天象知识,土星的构成相关知识
每一个星体构成的特征都不一样。今天我们来聊聊土星的构成的天文现象知识,土星是太阳系九大行星之一,那么大家知道土星的构造是怎样的吗?一起和星座知识一起来看看吧!
形状
土星是扁球形的,它的赤道直径有12万公里,是地球的9.5倍, 两极半径与赤道半径之比为0.912,赤道半径与两极半径相差的部分几乎等于地球半径。土星质量是地球的95.18倍,体积是地球的730倍。虽然体积庞大,但密度却很小,每立方厘米只有0.7克。
土星内部也与木星相似,有一个岩石构成的核心。核的外面是5000公里厚的冰层和8000公里的金属氢组成的壳层,最外面被色彩斑斓的云带包围着。土星的大气运动比较平静,表面温度很低,约为零下140摄氏度。
土星以平均每秒9.64公里的速度斜着身子绕太阳公转,其轨道半径约为14亿公里,公转速度较慢,绕太阳一周需29.5年,可是它的自转很快,赤道上的自转周期是10小时14分钟。
土星的美丽光环是由无数个小块物体组成的,它们在土星赤道面上绕土星旋转。土星还是太阳系中卫星数目最多的一颗行星,周围有许多大大小小的卫星紧紧围绕着它旋转,就象一个小家族。到目前为止,总共发现了23颗。土星卫星的形态各种各样,五花八门,使天文学家们对它们产生了极大的兴趣。最着名的“土卫六”上有大气,是目前发现的太阳系卫星中,唯一有大气存在的天体。
构造
内部构造
虽然只有少量的直接资料,但土星的内部结构仍被认为与木星相似,即有一个被氢和氦包围着的小核心。岩石核心的构成与地球相似但密度更高。在核心之上,有更厚的液体金属氢层,然后是数层的液态氢和氦层,在最外层是厚达1000 公里的大气层,也存在着各种型态冰的踪迹。估计核心区域的质量大约是地球质量的9-22倍。土星有非常热的内部,核心的温度高达11700 ℃,并且辐射至太空中的能量是它接受来自太阳的能量的2.5倍。大部分能量是由缓慢的重力压缩(克赫历程)产生,但这还不能充分解释土星的热能制造过程。额外的热能可能由另一种机制产生,在土星内部深处,液态氦的液滴如雨般穿过较轻的氢,在此过程中不断地通过摩擦而产生热。
大气层
土星外围的大气层包括96.3%的氢和3.25%的氦,可以侦测到的气体还有氨、乙炔、乙烷、磷化氢和甲烷。上层的云由氨的冰晶组成,较低层的云则由硫化氢铵(NH?SH)或水组成。相对于太阳所含有的丰富的氦,土星大气层中氦的丰盈度明显低得多。对于比氦重的元素的含量,如今所知不甚精确;但如果假设与太阳系形成时的原始丰盈度是相当的,则可估算出这些元素的总质量是地球质量的19-31倍,而且大部分都存在于土星的核心区域。
云层
土星的上层大气与木星相似,同样都有着一些条纹;但土星的条纹比较暗淡,并且赤道附近的条纹也比较宽。从底部延展至大约10公里高处,是由水冰构成的层次,温度大约是-23 ℃。在这之后是硫化氢氨冰的层次,延伸出另外的50公里,温度大约在-93 ℃,在这之上是80公里的氨冰云,温度大约是-153 ℃。接近顶部,在云层之上200-270千米是可以看见的云层顶端,由数层氢和氦构成的大气层。 土星的风速是太阳系中最高的,航海家计划的数据显示土星的东风最高可达500m/s(1800公里/时)。直到航海家探测器飞越土星,比较纤细的条纹才被观测到。然而从那之后,地基望远镜也被改善到在通常情况下都能够观察到土星的这些细纹。
土星的大气层通常都很平静,偶尔会出现一些持续较长时间的长圆形特征,以及其他在木星上常常出现的特征。1990年,哈柏太空望远镜在土星的赤道附近观察到一朵极大的白云,是在航海家与土星遭遇时未曾看见的,在1994年又观察到另一朵较小的白云风暴。1990年的白云是大白斑的一个例子,这是在每一个土星年(大约30个地球年),当土星北半球夏至的时候所发生的独特但短期的现象。之前的大白斑分别出现在1876、1903、1933和1960年,并且以1933年的最为着名。如果这个周期能够持续,下一场大风暴将在大约2020年发生。
磁层
主条目:土星磁层,土星有一个简单的具有对称形状的内在磁场,一个磁偶极子。磁场在赤道的强度为0.2 高斯(20 μT),大约是木星磁场的20分之一,比地球的磁场微弱一点;由于强度远比木星的微弱,因此土星的磁层仅延伸至土卫六轨道之外。磁层产生的原因很有可能与木星相似——由金属氢层(被称为“金属氢发电机”)中的电流引起。与其他的行星一样,土星磁层会受到来自太阳的太阳风内的带电微粒影响而产生偏转。卫星土卫六的轨道位于土星磁层的外围,并且土卫六的大气层外层中的带电粒子提供了等离子体。
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