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。
已经确认的土星的卫星有82颗,是八大行星中最多的。可以看出,卫星泰坦的总质量就比其他加起来还要多。
卫星合影。
图为土星的所有卫星轨道。错综复杂。
土卫一
米玛斯,Mimas,希腊语:Μίμᾱς,极少情况下拼为Μίμανς)威廉·赫歇尔于1789年发现土卫一,引以希腊神话中的一位泰坦巨人的名字命名。
直径:198km
轨道半长:186180km
土卫一轨道位置
实际土星景观。有种巨大压迫感
土卫一起到了清理土星最宽的两个环——A环和B环之间的卡西尼环缝中的物质的作用。卡西尼环缝内缘的颗粒轨道和土卫一的轨道成2:1的共振,即这些颗粒公转完两周,土卫一正好公转完一周。其间土卫一不断从同一方向对卡西尼环缝的颗粒施加拉力,迫使这些颗粒进入环缝外层的新轨道。土卫一还和其他构造保持着轨道的共振关系,如它和C环与B环的边界保持着3:1的轨道共振关系,和土卫十七保持着3:2的轨道共振关系。最近发现,土卫一还和G环保持着7:6的共转离心共振关系,后者位于土卫一轨道内侧1万5000公里处。
<hr/>土卫二
土卫二(Enceladus)是土星的第六大卫星。
- 大小:513.2×502.8×496.6公里
- 平均半径:252.1 ± 0.1公里(0.0395倍地球半径)
- 质量:(1.08022 ± 0.00101)×1020千克(1.8×10M)
- 平均密度:1.6096 ± 0.0024克/立方厘米
- 赤道表面重力:0.111m/s(0.0113倍地球表面重力)
- 宇宙速度:0.239 公里/秒 (860.4 公里/小时)
- 半长轴:238515km
土卫二是一颗相对较小的卫星,平均直径为505公里,只有月球直径的七分之一,比不列颠岛的最大长度还稍小而其大小也和不列颠岛不相上下。而亚利桑那州和科罗拉多州也能够容得下这颗卫星。不过若论其球体面积则比以上这些区域要大得多,它的面积达80万平方公里,相当于莫桑比克的国土面积,比得克萨斯州大15%土卫二的质量和直径都位列土星卫星的第六位,居于土卫六(5150公里)、土卫五(1530公里)、土卫八(1440公里)、土卫四(1120公里)和土卫三(1050公里)之后。它也是土星拥有的最小的球状卫星之一除了它和土卫一(390公里)之外.其他的小卫星均为不规则形状
<hr/>土卫三
土卫三(英语:Tethys)由意大利科学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼在1684年3月21日所发现的。
直 径:1062 km
半长轴:294916km
土卫三由冰所构成,类似土卫五与土卫四。它的密度为0.97 g/cm3,表示土卫三几乎都是由水冰所组成的。土卫三的表片受到天体严重的撞击,并拥有许多冰裂缝。它是太阳系反射率最高的天体之一,反射率达到1.229。
土卫三位置
<hr/>土卫四
国际天文协会将它按照希腊神话中的泰坦狄俄涅定名为Dione(国际音标为/daɪˈɔʊni/,希腊语原文为Διώνη)。
土卫四的平均直径为1118千米。土卫四主要由冰组成。
半长轴:377,400km
轨道位置
<hr/>土卫五
土卫五(Rhea)是环绕土星运行的第二大卫星,并为太阳系中第九大的卫星。
土卫五由冰所构成,密度约为1.233 g/cm³。这样低的密度显示它是由25%的岩石(密度3.250 g/cm³)与75%的水冰(密度1.000 g/cm³)所组成的。虽然土卫五是太阳系第9大卫星,不过它的质量只能排在第10位。早期天文学家估计它拥有岩石的核心。然而卡西尼号近距离探测的结果显示它的轴转动惯量系数为 0.4 kg·m²,这样的数据表明土卫五的内部几乎都是一样的物质,因为岩质核心的存在会使质量惯性矩落在3.4左右。土卫五的三维模型也与流体静力平衡天体一致。土卫五的特征有些类似土卫四,这显示它们可能有类似组成与历史。土卫五受到日照地区的温度为开氏99度(摄氏−174度),而阴影地区的温度则介于摄氏−200度与摄氏−220度之间。
轨道半长轴: 527108 km
轨道离心率: 0.0012583
轨道周期: 4.518212天
轨道倾角: 0.345° (与土星的赤道相比)
平均半径: 764.30 ± 1.10 km
表面积: 7 337 000 km²
平均密度: 1.233 3 ± 0.005 3 g/cm³
赤道表面重力: 0.264 m/s²
逃逸速度: 0.635 km/s
自转周期: 4.518 212 d(同步)
反照率: 0.949
轨道位置
<hr/>土卫六
土卫六(Titan,又称为泰坦星)是环绕土星运行的一颗卫星,是土星卫星中最大的一个,也是太阳系第二大的卫星。荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯在1655年3月25日发现它,也是在太阳系内继木星伽利略卫星后发现的第一颗卫星。
是土星卫星中最大的一个,也是太阳系第二大的卫星。荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯在1655年3月25日发现它,也是在太阳系内继木星伽利略卫星后发现的第一颗卫星。
由于是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星,因此被高度怀疑有生命体的存在,科学家也推测大气中的甲烷可能是生命体的基础。土卫六可以被视为一个时光机器,有助我们了解地球最初期的情况,揭开地球生物如何诞生之谜。
土卫六上的表面重力极低,和月球相当,但又拥有浓厚大气层,其表面的大气压约为地球的1.5倍,这种奇特的现象对研究行星大气学是一个很好的题材。同时浓厚的大气加上相当低的表面重力令登陆和起飞更容易。
土卫六质量与木卫三,木卫四,海卫一,小行星134340(冥王星)大体类似。土卫六一半是水冰一半是固体材料。在多个不同结晶状冰层的3400米下有一个固体核心。核心内部应该仍然炽热。虽然土卫五以及其他的土星卫星也类似,但土卫六的核心密度更大,这是因为它体积巨大造成重力压缩其内部造成的。
土卫六是已知拥有真正大气层的卫星,其他的卫星最多只是拥有示踪气体.。大气的存在是1944年首先被杰勒德·柯伊伯(Gerard P. Kuiper)使用光谱望远镜发现的,他发现土卫六大气的甲烷局部压力达到100毫巴。后来,旅行者太空船的观测也证实土卫六上拥有大气,事实上,土卫六的大气压比地球还要大一点,星球表面的压力是地球的1.5倍。土卫六表面浓密的云层 [1] 遮盖住了它的表面地貌。人们一般认为土卫六表面是固态或液体乙烷。从地球的雷达测量发现那里没有大范围的乙烷海洋,但是仍然有可能存在小的乙烷湖。后来,科学家对卡西尼太空船发回的照片进行研究,认为土卫六 上或许根本不存在液态甲烷海洋。研究人员曾通过地面望远镜对土卫六进行观测,他们当时认为,种种迹象显示这一土星卫星上可能存在液态海洋。但是,科学家们对得出的结论仍有疑惑之处,因为以前的观测显示土卫六表面确有着闪烁的液体反光,尤其是几年前通过大型无线电望远镜观测的结果更证明极有可能存在液体海洋。
土卫六大气的98.44%是氮气,是太阳系中惟一除了地球外的富氮星体,那里还有大量不同种类的碳氢化合物残余(包括甲烷、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷,以及二氧化碳、氰、氰化氢和氦气)。这些碳氢化合物被认为来自于土卫六上层大气中的甲烷。当甲烷因为太阳辐射而发生反应就会产生浓密的桔红色烟云。土卫六表面那像是被涂上了一层柏油的有机物沉淀叫做tholin。土卫六没有磁场保护,所以当它有时运行在土星的磁气层外时,便直接暴露在太阳风之下。这导致大气电离并在大气上层释放出一些分子。
在接近表面时,土卫六的温度大约是94K(-179.15℃)。水冰在这种温度下会升华,所以大气中会有少量的水蒸气存在.土卫六表面除了覆盖全球的迷雾之外也有各种不同的云。云可能是由甲烷,乙烷或简单的有机物组成。其他稀有的复杂化学物质是土卫六在太空外观呈现橙色的原因。
合影
轨道位置
土卫六上分布着众多由液体甲烷和乙烷构成的湖泊,这颗卫星的寒冷程度超过南极洲。科学家表示,虽然土卫六上更加寒冷,但是它上面的风、雨和构造过程,使它成为太阳系中与地球最相像的天体。虽然这颗卫星低达零下292华氏度零下180摄氏度的平均表面温度会使水始终保持固体状态,但是它表面存在液体甲烷和乙烷,但没有氧难被引燃。
<hr/>土卫七
土卫七(Hyperion,常译为“亥伯龙”、“海伯利安”),距土星148100千米,每21.3天绕土星旋转一周。
这块石头没什么好说的。太小了。没有旅游价值。
土卫七最长的直径仅有360千米,但却是太阳系中已知高度不规则形状(非椭球形,即不处于流体静力平衡)的最大物体之一。
土卫七上最大的撞击坑直径约为121.57千米(75.54英里),深度为10.2千米(6.3英里)。对这种不规则形状的一种可能解释是,土卫七原本是一个更大星体的碎片,在远古时代受到巨大撞击而破碎。[13]原始土卫七的直径可能在350–1000千米(220–620英里)之间。[14]据推测在大约1000年的时间里,原始土卫七破碎产生的碎片会以低速撞击土卫六,使土卫六大气中充满了各种挥发物质。[14]卡西尼号在2005年9月26日飞掠土卫七时,探测器出乎预料地发现土卫七释放出强烈的带电粒子流,电压高达200伏。土卫七的表面很可能带静电,因为它沐浴在来自于太阳和土星的带电粒子中。
土卫七的表面覆盖有深而锐利的撞击坑边缘使它看起来就像一块巨大的海绵,或者一个巨大的榴莲。包含长链碳和淡红色物质填满每个撞击坑的底部,并且看起来与其他土星卫星(尤其是土卫八)上发现物质非常相似。科学家认为土卫七不同寻常的类似海绵的外观归因于如此大的物体密度却异常的低。土卫七的低密度使其具有相当大的多孔性,表面重力较弱。这些特征意味着撞击物体倾向于压实表面而不是挖掘表面,并且从表面吹走的大多数物质永远不会返回。卡西尼号在2005年和2006年飞掠土卫七期间获得的最新数据分析表明,其中约有40%的体积是空的。在2007年7月,有人认为这种孔隙率将使撞击坑几乎永远保持不变。新分析还证实,土卫七主要由水冰组成,岩石很少。
<hr/>土卫八
土卫八(Iapetus)是土星的第3大卫星,同时也是太阳系中的第11大卫星,还是太阳系中最大的非流体静力平衡的天体 ,由乔凡尼·多美尼科·卡西尼于1671年发现。土卫八以其两半球面巨大的颜色差异而著称,又被称为“阴阳脸”。除此之外,土卫八的环绕球体四分之三圈的赤道脊也十分引人注目。
土卫八的质量约为地球的万分之三,直径却达到了地球的十分之一还要多,因此土卫八的密度较低,这表明其可能是由冰和少量(约20%)的岩石成分构成。低质量也导致了土卫八未能达到流体静力平衡。 [4]
土卫八的三轴长度为747.1×749×712.6公里,平均半径为736±2公里。但是由于土卫八的整体表面还未经过高分辨率成像,所以即是是在公里级别上以上数据仍然存在误差。而所观测到的土卫八的扁率数据所对应的自转周期应该为10小时,而非其实际自转周期79天。可能的解释是在土卫八形成的初期,其就形成了一个厚实的外壳,从而将整个星体形状固定住了。之后由于引力潮汐作用,土卫八的自转周期逐渐加长,直至最终形成潮汐锁定状态。
不同于大部分的卫星,土卫八的整体外形并非球形或椭球形,它的赤道部分凸出,而两极地区凹陷;同时其赤道地区独特的山脊高度惊人,甚至在远处观测都能发现这种地形改变了这颗卫星的形状。这些特征使得土卫八看起来更像核桃形的。
远观土卫八
由于距离遥远,且轨道倾角大,所以土卫八是唯一一颗在其上可以清楚看到土星环的大卫星;而其他内侧大卫星则正对着土星环的边缘,因此很难观测到这一构造。从土卫八上观测,土星的视角达到了1°56&#39; (是地球上观测到的月球视角的4倍)
<hr/>土卫九
土卫九是土星系内唯一的逆行卫星,又称为“菲比”(Phoebe),是环绕土星运行的一颗卫星。它绕土星的转动方向和土星自转方向相反。由于土卫九与土星的自转方向相反,在土卫九上会觉得土星以极快速度自转,似乎土星只要不到5小时就自转一周,比土星实际自转要快一倍多。
土卫九绕土星的公转周期约为1.5年,而它的自转周期却只有9到10小时,在土卫九上,会看到土星、太阳和其它恒星从西方升起,不到5小时就从东方落下。土卫九不大,直径只有200千米左右,呈圆球体,与土星距离达1295万千米,所以在土卫九上看到的土星很小,跟我们看到的月亮差不多大。
与土星的其他卫星不同,土卫九的冰含量较低,岩石含量较高,如此冰岩比例与太阳星云的遗骸更为类似。另外,土卫九表面的一些矿物质和有机分子与海王星轨道以外、距离地球数十亿公里的“柯伊伯带”(Kuiper Belt)中存在的一些物体类似。
轨道位置 |