土星(卷名：天文学)
Saturn
太阳系九大行星之一，按离太阳由近及远的次序为第六颗。在天文学中，常以符号啗表示。中国古代称土星为填星或镇星。在古代西方，人们用罗马农神萨图努斯（拉丁文为Saturnus）命名。
概况 在1781年发现天王星之前，人们曾认为土星这颗黄色的行星是离太阳最远的行星。在望远镜中，土星有美丽的光环。土星还有较多的卫星，到1978年为止，已发现10个。美国“先驱者”11号探测器在飞过土星附近时，据说又发现了一个新的土星卫星，但尚待证实。
土星在很多方面像木星，但又有不少差别。它与木星同属于巨行星，它的体积是地球的745倍，质量是地球的95.18倍。在太阳系九大行星中，土星的大小和质量仅次于木星，占第二位。它像木星一样被色彩斑烂的云带所缭绕，并被较多的卫星所拱卫。它由于快速自转而呈扁球形，赤道半径约为60，000公里，两极半径与赤道半径之比为 0.912，扁率约为 1/9。土星的平均密度只有0.70克/厘米3，是九大行星中密度最小的。土星的大半径和低密度使其表面的重力加速度和地球表面相近。土星在冲日时（见行星的视运动）的视星等达-0.4等，即它的亮度可与天空中最亮的恒星相比。由于光环的平面与土星轨道面不重合，而且光环平面在绕日运动中方向保持不变，所以从地球上看，光环的视面积便不固定，使土星的视亮度也发生变化。当土星光环有最大视面积时，土星显得亮一些；当视线正好与光环平面重合时，光环便呈现为一条直线，土星就显得暗些。二者之间的亮度大约相差3倍。
自转和公转 土星绕太阳公转的轨道半径约为14亿公里，即稍大于9.5天文单位，它的轨道是偏心率约0.055的椭圆。它同太阳的距离在近日点时和在远日点时相差约1天文单位。土星的轨道面与黄道面的交角约为2°5。土星绕太阳公转的平均速度约为每秒9.64公里，公转一周约29.5年。土星自转很快，而且它的自转角速度随纬度而不同，这种差别比木星还大。赤道上自转周期是10小时14分，纬度60°处为10小时40分。土星的赤道面与轨道面的交角为26°44′。
大气 土星大气以氢、氦为主，并含有甲烷和其他气体，大气中飘浮着由稠密的氨晶体组成的云。从望远镜中看去，这些云像木星的云一样排成彩色的亮带和暗纹，比木星云带规则得多，色彩则不如木星云带那样鲜艳。土星云带以金黄色为主，其余是桔黄色、淡黄色等。极区呈绿色，是整个表面最暗的区域。根据红外观测得知，云顶温度为-170℃，比木星上低50℃。土星表面的温度约为-140℃。土星表面有时会出现白斑，最著名的白斑是1933年8月被英国喜剧演员 W.T.海用小望远镜发现的，这块白斑出现在赤道区，呈蛋形，长度达到土星直径的1/5。以后这个白斑不断地扩大，几乎蔓延到整个赤道带。
由于这颗行星表面温度较低而逃逸速度又大（35.6公里/秒），使土星几乎保留着它形成时所拥有的全部氢和氦。一般认为土星的化学组成像木星，不过氢的含量较少。土星大气中氨和甲烷的光谱证认是天体物理学家维尔特在1932年首先作出的，土星上的甲烷含量比木星多，而氨的含量则比木星少。
“先驱者”11号发现土星有一个由电离氢构成的广延电离层，其高层温度约为1，250K。紫外观测表明，土星极区可能有极光。
内部结构 1937年，维尔特提出关于土星内部结构的模型。这个模型假设土星形成时，起先是土物质和冰物质吸积，继之是气体积聚。根据这样的假设，土星有一个直径20，000公里的岩石核心，占土星质量的15％，核外包围着5，000公里厚的冰壳，再外面是8，000公里厚的金属氢层，金属氢之外是一个广延的分子氢层。这个模型沿用至今。
磁场和辐射带 1973年 4月美国发射的行星际探测器“先驱者”11号已探测到土星的磁场和辐射带。这个探测器经过漫长的航程后，于1979年8、9月间在离土星130万公里处发现了土星磁场。土星磁场十分特殊，磁场图像一条大鲸，有钝鼻、鳞茎状的身躯，两边伸出扇形翅膀，后面拖着长尾。土星磁场的范围比地球磁场的范围大上千倍，但比木星磁场小，也没有木星磁场复杂。和地球、木星、水星的情形不同，土星的磁轴不偏离它的旋转轴。磁心偏离土星核心22.5公里。土星的辐射带强度远不如地球辐射带，更不能同木星的相比。“先驱者”11号在7～8个土星半径内发现了一个区域，在那里，辐射带粒子被强烈吸收。这可能意味着有一个广延的等离子体云绕土星旋转。这个行星际探测器还发现，有几个土星卫星从辐射带中捕获粒子。
1969年，一架飞机在地球大气高层对土星的热辐射作了红外观测，发现土星和木星一样，它辐射出的能量是它从太阳接收到的能量的两倍。这表明土星和木星一样有内在能源。“先驱者”11号的红外探测证实了这一点，测得土星发出的能量是从太阳吸收到的2.5倍。(见彩图)
参考书目
A.F.O'D.Alexander，The Planet Saturn， Macmillan，New York， 1962.