土星,太陽系八大行星之一,由内到外,土星到太陽的距離排在第六位。它是我們肉眼所能及的最遠的行星。我國古代先賢因其觀測起來像土壤的顔色,所以用五行中的“土”為其命名。在西方,它是農業之神薩圖恩的化身,英語“星期六(Saturday)”就是以“土星(Saturn)”為詞根的。
當人類進入航天時代後,不再滿足于隻用望遠鏡遠觀這顆神秘的巨大星球。1979年,美國的先驅者11号探測器抵達土星,成為第一個造訪土星的人造探測器。大約一年後,它的後繼者旅行者一号、二号探測器先後拜訪了土星系統。迄今為止,最宏大的土星探測計劃——“卡西尼”,這項工程的總耗資将超過30億美元。1997年10月,重達6噸多的卡西尼号土星探測器被順利送入茫茫太空,開啟了6年又8個月的星辰之旅。2017年9月,卡西尼号超額完成了自己的使命,受控墜入土星大氣層,化為無數閃耀的碎片,結束了自己近二十年的輝煌征程,與土星融為一體。
在科學家不懈的探索下,現在人們對土星已有了基本的了解。土星與木星一樣,是一顆氣态巨行星,主要由氫和少量的氦與其他元素組成。若要按資排位,它能坐上太陽系第三大天體的寶座,僅次于太陽和木星。土星距離太陽大約15億公裡(10個天文單位),土星的直徑大約有11.6萬千米,體積約相當于750個地球,土星的質量約為5.69*10^26千克,僅是地球的95倍。由此可見,土星的密度非常低,隻有0.687 g/cm³,若把土星放到水裡,它能漂浮起來。
土星的内部結構與木星類似,土星擁有一個由岩石與冰組成的密實核心,接下來往外,因為土星内部強大的壓力,氫變成了金屬氫包裹着核心,再往外,随着壓力逐漸減小,是數層液氫(氦)海洋,最外層是最直觀的厚達上千公裡的大氣層。
土星繞太陽公轉一圈需要29.4年,自轉卻僅需10小時33分,過快的自轉速度使得土星大氣層風暴肆掠,亦使得土星看上去成扁球體。土星發生過太陽系内最高的風眼牆,以及持續時間最長的閃電雷暴。衆所周知,木星有一個巨大的風暴眼——大紅斑。同屬氣态巨行星的土星也有一個超級風暴眼,比大紅斑還震撼,而且是呈六角形。它的每一條邊的直線長度大約是1.4萬千米,縱深100多公裡,六角形風暴渦旋至少可容納下4個地球。六角渦旋裡的風暴以最高360千米/時的速度向四周流動。
六角形風暴眼出現在土星的北極,在上世紀80年代,旅行者号的探測下初露端倪。直到21世紀初,卡西尼号的到訪,才最終得以确定。為何風暴眼會在土星呈現出六角形?這給遙遠的土星更增添了幾分神秘?科學家經過三十年的跟蹤研究,借助先進的電腦3D建模技術,終于揭開了謎團。土星這個氣态巨行星外層的深層熱對流,可以自發地産生巨大的極地氣旋、激烈的交替帶狀流和高緯度東向噴流。然而,巨大渦旋形式存在的自組織湍流擠壓了東向噴流,進而形成了六角形的氣流結構。
誠然,或許上文介紹的土星概況,您根本不感興趣。提到土星的最顯著特點,人們當然想到它那獨一無二的光環。但您知道嗎?其實,星環并不是土星獨有的,天王星、海王星等也擁有星環。土星的星環為什麼每隔15年就會“消失”一次?土星還是太陽系中,擁有衛星最多的行星。其中,土星最著名的衛星,有“原始小地球”之稱的土衛六(泰坦星)究竟孕育出了生命嗎?
我們下次再聊。
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