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发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: 太阳系·土星的卫星
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月03日13:30:08 星期六), 站内信件



　　　　　　　　阿西莫夫最新科学指南·太阳系

　　　　　　　　[美]I. 阿西莫夫　著　　朱　岚　译

土星的卫星

　　土星除了光环之外，也和木星一样拥有一族卫星。1656年，在
发现土星光环的同一年，惠更斯第一次发现了土星的一颗卫星。两
个世纪以后，这颗卫星才被命名为提坦（中文名土卫六）。在希腊
神话中提坦是一个神族，称为提坦诸神，萨图耳努斯（土星的命名）
就是希腊神话中的克罗诺斯，他也属于这个神族。土卫六的体积很
大，和木卫三的大小差不多，但密度比木卫三小，所以它们彼此的
质量相差甚远；尽管如此，土卫六无论在质量或是直径上，仍然是
太阳系中的第二大卫星。

　　　
　　　　　　　　　　图：土卫六

　　有一点土卫六至今仍居同类的首位。虽然土卫六的表面重力很
小，但是由于它比木星的卫星离太阳更远，因而也更冷，所以它能
更好地保留住那些因受冷而变得不活跃的气体分子。1944年，在德
国出生的美国天文学家柯伊伯探测到了土卫六周围的不可否认的大
气，并发现大气中含有甲烷。甲烷是地球上天然气中的主要成分，
它的分子（CH4）是由1个碳原子和4个氢原子结合而成的。
　　在发现土卫六的时候，已经知道的其他卫星共有6颗； 它们分
别是月球和木星的4颗伽利略卫星，这5颗卫星大小都差不多，比起
已知的行星来它们的大小都非常相似。然而，在1671－1684年期间，
J.D.卡西尼又发现了不少于4颗土星的卫星，每一颗的直径都比伽利
略卫星中最小的木卫二还要小得多。J.D.卡西尼发现的这些卫星中，
最大的直径有1400公里（900英里），现已被命名为伊阿佩托斯（中
文名土卫八），最小的直径只有1000公里（650英里），名为忒梯斯
（中文名土卫三）。从此以后，人们知道了卫星可以是很小的。


　　　　　　　　　　　　想象图：土星及其卫星

　　到19世纪末的时候，土星卫星的数目已经增加到9颗。 最后发
现的第九颗被称为福柏（中文名土卫九），是由美国天文学家W.H.
皮克林首先探测到的。它是目前已知的最远的一颗卫星，与土星的
平均距离为1300万公里（800万英里）。土卫九以逆行的方向每549
天绕土星公转一周。它也是最小的一颗卫星（因为小，自然就暗，
所以这么晚才被发现），直径约为190公里（120英里）。

　　1979年～1981年，先驱者11号、旅行者1号和旅行者2号三枚探
测器先后通过木星，奔向土星，为我们提供了精密观察土星本体、
土星环和土星卫星的机会。
　　土卫六因为拥有自己的大气，当然是我们探测的主要目标。旅
行者 1 号发射的无线电信号在通往地球的途中掠过土卫六的大气，
一些信号能量被吸收了；根据吸收的具体成分来计算，结果发现土
卫六的大气意想不到的浓密。从地球上探测到的甲烷含量来估计，
土卫六的大气密度和火星大气差不多。事实上并非如此。土卫六的
大气密度是火星大气的150倍，大约是地球大气的1.5倍。
　　之所以会有这样令人惊讶的数字，是因为从地球上探测到的仅
是甲烷，如果土卫六的大气中只有这一种成分的话，土卫六的大气
会是稀薄的，但是，甲烷仅占土卫六大气全部含量的2%，其余的是
氮，而氮气很难利用其吸收特征探测出来。
　　土卫六大气云雾弥漫，根本看不见固体表面。然而这种云雾却
非常有趣。甲烷是一种容易聚合的分子，即能够自我结合成更大的
分子。于是，科学家们随意推测，土卫六可能具有由相当复杂的含
碳分子构成的海洋或泥沼。实际上，我们甚至可以自得其乐地想象，
上卫六的表面覆盖着沥青，固体石油露出地面，甲烷和乙烷湖冒着
气泡。
　　正如人们可以预想的那样，其余的土星卫星都有陨星碰撞的坑。
 9 颗卫星中最内层的土卫一有一个坑非常大（相对于卫星的大小而
言）；可以想象，产生这个坑的撞击必定差一点儿把这整个星球粉
碎。
　　土卫二在 9 颗卫星中排行老二，但它的表面相当平滑，可能是
由于潮汐生热致使部分融化的结果。土卫七是一个最不圆的卫星，
直径变化从110公里到190公里（70～120英里），形状看起来很像
火星的卫星，但比它们大得多，正因为它足够大，所以人们认为，
在其自身的引力作用下，土卫七应该变得相当圆。它现在之所以不
圆，大概是新近分裂出来的缘故。
　　从1671年首次发现土卫八时起，土卫八就有自己的特色，在土
星西侧时比在东侧时要亮5倍。因为土卫八总是保持一面朝向土星，
所以它在上星的一侧时，我们看到的是它的半球，到了另一侧时，
看到的是它的另一半球，由此人们自然会猜想，一半球对阳光的反
照率是另一半球的5倍。旅行者1号传送回来的照片证实了这种猜想。
由照片上可以看出。土卫八有明有暗，好像一面是冰，另一面却覆
盖着暗色的尘土。这种差异的原因尚不清楚。


　　　　　　　　　　　　图：土星的小卫星

　　土星探测器也成功地发现了8颗小卫星， 它们都太小，从地球
上探测不到，这样就使土星的卫星总数增加到了17颗。最靠里的卫
星距离土星中心仅137,000公里（85,000英里），高出土星的云层77,
000公里（48,000英里），大约14.43小时绕土星公转一周。
　　在土卫一轨道的内侧，有两颗卫星异乎寻常地共轨，即两颗卫
星共用同一轨道，绕着土星不停地互相追逐，这是我们知道的这种
共轨卫星的第一个例子，它们距离土星中心150,000公里（94,000英
里），公转周期为16.68小时。1967年法国天文学家多尔夫报告说，
他在土卫一的轨道内侧发现了一颗新卫星，并命名为伊阿努斯（中
文名土卫十）。他看到的可能是这共轨卫星中的一颗。因为在不同
的时间会看到不同的卫星，致使他得出了错误的轨道资料。如今在
土星卫星的名单上已不再使用伊阿努斯这个名字了。
　　其余的3颗新发现的卫星也呈现了前所未有的奇特现象。 在很
久以前被J.D.卡西尼发现的土卫四，被探测到还有一颗微小的共轨
伴星，土卫四的直径是1120公里（700英里），而伴星土卫四-B的
直径仅有32公里（20英里），并且保持在超前土卫四60°的位置环
绕土星运行。结果，土星、土卫四和土卫四-B分别位于等边三角形
的三个顶点上。这就是特罗央情形，我将在下面的叙述中解释其中
的原因。
　　这种情形只有当第三个天体远远小于前两个天体时才可能发生。
发生这种情形时，小的天体必须超前或落后大的天体60°。超前要
在L-4位置，落后要在L-5位置。土卫四-B位于L-4位置。（英文字母
L是为了纪念意大利出生的法国天文学家拉格朗日，1772年，他计算
出这种位形在引力上是稳定的。）
　　接下来是土卫三，也是卡西尼卫星之一，它有两颗共轨伴星：
土卫三-B在L-4位置，土卫三-C位于L-5位置。
　　很明显，土星的卫星家族是我们迄今所知太阳系中数目最多而
且情况最复杂的一个。

扫校者注：此后又陆续发现了许多新卫星，到2001年年中，土星已经有30颗卫星，
仍在太阳系中居首。但估计很快会被木星超过。

　　土星环远比我们想象的复杂得多。从近距离的观察可以看出，
它是由上百个甚至上千个的细环组成的，就像唱片上的沟槽一样，
有些地方的暗纹像车轮的辐条一样垂直于环上。在更外层的地方
还有一个好像是由三个缠绕在一起的小环组成的微弱光环。以上
的这些现象迄今还无法解释。不过一般都认为，由于电效应，简
单的引力解释一定会变得复杂起来。


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