導讀太陽系八大行星從內到外各具特點，展現出各自迷人且帶有神秘的“色彩”。比如近日“四人組”－水星、金星、地球和火星，是典型的巖質行星，再往外則是擁有濃密大氣層的....

太陽系八大行星從內到外各具特點，展現出各自迷人且帶有神秘的“色彩”。比如近日“四人組”－水星、金星、地球和火星，是典型的巖質行星，再往外則是擁有濃密大氣層的木星和土星，接著在更遙遠的區域分布著冰巨星－天王星和海王星，它們雖然也是氣態行星，但由于表面溫度非常低，絕大部分的氣體被“冷凍”成固體覆蓋著地表。

在八大行星中，體積和質量最大的當屬木星這顆氣態巨無霸行星，而鄰近它的另一顆氣態巨行星－土星，則被木星強大的“氣場”所震懾，其本身的光芒也一定程度上被木星所遮掩。不過，土星并沒有因此而“氣餒”，它以另外的一種“罕見”的特征，同樣吸引著人們的目光，那就是它廣闊而壯觀的光環。

土星的光環

土星距離太陽約10個天文單位，即大約15億公里，其質量約為地球的95倍，在太陽系中處于“老二”的地位，僅次于木星。由于是氣態行星，土星的體積比地球大750倍，全球的平均密度僅為0.687克/立方米。如果土星沒有什么其它的特點，那么其地位和影響力，我想肯定會永遠跟隨在木星的腳步之后，幸好，土星有一個獨特的魅力之源。

1610年，著名天文學家伽利略利用望遠鏡，首次發現了土星環的存在。又過了幾十年，天文學家惠更斯，用精度更高的望遠鏡，首次確認了環繞土星的環狀結構。1675年，天文學家卡西尼在觀測過程中，發現土星環是由很多半徑不同、共同圍繞著土星質心公轉的“多重環”所構成，相鄰的環之間存在著一定的間隙，后來科學家們將土星兩個環帶存在的最大間隙命名為“卡西尼環縫”，間距達到了驚人的4800公里。

從土星環分布的范圍來看，從最內部到最外側，“厚度”達到1600萬公里，這么大的范圍，可以并排排列上千個地球。從上世紀70年代開始，共有3個探測器對土星、土星環以及土星的衛星開展了近距離的探測，它們分別是先驅者11號、旅行者1號和2號探測器，進一步印證了土星環的分層結構。

為了區分這些土星環，科學家們根據土星環的明亮程度以及寬度大小，同時結合被發現的順序，將距離土星地表從近到遠的光環，分別命名為D、C、B、A、F、G和E環，其中A、B、C三個環是主環，寬度較大且亮度較高，其余的都為暗環，這些光環的寬度從48到30萬公里不等，共同構成了土星壯美的光環，看上去就像一張非常巨大的唱片上的環形紋路。

土星光環是由什么構成的？

從土星環在1610年被發現開始的二百年內，天文學家們普遍認為，土星環是一個或者多個扁平的固體物質盤，一直到1856年，物理學家麥克斯韋通過理論推導，論證了土星環是由許許多多個小衛星，在土星的赤道平面上圍繞土星公轉的物質集合系統。

上世紀70年代以后，通過大型天文觀測設備以及發射的近距離觀測的深空探測器，人們發現組成土星環的物質，是宇宙中再普通不過的了，無非是一些巖石碎塊、冰塊以及更細小的太空塵埃等。它們的直徑都比較小，一般都是在幾厘米到幾十厘米，很少直徑有超過1米的，這些聚集在一起的物質，在陽光的照射下，反射出耀眼的光芒。

土星光環是如何形成的？

天文學家們發現土星環之后，在認識了其組成物質的成分之后，勢必要探究它們的來源問題，不過，這個問題的結論迄今為止在科學界也沒有達成共識，因為至少有兩種觀點都可以解釋得通。

第一種觀點是引力俘獲說。土星依靠其強大的引力作用，在其誕生過程中以及形成以后的漫長歲月里，將周圍許多巖石殘骸和冰塊吸附到一起形成，并逐漸在赤道平面上聚集成環，另外還將過路的小行星、彗星等也拉進這個陣營中。由于吸附的時間、聚集的距離都有所差別，逐漸形成了軌道不同的環帶。

另一種解釋是衛星解體說。有科學家猜測，在土星形成以后，圍繞它運行的一顆大質量的衛星，由于距離土星很近，超過了星體洛希極限，被強大的潮汐力“撕碎”，形成了無數巖石小碎塊，隨后一部分墜落到土星內部，還有一部分在土星的引力“調校”和自身快速運行的“努力”下，沒有墜入土星，而是最終以不同的軌道圍繞著土星旋轉，形成了目前的土星環。

從目前觀測的結果看，嚴格意義來說，在太陽系中，不僅僅是土星才擁有光環，像木星、天王星、海王星都有這樣的光環，也就是說都有很多巖石小碎塊和冰塊體圍繞著它們旋轉，只不過，這些行星的光環，范圍較小、組成物質較少，不太容易被觀測得到，遠沒有土星來得震撼。

土星環會消失嗎？

如果以地球的視角去觀察土星，那么光環的確會呈現出定期“消失”的現象。主要原因在于土星的赤道面與軌道面呈現較出的傾角，在地球和土星雙雙圍繞太陽公轉的同時，從地球觀察，土星會整體呈現周期性的擺動，而直觀上衡量這種擺動的就是土星環形狀的變化。

從地球上看，土星光環與土星軌道的最大傾角為27度，最小傾角為0度，從最大傾角到最小傾角的變化周期是15年。當傾角變到0度時，從地球上就無法看到土星環的存在，因為土星光環的厚度太“薄”了，平均厚度僅為20米以內，在地球和土星這么長的距離，是根本看不出這20米的厚度來的，于是此時此刻，土星環就像隱身了一樣。

如果從土星環組成物質的變化來看，它的整體變化情況是非常緩慢的，這其中有一部分在軌道衰減下墜入土星，不過仍有一些外來的小行星和彗星不定期地補充進去，從而幾乎維持著一種動態的平衡。

不過，在2017年卡西尼號探測器在對土星環進入近距離觀測時，發現在土星強大的引力作用下，幾乎每時每刻都在發生著土星環內物質墜入土星的現象，土星表面也因此而形成交替出現的“環雨”現象。據測算，大約3億年之后，土星環中的物質很大一部分都會被“吸入”土星之內，屆時如果人類還存在的話，那么就有可能觀察不到明顯的土星環了。