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土星——太阳系最璀璨的行星

(2005年08月25日 10:05)
来源:《太空探索》

□作者: 温学诗

[1]

  
  土星是太阳系中最漂亮、最具魅力的大行星,它那光彩亮丽的光环,令人眼花缭乱的31颗卫星,比水还轻的密度,时有风暴出现的大气层,还有与地球相似的磁场和极光现象,都令人魂牵梦绕。
  
  第二大行星
  
  土星是太阳系第二大行星,仅比木星略小一点儿,它的赤道半径为6.035万千米,几乎是地球半径的10倍。虽然它的体积是地球的745倍,而质量却只有地球的95倍。土星的轨道在木星之外,距离太阳大约14亿千米,合9.6天文单位,是人们用肉眼能够看到的最远的一颗大行星。土星的公转周期29.5年,而自转周期只有10小时14分钟。九大行星每一个都不是标准的球体,土星是它们当中最扁的一个。
  
  唯一可以浮在水上的行星
  
  如果土星是空心的,你就能把833个地球装进去,但它只有95个地球的质量,这说明土星是由很轻的物质构成的。1立方米的土星物质,平均重约705千克,这大约只有1立方米水的质量的70%。由此看来,土星可以漂浮在水上。如果你有魔力把土星放在一个巨大的海洋里,它就会漂浮起来。天文学家认为,土星是唯一比水还轻的行星。
  
  土星的浓厚大气
  
  宇宙中最常见的物质是两种很轻的气体——氢气和氦气。土星基本上全由这两种气体组成,这就是土星这么轻的原因。当用望远镜观察土星时,在它上面看不到固体,只有厚厚的稠密大气。除氢和氦外,大气中还有少量其他物质,这些物质形成了各种颜色的云。在浓厚的大气层下面,可能还有一个由岩石和金属构成的固体小核。
  
  如果你能有机会通过大型天文望远镜看土星,那么,它那既宽阔又明亮的光环一定会给你留下终生难忘的印象。虽然木星、天王星、海王星也都有光环,可是它们的光环都很暗弱。人们已知道土星光环是由大大小小的石块、冰块和气体组成的,并且光环由几条缝隙隔为ABCDEFG7个环。最著名的环缝是法国天文学家卡西尼于1675年发现的AB两环之间的卡西尼环缝。卡西尼计划的命名与之也不无联系。20世纪的空间探测进一步发现土星光环竟然是由无数条粗粗细细的小光环构成的,宛如一张硕大无比的密纹唱片。这一重大发现当时着实令人们惊叹不已。同时还发现土星光环中有许多令人难以理解的动力学现象,比如光环中有时会有2条或3条细环扭结在一起,这些扭结随着时间的推移还在不断变化。科学家们希望能够搞清楚组成光环的这些物质是来自土星诞生时的遗留物,还是土星卫星与彗星或流星体相撞后的碎片,或者还有另外的来源。
  
  土星的卫星系统
  
  土星还有许多卫星,好像是一个小型的太阳系。根据目前最新观测资料,土星卫星共31颗,仅次于木星的60颗。从土卫一到土卫九,是按照与土星的距离从近到远排列,它们都是早期发现的较大的卫星,大都在土星赤道平面附近的近圆形轨道上围绕土星转动。这些卫星五花八门,各具特色。土卫一表面有一个面积占了卫星整个表面积25%的特大陨石坑,土卫二表面非常光滑致使其反射率极高,土卫三、土卫四和土卫五的表面都像我们的月亮一样有许多陨石坑,土卫七形状不规则像颗小行星,土卫八一面黑一面白是个典型的两面派,土卫九公转方向与众不同,估计它是被俘获的彗星或小行星。
  
  几点了?
  
  是当地时间还是宇宙时间,飞行器飞行时间还是地球接收时间——所有这些术语都是用来从全球不同地方计算不同事件的准确时间的。那么,以倒计时为基础的当地时间是几点?在卡西尼飞行器上飞行时间是几点?在美国加州帕萨迪那任务控制中心的地球接收时间是几点?
  200471,卡西尼穿过土星环后,其主发动机开始点火工作,此时正好是协调世界时(UTC01:12。协调世界时是全世界通用的标准时,也就是人们熟知的格林威治时间(GMT),这(UTC)是从英国格林威治零经度线上测得的。
  举例来说,美国航宇局的喷气推进实验室任务控制中心位于比格林威治早7个小时的时区里。也就是说UTC时间是01:12时,在任务控制中心的时间则是前一天下午18:12
  
  那么卡西尼飞行器上是几点呢?与地球上的时间有何关系呢?
  “单程光时”或简称OWLT是指光从飞行器到地球所需要的时间(在空间的真空条件下,无线电信号以光的速度传输)。当卡西尼到达土星时,从该飞行器上传出的无线电信号将花1个小时24分钟回到地面。因此,主发动机真正开始点火工作是在1个小时24分钟之后,即地球上UTC2:36分。点火预计要花96分钟,则在200471UTC时间4:12分结束。
  因此,在加州的当地人观看卡西尼到达土星时,点火在2004630下午19:36开始,同一天晚上21:12结束。那么北京处在比格林威治晚8个小时的时区里(东八区),应该是几点呢?
  几个重要定义:
  UTC:协调世界时
  这是全世界采用的科学记时标准。它以精确的原子钟为基础,稳定性很高。其每天的变化率不超出100微微秒。由于地球转动的不规则必需增减润秒时,有二次机会调整协调世界时。
  OWLT:单程光时
  指在光从地球到达飞行器或太阳系天体的单程时间。
  SCET:飞行器飞行时间
  相当于地球接收时间减去单程光时
  当地时间:在地球或其它行星时区里所调整的时间。



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