太阳系6土星
土星（英文：Saturn，拉丁文：Saturnus，符号：♄），是太阳系八大行星之一，到太阳的距离排在太阳系第六位。古代中国土星是中国古代人根据五行学说结合肉眼观测到的土星的颜色（黄色）来命名的，亦称之为镇星（常写作填星）。土星的英文名称Saturn来自于罗马神话中的农业之神萨图恩。
土星是气态巨行星，主要由氢组成，还有少量的氦与少量元素，内部的核心包括岩石和冰，外围由数层金属氢和气体包覆着。最外层的大气层在外观上通常情况下都是平淡的，虽然有时会有长时间存在的特征出现。土星的风速高达1800千米/时，风速明显比木星快。土星的行星磁场强度介于地球和更强的木星之间。土星有一个显著的行星环系统，主要的成分是冰的微粒和较少数的岩石残骸以及尘土。2019年确认的土星的卫星有82颗，是八大行星中最多的一个。其中，土卫六是土星系统中最大和太阳系中第二大的卫星，仅次于木卫三，比行星中的水星还要大，并且土卫六是太阳系仅有的拥有明显大气层的卫星。土星自转一周等于10小时33分38秒，大约是地球的半天时长。
中文名
土星
外文名
Saturn
别 名
镇星、填星、瑞星
分 类
行星、气态行星、类木行星
发现者
伽利略
质 量
5.6834✕1026 kg
平均密度
0.687 g/cm³
直 径
116464 km(赤道半径60268千米，极半径54364千米)
表面温度
-139 ℃(134K，1巴压力大气)
逃逸速度
35.49 km/s
反照率
0.342(球面，0.499 几何)
视星等
-0.3 等
绝对星等
11.5 等
自转周期
10小时33分38秒
距地距离
1500000000 km
半长轴
9.5826 天文单位
离心率
0.0565
公转周期
29.4571 年
平近点角
317.020 度
轨道倾角
2.485 度
升交点经度
113.665 度
近日点
9.0412 天文单位
远日点
10.1238 天文单位
自转倾角
26.73 度
1610年，意大利天文学家伽利略·伽利雷（Galileo di Vincenzo Bonaulti de Galilei）观测到在土星的球状本体旁有奇怪的附属物。1659年，荷兰学者克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）证实这是离开本体的光环。当时观测到土星环有5个（1979年先驱者11号又探测到两个新环）。1675年意大利天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini），发现土星光环中间有一条暗缝（后称卡西尼缝），他还猜测光环是由无数小颗粒构成。两个多世纪后的分光观测证实了他的猜测，但在这二百年间，土星环通常被看作是一个或几个扁平的固体物质盘。直到1856年，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）从理论上论证了土星环是无数个小卫星在土星赤道面上绕土星旋转的物质系统。
土星环位于土星的赤道面上。在空间探测前，从地面观测得知土星环有五个，其中包括三个主环（A环、B环、C环）和两个暗环（D环、E环）。B环宽又亮，它的内侧是C环，外侧是A环。A、B两环之间为宽约4800千米的卡西尼缝，是天文学家卡西尼在1675年发现的，产生环缝的原因是因为光环中有卫星运行，卫星的引力造成的。B环的内半径91500千米，外半径116500千米，宽度25000千米，可以并排安放两个地球。A环的内半径121500千米，外半径137000千米，宽度15500千米。C环很暗，它从B环的内边缘一直延伸到离土星表面只有12000千米处，宽度约19000千米。1969年在C环内侧发现了更暗的D环，它几乎触及土星表面。在A环外侧还有一个E环，由非常稀疏的物质碎片构成，延伸在五六个土星半径以外。1979年9月先驱者11号探测到两个新环——F环和G环。F环很窄，宽度不到800千米，离土星中心的距离为2.33个土星半径，正好在A环的外侧。G环离土星很远，展布在离土星中心大约10～15个土星半径间的广阔地带。先驱者11号还测定了A环、B环、C环和卡西尼缝的位置、宽度，其结果同地面观测相差不大。先驱者11号的紫外辉光观测发现，在土星的可见环周围有巨大的氢云，环本身是氢云的源。
土星外层B环和A环的伪彩色紫外图像
除了A环、B环、C环以外的其他环都很暗弱。土星的赤道面与轨道面的倾角较大，从地球上看，土星呈现出南北方向的摆动，这就造成了土星环形状的周期变化。仔细观测发现，土星环内除卡西尼缝以外，还有若干条缝，它们是质点密度较小的区域，但大多不完整且具有暂时性。只有A环中的恩克缝为永久性，不过，环缝也不完整。科学家认为这些环缝都是土星卫星的引力共振造成的，犹如木星的巨大引力摄动造成小行星带中的柯克伍德缝一样。“先驱者”11号在A环与F环之间发现一个新的环缝，称为“先驱者缝”，还测得恩克缝宽度为392千米。由观测阐明土星环的本质要归功于美国天文学家基勒，他在1895年从土星环的反射光的多普勒频移发现土星环不是固体盘，而是以独立轨道绕土星旋转的大群质点。土星环掩星并没有把被掩的星光完全挡住，这也说明土星环是由分离质点构成的。1972年从土星环反射的雷达回波得知环的质点是直径介于4到30厘米之间的冰块。
卡西尼号拍摄的太阳系中最引人注目的土星环
探测器传回的土星照片让科学家非常吃惊，在近处所看到的土星环，竟然是一大片碎石块和冰块，使人眼花缭乱。它们的直径从几厘米到几十厘米不等，只有少量的超过1米或者更大，土星周围的环平面内有数百条到数千条大小不等，形状各异的环。大部分环是对称地绕土星转的，也有不对称的有完整的、比较完整的、残缺不全的。环的形状有锯齿形的，也有辐射状的。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，组成环的物质就像车轮那样，步调整齐地绕着土星转，要求那些离得越远的碎石块和冰块运动的速度越快。这显然违背了已经掌握的物质运动定律。
美国国家航空航天局（NASA）的科学家于2009年10月8日发现土星周围存在一个“隐形”的巨大光环，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595万千米，宽度约1190万千米它的直径相当于300倍土星的直径。可容纳大约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-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。土卫九的轨道穿越该光环。科学家们认为，光环内的冰和尘埃来自于土卫六与彗星的碰撞。光环的发现可能有助于解释关于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，航天学者一直认为土卫九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。
