天象知识 土星的构成相关知识

[正文]天象知识 土星的构成相关知识

　　每一个星体构成的特征都不一样。今天我们来聊聊土星的构成的天文现象知识，土星是太阳系九大行星之一，那么大家知道土星的构造是怎样的吗？一起和星座知识一起来看看吧！

　　形状
　　土星是扁球形的，它的赤道直径有12万公里，是地球的9.5倍， 两极半径与赤道半径之比为0.912，赤道半径与两极半径相差的部分几乎等于地球半径。土星质量是地球的95.18倍，体积是地球的730倍。虽然体积庞大，但密度却很小，每立方厘米只有0.7克。

　　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。到目前为止，总共发现了23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。最着名的“土卫六”上有大气，是目前发现的太阳系卫星中，唯一有大气存在的天体。

　　构造
　　内部构造
　　虽然只有少量的直接资料，但土星的内部结构仍被认为与木星相似，即有一个被氢和氦包围着的小核心。岩石核心的构成与地球相似但密度更高。在核心之上，有更厚的液体金属氢层，然后是数层的液态氢和氦层，在最外层是厚达1000 公里的大气层，也存在着各种型态冰的踪迹。估计核心区域的质量大约是地球质量的9-22倍。土星有非常热的内部，核心的温度高达11700 ℃，并且辐射至太空中的能量是它接受来自太阳的能量的2.5倍。大部分能量是由缓慢的重力压缩（克赫历程）产生，但这还不能充分解释土星的热能制造过程。额外的热能可能由另一种机制产生，在土星内部深处，液态氦的液滴如雨般穿过较轻的氢，在此过程中不断地通过摩擦而产生热。

　　大气层
　　土星外围的大气层包括96.3%的氢和3.25%的氦，可以侦测到的气体还有氨、乙炔、乙烷、磷化氢和甲烷。上层的云由氨的冰晶组成，较低层的云则由硫化氢铵（nh?sh）或水组成。相对于太阳所含有的丰富的氦，土星大气层中氦的丰盈度明显低得多。对于比氦重的元素的含量，如今所知不甚精确；但如果假设与太阳系形成时的原始丰盈度是相当的，则可估算出这些元素的总质量是地球质量的19-31倍，而且大部分都存在于土星的核心区域。

　　云层
　　土星的上层大气与木星相似，同样都有着一些条纹；但土星的条纹比较暗淡，并且赤道附近的条纹也比较宽。从底部延展至大约10公里高处，是由水冰构成的层次，温度大约是-23 ℃。在这之后是硫化氢氨冰的层次，延伸出另外的50公里，温度大约在-93 ℃，在这之上是80公里的氨冰云，温度大约是-153 ℃。接近顶部，在云层之上200-270千米是可以看见的云层顶端，由数层氢和氦构成的大气层。 土星的风速是太阳系中最高的，航海家计划的数据显示土星的东风最高可达500m/s（1800公里/时）。直到航海家探测器飞越土星，比较纤细的条纹才被观测到。然而从那之后，地基望远镜也被改善到在通常情况下都能够观察到土星的这些细纹。

　　土星的大气层通常都很平静，偶尔会出现一些持续较长时间的长圆形特征，以及其他在木星上常常出现的特征。1990年，哈柏太空望远镜在土星的赤道附近观察到一朵极大的白云，是在航海家与土星遭遇时未曾看见的，在1994年又观察到另一朵较小的白云风暴。1990年的白云是大白斑的一个例子，这是在每一个土星年（大约30个地球年），当土星北半球夏至的时候所发生的独特但短期的现象。之前的大白斑分别出现在1876、1903、1933和1960年，并且以1933年的最为着名。如果这个周期能够持续，下一场大风暴将在大约2020年发生。

　　磁层
　　主条目：土星磁层，土星有一个简单的具有对称形状的内在磁场，一个磁偶极子。磁场在赤道的强度为0.2 高斯（20 μt），大约是木星磁场的20分之一，比地球的磁场微弱一点；由于强度远比木星的微弱，因此土星的磁层仅延伸至土卫六轨道之外。磁层产生的原因很有可能与木星相似——由金属氢层（被称为“金属氢发电机”）中的电流引起。与其他的行星一样，土星磁层会受到来自太阳的太阳风内的带电微粒影响而产生偏转。卫星土卫六的轨道位于土星磁层的外围，并且土卫六的大气层外层中的带电粒子提供了等离子体。