和密度来归类划分。旅行者号所发现的卫星显示出复杂多样的特征。
    土卫四和土卫五的某些地域非常坑坑洼洼,另一些地方则平坦得多。表面的白色条状表明在这两颗卫星上曾经有水冒出。土星众多卫星中,最令我们感兴趣的是土卫六--太阳系中最大的卫星之一。旅行者号的科学家惊奇地发现,它有一层厚厚的~大气层~--密度比地球大气层高百分之六十。土卫六非常寒冷,表面温度约为零下150℃。在这样的温度条件下,甲烷以气态、液态、固态三种状态同时存在。行星学家克拉克·查普曼这样说道:土卫六上的甲烷可能会象地球上0℃的水。穿过北极的淤泥地带,可隐约见到土卫六的表面景观……由甲烷和氨冰块组成的岩石大多数被埋在一种粘性的油层之下。长时期内来自柏油烟雾的微小尘埃粒子不断聚集……土卫六浓稠的液态甲烷与海洋被甲烷冰雾令人窒息的雾霭所遮挡。极小的土卫一有一个创痕,那是太阳系中最明显的创痕之一。一个巨大的~陨石坑~显示出它曾受过一次几乎将其一分为二的重创。重创之下的这个巨大陨石坑直径约为整个星球的三分之一。它的表面是如此的坑坑洼洼,使得冰层被切成了片片碎块。在它的表面上行走,宛如走在一个巨大的雪锥之上。
    土卫二有一个断层系统以及从未受过陨石冲击的大区域。陆潮受热可能在重建表面的过程中发挥了重大作用。这种活动似乎就发生在最近,这也可以用来解释它的表面为何光彩夺目。土卫二几乎反射所有的光线,其冰冻的表面可能会被来自内部的水不断覆盖。
    土卫八一侧很亮,另一侧很暗。亮的那侧能将大约一半照射到的光反射出去,而另一侧几乎一片黑暗。黑色物质里可能包含着有机碳--生命必需的组成成分之一。
    土卫七看上去象是较大物体的一个碎块。它不规则的形状和极度坑坑洼洼的表面使它看似一个稍大的小行星。这颗卫星的碎片现在可能已进入了土星光环。
    土卫三也是从明显的宇宙暴力之中幸存下来的。一条巨大的沟壑从卫星的一端伸展到另一端。这个长狭谷看起来是由内部力量而引起的。它内部凝固和膨胀的压力使其表面产生裂缝。科学家们无法解释一个至少百分之八十由水冰组成的卫星是如何经受住这样的地质活动的。
    “旅行者号”探测器的探索结果使人们深信那曾经支配了土星早期历史的猛力作用。土星卫星看起来象是无尽爆炸袭击的幸存者。它们明亮的冰封表面受到了无数陨石的创伤。但是这些卫星中有一个与早期的地球非常相似。也许某一天,有着浓厚大气层的土卫六能够进化出顽强的生命。
    卫星距离
    (千米)半径
    (千米)质量
    (千克)发现者发现日期
    土卫十八?
    土卫十五?
    土卫十六
    土卫十七
    土卫十一
    土卫十
    土卫一赫歇耳1789
    土卫二赫歇耳1789
    土卫三卡西尼1684
    土卫十三?
    土卫十四?
    土卫四卡西尼1684
    土卫十二?
    土卫五卡西尼1672
    土卫六惠更斯1655
    土卫七波德1848
    土卫八卡西尼1671
    土卫九
    土星比水轻
    土星和其他行星一样,也围绕太阳在椭圆轨道上运动。土星绕太阳公转的轨道半径约为9.54天文距离单位(约14亿公里)轨道的偏心率为,轨道面与黄道面交角为2°5′,绕太阳公转一周约29.5年,公转平均速度约为9.6公里/秒。土星的自转很快,仅次于木星,其自转角速随纬度而不同,在赤道上自转周期为10小时14分,在纬度60°处为10小时40分。由于快速自转,使得它的形状变扁,是太阳系行星中形状最扁的一个。土星表面也有沿赤道伸展的条纹带,表面为云层所覆盖。
    用天文望远镜观察土星,看到的是一个带光环的天体。土星的赤道半径约为6万公里,其赤道半径与极半径相差5000多公里。体积为地球的740倍,质量为地球的95倍。在太阳系的行星中,土星的质量和大小仅次于木星。平均密度是0.7克/立方厘米,比水的密度还要小。由于土星的密度太小,其表面重力加速度和地球差不多(为地球的1.07)。在土星上,物体要有37公里/秒的速度才能脱离土星,比地球表面的脱离速度大得多,因此土星能把大量的大气束缚住。
    土星有稠密的大气,其大气的主要成分是氢和氦,还有甲烷、氨等。通过天文望远镜,我们可以看到土星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。此白斑位于土星赤道区,呈蛋形,长度达土星直径的1/5。以后这块白斑逐渐扩大,几乎蔓延到土星的整个赤道带。
    为了探测太阳系外围空间的物理情况,1973年4月“先驱者11号”上天,1979年9月1日飞临土星,成为第一个就近探测土星的人造天体。“旅行者”1号、2号在考察完木星后,继续驶向土星,对土星进行考察。完成考察土星的任务后,“旅行者2号”又继续飞向天王星和海王星,对它们进行考察。这些“一身多任”的宇宙飞船,为我们带来了土星的新消息。
    “先驱者11号”飞船于1979年8月、9月在距土星128万公里处发现,土星磁场十分特殊,磁场图很像一条大鲸鱼,其头部圆钝,两边伸出扁形翅,还有粗壮的尾巴。土星磁场的磁轴与其自转轴吻合,磁心偏离土星核心22.5公里。磁场范围比地球的磁场范围大上千倍,但比木星磁场小,也没有木星磁场复杂。
    土星的表面温度为-140℃,支顶温度为-180℃,比木
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