土星是一个怎样的行星?
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发布时间：2022-04-29 02:58
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时间：2022-06-29 08:48
轨道长半径(天文距离单位) 9.539 轨道长半径(百万公里) 1427.0 公转的恒星周期(日) 10759.5 公转的会合周期(日) 378 轨道偏心率 0.056 轨道倾角(度) 2.5 升交点黄经(度) 113.3 近日点黄经(度) 92.3 平均轨道速度(公里) 9.64 赤道半径(公里) 60330 扁率 0.102 质量(地球质量=1) 95.159 密度(克/立方厘米) 0.70 赤道引力(地球=1) 1.08 逃逸速度(公里/秒) 35.6 自转周期(日) 0.426 黄赤交角(度) 26.73 反照率0.57 最大亮度-0.4 卫星数(已确认的) 23 自转周期 10小时39分。 公转周期为10759.5天（相当于29.5个地球年） 视星等 0.67 土星可算是太阳系中较为奇特的一颗行星，在望远镜中看来，它的外表犹如一顶草帽，在圆球形的星体周围有一圈很宽的“帽沿”，这就是土星光环，又称土星环。光环的存在使得土星成为群星中最美丽的一颗，令观赏者赞叹不已。几百年来，人们一直以为太阳系中唯独土星才有光环。直到本世纪70年代后期至80年代后期，天王星环、木星环和海王星环的相继发现才使这一观点得以改变。
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时间：2022-06-29 08:48
行星的自转的速率是它的基本特性。对一颗行星自转周期的测定，将有助于我们理解行星的形成、演化、内部动力学以及它的动力气象。如果一颗行星具有固体表面，为了决定其自转速率，只需追踪它的标志性地形的旋转运动。然而，对于气态巨行星（木星、土星、天王星和海王星），要想知道它内部结构的旋转速率，上述办法不再适用。木星、天王星和海王星的磁偶极矩与自转轴之间有一个倾角，于是在行星磁气圈中太阳风的行为受旋转的行星磁场支配；因此，通过测量来自行星的射电发射，可以决定行星磁场的旋转周期，从而决定产生磁场的行星内部结构之周期。不幸，土星的磁偶极矩与自转轴之间没有这样一个倾角，以至于射电波的周期是起伏的，不能代表其内部结构的旋转。
关于土星，尽管它的内部具有流体的性质，作为一个整体其各个部分仍应保持接近一致的旋转周期，这其中的原因在于：内部结构整体导电，电磁力对整体起作用。接下来的问题是：土星大气中的云，其旋转速率是比内部结构快（表现为西风）还是比内部结构慢（表现为东风）?最近，来自牛津大学物理系的Read等，使用土星的动力气象数据，对土星自转的周期做出了新的估计。
Read等的动力气象方法的关键在于，考察土星急流（jet streams）的动力学稳定性。在分析风和温度观察数据的基础上，研究者证明，急流的分布图是处于中性稳定（非常接近稳定与不稳定之边界）。按照相关理论，大气东-西风的速度与位势涡度（potential vorticity）的纬向梯度之间有确定关系（注：所谓位势涡度，即个别空气柱旋转的速率被空气柱的垂直厚度除）。因为位势涡度独立于参考系，已知位势涡度就可以确定关于东-西风的参考系，进而估算土星内部结构的自转周期。长期以来，人们一直认为，土星的大气风仅仅包括西风急流，只不过在强度上随纬度的增加而递减。Read的新结果表明：土星上大气风的风向是交替变化的——在赤道附近是西风，纬度高一些变成东风，纬度再高一些又变成西风，直到极点可能有许多次反复。直接跟踪土星的大气风，观察表明，赤上道的急流空气，转一圈需10小时12分钟；而在较高纬度转一圈可能耗时10小时42分钟。关于土星内部结构(包括可能的岩质核)的自转周期, Read等给出的最新估算值是10小时34分13秒。
（戴闻 编译自 Nature 460 (2009): 582 和 608）
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时间：2022-06-29 08:49
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