XIX：荣耀卡西尼｜土星往事

知识点I：望远镜的发现

1610年7月25日夜晚，人类第一次将望远镜对准了土星。伽利略的望远镜口径只有1.5厘米，他发现土星两侧长出了“耳朵”，于是在本子上手绘了一张土星图片，当时他猜测，这是土星的卫星。

伽利略所绘制的萌萌的大耳朵土星

倒不是故意卖萌，谁让人家看到的是这样的土星

 1659年，荷兰天文学家惠更斯用比伽利略望远镜好得多的望远镜看清了土星外侧的东西，但他也没有十足的把握确认那东西。于是，他用一段字谜公布了自己的发现：

Aaaaaaacccccdeeeeeghiiiiiiillllmmnnnnnnnnnooooppqrrstttttuuuuu

 又经过三年的观测证实，惠更斯才把谜底告诉大家：“有环围绕，既薄且平，不和土星接触，而与黄道相交。”

 1675年，法国著名天文学家卡西尼发现光环有条缝，他把光环分成外环（Ａ环）和内环（Ｂ环）。后来这条缝被叫做卡西尼环缝。

 1837年，随着望远镜的进步，恩克在A环中发现了一条非常狭小的缝。1850年，天文学家又在Ｂ环的内侧发现了Ｃ环。

 1856年，麦克斯韦从理论上提出，土星环应当由许多碎块构成，这些小碎块沿各自的轨道绕土星旋转，密密麻麻地集中在土星的赤道面上，反射太阳光后构成了土星的光环。1895年，美国天文学家基勒通过观测发现，光环的运动靠里面的快，而靠外面的慢，符合开普勒运动定律的基本规则，证明了麦克斯韦的光环理论是正确的。在发现C环100年后，终于又在Ｃ环的内侧发现了Ｄ环，以后又发现了Ｅ环……

知识点II：“先驱者”11号的发现

1973年4月6日，“先驱者”11号从肯尼迪航天中心发射升空。1974年12月4日借助木星强大的引力改变轨道飞向土星。1979年9月1日到达最接近土星的点，距离土星最高云层21000公里以内。

“先驱者”11号拍摄的土星及泰坦（土卫六）

 “先驱者”11号发现了第12颗卫星，这颗卫星后来被命名为“先驱者岩”。

 测到了土星两层环，分别是A环和E环之间的Ｆ环和E环外面的Ｇ环。科学家把A环和F环之间的环缝命名为先驱者缝。

 发现土星有一个由电离氢构成的广延电离层，其高层温度达到了977℃。它还首次发现了土星极区有极光。 

 发现了形容一条大鲸鱼的土星磁场，范围比地球磁场大上千倍，但小于木星磁场，也没有木星磁场复杂；磁轴与其自转轴吻合，磁心偏离土星核心仅22.5公里。

土星的磁场

 通过“先驱者”11号的红外探测，确认土星的表面温度为-140℃，云顶温度为-180℃，比木星低50℃，同时，测得土星发出的能量是从太阳吸收到的2.5倍，这表明土星和木星一样有内在能源。

知识点III：“旅行者”1号的发现

1980年11月，“旅行者”１号抵达土星，发回1万多幅彩色照片。

“旅行者”1号标准照

 土星环的结构非常复杂，令人眼花缭乱。大部分环是对称地绕土星转的，也有不对称的，有完整的、比较完整的、残缺不全的。远看，土星环分成了不计其数的细小的环，就像是一张密纹唱片。近看就像到了一个采石场，堆积着大大小小的石块，还夹杂着冰块，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。它们看似杂乱无章，但实际上各行其道，井然有序地绕着土星公转。

旅行者1号拍摄的经典教科书配图

 土星光环虽然很宽，但很薄，如果把所有的环“揉”在一起捏成团，只有一颗普通卫星那么大｡

 发现在F环的内外两侧各有一颗“牧羊犬卫星”，守护着光环，不许环内的小石块跑出去｡

 “旅行者”1号和9个月后到访的“旅行者”2号一同发现了11个新卫星，让土星一下子登上了当时太阳系卫星数量最多的宝座。

 实测土卫六直径为4828千米，仅次于木卫三，为太阳系第二大卫星。

 土卫六的上层大气中含有有机分子，但却没有找到任何生命存在的迹象。

 土卫六的大气厚度是地球大气的10倍。大气中98％是氮，剩下的是乙烷、乙烯和氨等。大气分三层，上层温度最高，为零下98℃，中层温度最低，为零下208℃,下层为零下181℃｡

知识点IV：“旅行者”2号的发现

1981年8月25日，“旅行者”2号从距离土星云顶1万千米的高空飞越，传回18000多幅土星照片。

旅行者2号传回的土星及土卫们

 土星表面寒冷多风，北半球高纬度地带有强大而稳定的风暴，甚至比木星上的风暴更猛。

土星上也有大红斑，大红斑长8000千米，宽6000千米。

 土星的上层大气与木星相似都有着一些条纹；但土星的条纹比较暗淡，并且赤道附近的条纹也比较宽。

 土星的大气层通常都很平静，但土星的风速却是太阳系中最高的，“旅行者”2号的数据显示土星上的阵风最高可达500m/s（1,800公里/时）。

 土星大气中不时有闪电穿过，其威力超过地球上闪电的几万倍乃至几十万倍。它再次证实，土星环有7条。

 土星环是由直径为几厘米到几米的粒子和砾石组成，内环的粒子较小，外环的粒子较大，因粒子密度不同使光环呈现不同颜色。