科学向日葵天文课堂 - “草帽”土星

透过小型天文望远镜，一颗带有光环、酷似草帽的行星飘荡在星海之中，这就是土星。它的体积是地球的764倍，质量是地球的95倍。绕太阳公转一周大约需要29.58年，自转一周只需要10个小时。

说了这么多土星的数据，我们来看一下今天（2020年7月22日）土星的观测条件。就在昨天（2020年7月21日），子夜时分，土星走到了“冲日”的位置。土星位于人马座，对于北半球的观测条件并不太好，但是依然可以看到比较宽阔的光环。22日20点左右，面向东南方，你会找到两颗明亮的星星，这就是木星和土星，位于上方的是稍明亮的木星，下方便是今天的主角——土星，但此时位置较低，可到21点左右，天完全黑下来，再观赏这一美丽的天象。使用简易的天文望远镜，放大40倍以上，就可以欣赏到土星的光环，光环虽然宽阔，但是很薄，如果环面与我们的视线平行，我们就看不到了。到了2025年就会呈现出光环“消失”的情况。

7月22日21:00 土星位置

土星光环的宽度接近8万千米，可放上4个地球在上面赛跑。但质量只有土星本身的千万分之一。2004年，美国发射的卡西尼号探测器飞临土星光环，发现整个光环包含了上万个细环，像是密布条纹的光盘。然而，因为这些光环是由冰粒或冰包裹的土粒形成的，所以能够反射太阳光从而形成美丽的土星光环。

2008年7月卡西尼号拍摄到的土星

为什么环与环之间有明显的“环缝”？土星环之间的环缝，像是商品上的“条形码”。这些环缝疏密不同，像海上的波浪。有些卫星身处光环之中，和光环中的微粒一起运行，微粒既受土星引力控制，同时还受到牧羊犬卫星引力牵引。它们只允许微粒运行在一定距离的轨道上，另一些空间则成为“禁区”， 只要微粒一进到那里立刻会被牧羊犬卫星拉回来。那么，什么是牧羊犬卫星呢？根据地面和空间探测结果，土星光环被分成A到G七个层次，其中F光环的内外两侧有两颗卫星，土卫十七位于F光环外侧，土卫十六位于F光环内侧，这两颗卫星没有让F光环在空间上分散开来，所以被称为牧羊犬卫星。

土星的光环有宽窄的变化，厚度只有几十千米，从地球上看比一张纸还要薄。它的自转轴倾斜了27°。公转的过程中，环面朝向地球的角度总在变化着，于是我们就看到了宽窄的变化。

2020年和2035年土星环对比

下一期的节目中，我们将了解更遥远的行星——天王星，让我们下期再见！