天象知識 土星的構成相關知識

[正文]天象知識 土星的構成相關知識

　　每一個星體構成的特征都不一樣。今天我們來聊聊土星的構成的天文現象知識，土星是太陽系九大行星之一，那麼大家知道土星的構造是怎樣的嗎？一起和星座知識一起來看看吧！

　　形狀
　　土星是扁球形的，它的赤道直徑有12萬公裏，是地球的9.5倍， 兩極半徑與赤道半徑之比爲0.912，赤道半徑與兩極半徑相差的部分幾乎等于地球半徑。土星質量是地球的95.18倍，體積是地球的730倍。雖然體積龐大，但密度卻很小，每立方厘米只有0.7克。

　　土星內部也與木星相似，有一個岩石構成的核心。核的外面是5000公裏厚的冰層和8000公裏的金屬氫組成的殼層，最外面被色彩斑斓的雲帶包圍著。土星的大氣運動比較平靜，表面溫度很低，約爲零下140攝氏度。

　　土星以平均每秒9.64公裏的速度斜著身子繞太陽公轉，其軌道半徑約爲14億公裏，公轉速度較慢，繞太陽一周需29.5年，可是它的自轉很快，赤道上的自轉周期是10小時14分鍾。

　　土星的美麗光環是由無數個小塊物體組成的，它們在土星赤道面上繞土星旋轉。土星還是太陽系中衛星數目最多的一顆行星，周圍有許多大大小小的衛星緊緊圍繞著它旋轉，就象一個小家族。到目前爲止，總共發現了23顆。土星衛星的形態各種各樣，五花八門，使天文學家們對它們産生了極大的興趣。最著名的“土衛六”上有大氣，是目前發現的太陽系衛星中，唯一有大氣存在的天體。

　　構造
　　內部構造
　　雖然只有少量的直接資料，但土星的內部結構仍被認爲與木星相似，即有一個被氫和氦包圍著的小核心。岩石核心的構成與地球相似但密度更高。在核心之上，有更厚的液體金屬氫層，然後是數層的液態氫和氦層，在最外層是厚達1000 公裏的大氣層，也存在著各種型態冰的蹤迹。估計核心區域的質量大約是地球質量的9-22倍。土星有非常熱的內部，核心的溫度高達11700 ℃，並且輻射至太空中的能量是它接受來自太陽的能量的2.5倍。大部分能量是由緩慢的重力壓縮（克赫曆程）産生，但這還不能充分解釋土星的熱能製造過程。額外的熱能可能由另一種機製産生，在土星內部深處，液態氦的液滴如雨般穿過較輕的氫，在此過程中不斷地通過摩擦而産生熱。

　　大氣層
　　土星外圍的大氣層包括96.3%的氫和3.25%的氦，可以偵測到的氣體還有氨、乙炔、乙烷、磷化氫和甲烷。上層的雲由氨的冰晶組成，較低層的雲則由硫化氫铵（nh?sh）或水組成。相對于太陽所含有的豐富的氦，土星大氣層中氦的豐盈度明顯低得多。對于比氦重的元素的含量，如今所知不甚精確；但如果假設與太陽系形成時的原始豐盈度是相當的，則可估算出這些元素的總質量是地球質量的19-31倍，而且大部分都存在于土星的核心區域。

　　雲層
　　土星的上層大氣與木星相似，同樣都有著一些條紋；但土星的條紋比較暗淡，並且赤道附近的條紋也比較寬。從底部延展至大約10公裏高處，是由水冰構成的層次，溫度大約是-23 ℃。在這之後是硫化氫氨冰的層次，延伸出另外的50公裏，溫度大約在-93 ℃，在這之上是80公裏的氨冰雲，溫度大約是-153 ℃。接近頂部，在雲層之上200-270千米是可以看見的雲層頂端，由數層氫和氦構成的大氣層。 土星的風速是太陽系中最高的，航海家計劃的數據顯示土星的東風最高可達500m/s（1800公裏/時）。直到航海家探測器飛越土星，比較纖細的條紋才被觀測到。然而從那之後，地基望遠鏡也被改善到在通常情況下都能夠觀察到土星的這些細紋。

　　土星的大氣層通常都很平靜，偶爾會出現一些持續較長時間的長圓形特征，以及其他在木星上常常出現的特征。1990年，哈柏太空望遠鏡在土星的赤道附近觀察到一朵極大的白雲，是在航海家與土星遭遇時未曾看見的，在1994年又觀察到另一朵較小的白雲風暴。1990年的白雲是大白斑的一個例子，這是在每一個土星年（大約30個地球年），當土星北半球夏至的時候所發生的獨特但短期的現象。之前的大白斑分別出現在1876、1903、1933和1960年，並且以1933年的最爲著名。如果這個周期能夠持續，下一場大風暴將在大約2020年發生。

　　磁層
　　主條目：土星磁層，土星有一個簡單的具有對稱形狀的內在磁場，一個磁偶極子。磁場在赤道的強度爲0.2 高斯（20 μt），大約是木星磁場的20分之一，比地球的磁場微弱一點；由于強度遠比木星的微弱，因此土星的磁層僅延伸至土衛六軌道之外。磁層産生的原因很有可能與木星相似——由金屬氫層（被稱爲“金屬氫發電機”）中的電流引起。與其他的行星一樣，土星磁層會受到來自太陽的太陽風內的帶電微粒影響而産生偏轉。衛星土衛六的軌道位于土星磁層的外圍，並且土衛六的大氣層外層中的帶電粒子提供了等離子體。