土星,太阳系八大行星之一,由内到外,土星到太阳的距离排在第六位。它是我们肉眼所能及的最远的行星。我国古代先贤因其观测起来像土壤的颜色,所以用五行中的“土”为其命名。在西方,它是农业之神萨图恩的化身,英语“星期六(Saturday)”就是以“土星(Saturn)”为词根的。
当人类进入航天时代后,不再满足于只用望远镜远观这颗神秘的巨大星球。1979年,美国的先驱者11号探测器抵达土星,成为第一个造访土星的人造探测器。大约一年后,它的后继者旅行者一号、二号探测器先后拜访了土星系统。迄今为止,最宏大的土星探测计划——“卡西尼”,这项工程的总耗资将超过30亿美元。1997年10月,重达6吨多的卡西尼号土星探测器被顺利送入茫茫太空,开启了6年又8个月的星辰之旅。2017年9月,卡西尼号超额完成了自己的使命,受控坠入土星大气层,化为无数闪耀的碎片,结束了自己近二十年的辉煌征程,与土星融为一体。
在科学家不懈的探索下,现在人们对土星已有了基本的了解。土星与木星一样,是一颗气态巨行星,主要由氢和少量的氦与其他元素组成。若要按资排位,它能坐上太阳系第三大天体的宝座,仅次于太阳和木星。土星距离太阳大约15亿公里(10个天文单位),土星的直径大约有11.6万千米,体积约相当于750个地球,土星的质量约为5.69*10^26千克,仅是地球的95倍。由此可见,土星的密度非常低,只有0.687 g/cm³,若把土星放到水里,它能漂浮起来。
土星的内部结构与木星类似,土星拥有一个由岩石与冰组成的密实核心,接下来往外,因为土星内部强大的压力,氢变成了金属氢包裹着核心,再往外,随着压力逐渐减小,是数层液氢(氦)海洋,最外层是最直观的厚达上千公里的大气层。
土星绕太阳公转一圈需要29.4年,自转却仅需10小时33分,过快的自转速度使得土星大气层风暴肆掠,亦使得土星看上去成扁球体。土星发生过太阳系内最高的风眼墙,以及持续时间最长的闪电雷暴。众所周知,木星有一个巨大的风暴眼——大红斑。同属气态巨行星的土星也有一个超级风暴眼,比大红斑还震撼,而且是呈六角形。它的每一条边的直线长度大约是1.4万千米,纵深100多公里,六角形风暴涡旋至少可容纳下4个地球。六角涡旋里的风暴以最高360千米/时的速度向四周流动。
六角形风暴眼出现在土星的北极,在上世纪80年代,旅行者号的探测下初露端倪。直到21世纪初,卡西尼号的到访,才最终得以确定。为何风暴眼会在土星呈现出六角形?这给遥远的土星更增添了几分神秘?科学家经过三十年的跟踪研究,借助先进的电脑3D建模技术,终于揭开了谜团。土星这个气态巨行星外层的深层热对流,可以自发地产生巨大的极地气旋、激烈的交替带状流和高纬度东向喷流。然而,巨大涡旋形式存在的自组织湍流挤压了东向喷流,进而形成了六角形的气流结构。
诚然,或许上文介绍的土星概况,您根本不感兴趣。提到土星的最显著特点,人们当然想到它那独一无二的光环。但您知道吗?其实,星环并不是土星独有的,天王星、海王星等也拥有星环。土星的星环为什么每隔15年就会“消失”一次?土星还是太阳系中,拥有卫星最多的行星。其中,土星最著名的卫星,有“原始小地球”之称的土卫六(泰坦星)究竟孕育出了生命吗?
我们下次再聊。
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