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第10章 象征时间的土星

土星运动迟缓,人们把它作为时间和命运的象征,罗马神话中称之为克洛诺斯,他是在推翻父亲之后登上天神宝座的。无论东方还是西方,都把土星与人类密切相关的农业联系在一起,它在天文学中的符号是一把主宰着农业的大镰刀。1781年之前,人们认为土星是离太阳最远的行星,事实并非如此。

土星是一颗液态行星,其直径是地球的9.5倍,质量是地球的95倍,液态表面中含有氢和氦。土星距离太阳142940万千米,公转周期为10759.5天,相当于29.5个地球年,视星等为0.67等。在太阳系的行星中,土星格外引人注目,这主要是由于它带有光环。土星光环如同一顶大草帽,戴在土星的头上,使它显得格外美丽。碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等是土星光环的组成物质,它们排列成一系列的圆圈,绕着土星高速旋转,人类很早就发现了土星的光环。

土星是时间的象征

土星会围绕太阳公转,其公转轨道呈椭圆形,轨道半径为14亿千米,它同太阳的距离在近日点时和在远日点时相差约1.5亿千米。土星上有四季的变化,只是每季的时间比较长,大约要花费七年的时间,因为离太阳遥远,土星上的夏季也十分寒冷,更不用提冬季了。土星绕太阳公转的平均速度约为每秒9.64千米,公转一周约29.5年。土星自转很快,但不同纬度自转的速度却不一样,赤道上自转周期是10小时14分,纬度60度的地方则变成10小时40分,也就是说在土星赤道上,一个昼夜只有10小时14分。

土星和木星有很多相似之处,如它们都是巨行星,它们都由于快速自转呈扁球形。土星的密度非常小,如果把它放在水中,它会浮在水面上,其平均密度仅为0.70克每立方厘米,是九大行星中密度最小者。土星在冲日时会发出亮光,这种光可与天空中最亮的恒星相比。土星的视亮度会发生变化,当土星光环有最大视面积时,土星显得亮些;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。由于光环的平面与土星的轨道面不重合,而且光环平面在绕日运动中方向保持不变,所以我们在地球上看到的土星基本保持不变。

氢和氦是土星大气的主体,除此之外,大气中还含有甲烷和其他气体,它们共同组成了土星云带。从望远镜中看去,土星云带和木星云带相同,它们都是相互平行的条纹,但是土星云带不如木星云带鲜艳,只是比木星云带规则很多。金黄色是土星云带的主要颜色,其余是橘黄色和淡黄色等。土星的表面是流体的,其赤道附近的气流与自转方向相同,速度为500米每秒,比木星上的风力要大得多。土星极地是整个表面最暗的区域,那里的温度也非常低。土星表面有时会出现白斑,1933年8月发现的白斑是最著名的白斑,这块白斑的长度是土星直径的1/5。以后这个白斑不断扩大,几乎蔓延到整个赤道带,在地球上可以观测到这块白斑。

近看规则的土星云带

土星光环的发现经过了漫长的过程,很多科学家们为此付出了辛勤的汗水。1610年,意大利天文学家伽利略在对土星进行观测时,注意到土星的球状本体旁边有奇怪的附属物。1659年,荷兰学者惠更斯认出这是离开本体的光环。1675年,意大利天文学家卡西尼发现土星光环中间有暗缝,后来将其命名为卡西尼环缝,他还猜测这些光环由无数小颗粒构成。两个多世纪后,人类对土星进行了分光观测,卡西尼的猜测得到了证实。土星环以前被认为是扁平的固体物质盘,1856年,人们认为土星环是小卫星在土星赤道上绕土星旋转的物质系统,这一点由英国物理学家麦克斯韦从理论上证实。

土星的光环到底是由什么组成的呢?人们对此充满了幻想,但是探测器将土星照片传回时,科学家们感到非常吃惊,因为绚丽多彩的土星环竟然是碎石块和冰块组成的,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,真是令人无法想象。土星周围有数百条乃至数千条光环,它们大小不等,形状土星的极光现象也有很大的差别。大部分环是对称地绕土星转的,也有不对称的;有完整的,也有残缺不全的;有呈锯齿形的,也有呈辐射状的。辐射状的环是最为特殊的一种环,它让科学家们大开了眼界,同时也让他们伤透脑筋。组成环的物质如同车轮,步调整齐地绕着土星转。

太阳系中卫星数目最多的行星是土星,它们紧紧围绕着土星旋转,形成了规模宏大的土星小家族。土星卫星的形态各种各样,天文学家们对它们产生了极大的兴趣。土卫十五是距土星最近的卫星,它与土星的平均距离仅为13.7万千米,是卫星到土星中心的2.29个土星半径,公转周期为0.601天;土卫九是距土星最远的卫星,它与土星的平均距离为1293万千米,距土星中心为216个土星半径。土卫八和土卫九都是不规则卫星,土卫八的轨道面与土星赤道面的交角为7度52分,土卫九的轨道面与土星赤道面的交角为175度,其余的卫星都是规则卫星。

土星和它的卫星

1655年,荷兰天文学家惠更斯发现了土星的第六颗卫星,人们称其为土卫六。在发现之初,人们认为土卫六是太阳系卫星中体积最大的卫星之王,并且对它表现出强烈的关注。“旅行者”号探测器通过近距离测量,在35千米处拍下5张高分辨率的照片,照片上的土卫六呈现出美丽的橘红色,看起来如同熟透了的橘子。这次探测表明土卫六原来5800千米的直径,实际上应该是4828千米,这比木星的卫星木卫三小很多。虽然土卫六不再是卫星之王,但是它的地位并没有受到影响,科学家们始终对它很感兴趣,这是什么原因造成的呢?

首先,土卫六的直径是4828千米,是宇宙中第二大的卫星,它的质量是月球质量的1.8倍,平均密度为每立方厘米1.9克,约为地球密度的1/3,引力为地球的14%。土卫六与土星的平均距离为122万千米,沿着近乎正圆形的轨道绕土星运动,它总是以同样的面貌向着自己的行星。土卫六的轨道基本上在土星赤道面内,也就是说土卫六这么大的天体,沿着大约122万千米的半径,居然运动在近乎正圆的轨道上,这真是有点难以想象的事,由此可见天体演化的奇特。

受到天文学家们青睐和器重的土卫六

第二,1944年,美籍荷兰天文学家柯伊伯通过分光观测研究发现,土卫六上有甲烷气体,也就是说土卫六上有浓密的大气层。到现在为止,土卫六是太阳系60多颗卫星中唯一发现有大气的卫星,正因为这个独特性,导致了天文学家们的偏爱。

第三,土卫六具有独特的运动特征、物理状况和化学成分,天文学家们由此推断它和土星同时演化形成,是具有稳定状态的卫星,不是土星后来捕获的小天体。天文学家曾经对土卫六的质量、体积、表面重力、表面温度、大气成分、水和冰的含量、自转和公转等天体特征进行研究,发现它与地球有相似之处,如果有可能的话,还能获得早期生命物质演化的蛛丝马迹,不过这项研究至今没有什么进展。

1610年,伽利略用自制的望远镜对土星进行观察,发现土星的旁边有半月形光影,它怀疑光影是土星两侧的两颗卫星,但由于没有更多的证据,他不敢将自己的观察结果发表。伽利略直到去世时,还没有弄明白光影是否就是土星的卫星,也不知道自己是世界上首次观测到土星光环的人。

很多人都知道土星光环是最早发现的行星光环,所以以为要看到它很容易,事实并非如此。只有当光环侧对着地球时,才能够看到光环;光环平对着地球时,有通天的本领也是看不到光环的,如2009年就将无法看到土星光环。土星的光环可以分为7条,距土星最近的是D环,亮度最暗;其次是C环,透明度最高;B环最亮,最后是A环,在A环之外有E、F、G三个环,最外层的是E环,它宽广而稀薄。

通过探测器发回的高分辨率照片,我们可以看到F环有5条小环相互缠绕。土星光环绚丽多彩,但是它到底由什么颜色组成呢?远看土星光环呈现出红棕色,其实每层环的颜色都稍有不同,C环是蓝色,B环内层为橙色,外层为绿色,A环为紫色。

通过地面观测,人们发现土星的7条光环中,最亮的环宽约2.6万千米,环与环之间有缝隙,最大的缝隙约5000千米。1980年11月,“旅行者1”号探测器拜访土星,发现土星光环远不止7条,而由成千上万细小的环构成。细细的光环如同密纹唱片上的波纹,从土星云顶一直延伸到32万千米的地方。

1楼昵称:简单美

土星能浮到水面上吗?土星的光环是由什么物质组成的?为什么有些时候看不到土星的光环?

2楼昵称:凡人无忧

土星是太阳系中第二大行星,虽然它的体积大,但密度只有0.7克每立方厘米,是九大行星中最小的。如果把土星放到水里,它能像冰山一样浮在水面上。

3楼昵称:回忆录

土星的光环最惹人注目,它使土星看上去像戴着一顶漂亮的大草帽。观测表明,构成光环的物质是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等,它们排列成一系列的圆圈,绕着土星旋转。

4楼昵称:幻想天亮

土星的自转轴与公转轨道平面之间有一个28度的倾角,土星的光环与赤道平面是平行的,地球上总是能看到土星光环面向阳光的一面,但当土星运行到不同的位置时,我们的视线与土星光环平面所构成角度会有所不同。土星光环的正侧面每隔十五年朝向地球,这时我们只能看到光环的边缘,此时即使使用最好的望远镜,也看不清楚土星光环。

土星象征时间,它的西方名字是克洛诺斯。克洛诺斯是时间之神,与农业有密切的联系,罗马神话中有名的故事镰刀夺位便由克洛诺斯发动。

乌拉诺斯能够当上众神之王,真是多亏了盖娅,但是时间一长,乌拉诺斯权威日重,他实行完全的独裁统治,并且性情也逐渐变得粗暴乖张,对盖娅也不是很尊重。盖娅对乌拉诺斯的所作所为感到强烈不满,她决定把乌拉诺斯除掉,另外立一个新王。

盖娅用采自大地最深处的黑色岩石为原料,让塞克罗斯造了非常坚硬和锋利的小镰刀,然而作为乌拉诺斯的母亲和妻子,她不忍亲自下手杀死他。盖娅把她的儿子们叫到一起,希望有人能够承担起刺杀乌拉诺斯的重任。儿子们全都沉默不语,谁也没有自告奋勇去完成这项任务。盖娅感到非常愤怒,她痛骂这些胆怯的儿子们,在她许诺刺杀者可以继任为王时,小儿子克洛诺斯决定去试试。

盖娅在一天晚上准备了丰盛的晚宴,乌拉诺斯被灌得酩酊大醉。克洛诺斯等乌拉诺斯熟睡之后,手持镰刀割下了父亲的头,并且迅速将其肢解。乌拉诺斯感到十分疼痛,于是睁开了眼睛,并且愤怒地诅咒道:“你会为你所做的事情付出代价,在不久以后,你也会被自己的儿子推翻。”说完闭眼而亡。从乌拉诺斯流出的血液里,生出了复仇三女神、许多可怕的巨人和三位美丽的桉树女仙。克洛诺斯用镰刀杀死父亲,他成了第二任神王,这个故事就是著名的镰刀夺位。

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