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土星——太陽系最璀璨的行星

(2005年08月25日 10:05)
來源︰《太空探索》

□作者: 溫學詩

[1]

  
  土星是太陽系中最漂亮、最具魅力的大行星,它那光彩亮麗的光環,令人眼花繚亂的31顆衛星,比水還輕的密度,時有風暴出現的大氣層,還有與地球相似的磁場和極光現象,都令人魂牽夢繞。
  
  第二大行星
  
  土星是太陽系第二大行星,僅比木星略小一點兒,它的赤道半徑為6.035萬千米,幾乎是地球半徑的10倍。雖然它的體積是地球的745倍,而質量卻只有地球的95倍。土星的軌道在木星之外,距離太陽大約14億千米,合9.6天文單位,是人們用肉眼能夠看到的最遠的一顆大行星。土星的公轉周期29.5年,而自轉周期只有10小時14分鐘。九大行星每一個都不是標準的球體,土星是它們當中最扁的一個。
  
  唯一可以浮在水上的行星
  
  如果土星是空心的,你就能把833個地球裝進去,但它只有95個地球的質量,這說明土星是由很輕的物質構成的。1立方米的土星物質,平均重約705千克,這大約只有1立方米水的質量的70%。由此看來,土星可以漂浮在水上。如果你有魔力把土星放在一個巨大的海洋里,它就會漂浮起來。天文學家認為,土星是唯一比水還輕的行星。
  
  土星的濃厚大氣
  
  宇宙中最常見的物質是兩種很輕的氣體——氫氣和氦氣。土星基本上全由這兩種氣體組成,這就是土星這麼輕的原因。當用望遠鏡觀察土星時,在它上面看不到固體,只有厚厚的稠密大氣。除氫和氦外,大氣中還有少量其他物質,這些物質形成了各種顏色的雲。在濃厚的大氣層下面,可能還有一個由岩石和金屬構成的固體小核。
  
  如果你能有機會通過大型天文望遠鏡看土星,那麼,它那既寬闊又明亮的光環一定會給你留下終生難忘的印象。雖然木星、天王星、海王星也都有光環,可是它們的光環都很暗弱。人們已知道土星光環是由大大小小的石塊、冰塊和氣體組成的,並且光環由幾條縫隙隔為ABCDEFG7個環。最著名的環縫是法國天文學家卡西尼于1675年發現的AB兩環之間的卡西尼環縫。卡西尼計劃的命名與之也不無聯系。20世紀的空間探測進一步發現土星光環竟然是由無數條粗粗細細的小光環構成的,宛如一張碩大無比的密紋唱片。這一重大發現當時著實令人們驚嘆不已。同時還發現土星光環中有許多令人難以理解的動力學現象,比如光環中有時會有2條或3條細環扭結在一起,這些扭結隨著時間的推移還在不斷變化。科學家們希望能夠搞清楚組成光環的這些物質是來自土星誕生時的遺留物,還是土星衛星與彗星或流星體相撞後的碎片,或者還有另外的來源。
  
  土星的衛星系統
  
  土星還有許多衛星,好像是一個小型的太陽系。根據目前最新觀測資料,土星衛星共31顆,僅次于木星的60顆。從土衛一到土衛九,是按照與土星的距離從近到遠排列,它們都是早期發現的較大的衛星,大都在土星赤道平面附近的近圓形軌道上圍繞土星轉動。這些衛星五花八門,各具特色。土衛一表面有一個面積佔了衛星整個表面積25%的特大隕石坑,土衛二表面非常光滑致使其反射率極高,土衛三、土衛四和土衛五的表面都像我們的月亮一樣有許多隕石坑,土衛七形狀不規則像顆小行星,土衛八一面黑一面白是個典型的兩面派,土衛九公轉方向與眾不同,估計它是被俘獲的彗星或小行星。
  
  幾點了?
  
  是當地時間還是宇宙時間,飛行器飛行時間還是地球接收時間——所有這些術語都是用來從全球不同地方計算不同事件的準確時間的。那麼,以倒計時為基礎的當地時間是幾點?在卡西尼飛行器上飛行時間是幾點?在美國加州帕薩迪那任務控制中心的地球接收時間是幾點?
  200471,卡西尼穿過土星環後,其主發動機開始點火工作,此時正好是協調世界時(UTC01:12。協調世界時是全世界通用的標準時,也就是人們熟知的格林威治時間(GMT),這(UTC)是從英國格林威治零經度線上測得的。
  舉例來說,美國航宇局的噴氣推進實驗室任務控制中心位于比格林威治早7個小時的時區里。也就是說UTC時間是01:12時,在任務控制中心的時間則是前一天下午18:12
  
  那麼卡西尼飛行器上是幾點呢?與地球上的時間有何關系呢?
  “單程光時”或簡稱OWLT是指光從飛行器到地球所需要的時間(在空間的真空條件下,無線電信號以光的速度傳輸)。當卡西尼到達土星時,從該飛行器上傳出的無線電信號將花1個小時24分鐘回到地面。因此,主發動機真正開始點火工作是在1個小時24分鐘之後,即地球上UTC2:36分。點火預計要花96分鐘,則在200471UTC時間4:12分結束。
  因此,在加州的當地人觀看卡西尼到達土星時,點火在2004630下午19:36開始,同一天晚上21:12結束。那麼北京處在比格林威治晚8個小時的時區里(東八區),應該是幾點呢?
  幾個重要定義︰
  UTC︰協調世界時
  這是全世界采用的科學記時標準。它以精確的原子鐘為基礎,穩定性很高。其每天的變化率不超出100微微秒。由于地球轉動的不規則必需增減潤秒時,有二次機會調整協調世界時。
  OWLT︰單程光時
  指在光從地球到達飛行器或太陽系天體的單程時間。
  SCET︰飛行器飛行時間
  相當于地球接收時間減去單程光時
  當地時間︰在地球或其它行星時區里所調整的時間。



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文章作者:溫學詩
責任編輯:skylook

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