土星的衛(wèi)星
特性
土星衛(wèi)星的相對(duì)質(zhì)量(土衛(wèi)一和其他比土衛(wèi)二小的衛(wèi)星在此圖未能顯示出來。
土星的衛(wèi)星系統(tǒng)有一邊倒的情況:土衛(wèi)六占繞土星物質(zhì)總質(zhì)量的百分之96。6顆近球體衛(wèi)星占百分之4,其余54顆加土星環(huán)只占百分之0.01。
許多土星衛(wèi)星,如土衛(wèi)十八及土衛(wèi)三十五,軌道位于土星環(huán)系統(tǒng)內(nèi),公轉(zhuǎn)周期僅比土星自轉(zhuǎn)周期略長一點(diǎn)。然而一些最遠(yuǎn)的不規(guī)則衛(wèi)星,特別是諾爾斯衛(wèi)星群,軌道半徑數(shù)百萬英里,公轉(zhuǎn)周期長達(dá)幾年。諾爾斯群衛(wèi)星的軌道甚至幾乎垂直于土星的赤道。高盧衛(wèi)星群和因紐特衛(wèi)星群的軌道傾角為30至50度不等。最靠近土星的衛(wèi)星和多數(shù)規(guī)則衛(wèi)星的軌道傾角則只有不到一度至約1.5度。土衛(wèi)八例外,其軌道傾角為7.57度。
發(fā)現(xiàn)
天文攝影術(shù)出現(xiàn)之前,8顆土星衛(wèi)星純粹由直接天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)發(fā)現(xiàn)。最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六,由克里斯蒂安·惠更斯于1655年發(fā)現(xiàn)。土衛(wèi)三、土衛(wèi)四、土衛(wèi)五和土衛(wèi)八(路易之星)在1671年至1684年間由喬凡尼·多美尼科·卡西尼發(fā)現(xiàn)。威廉·赫歇爾于1789年發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)一和土衛(wèi)二。土衛(wèi)七于1848年由威廉·邦德、喬治·邦德和威廉·拉塞爾發(fā)現(xiàn)。
長時(shí)間底片的使用使更多的衛(wèi)星被發(fā)現(xiàn)。土衛(wèi)九于1966年由威廉·亨利·皮克林首次用這種方法發(fā)現(xiàn)。同年,土衛(wèi)十和土衛(wèi)十一被觀測(cè)到,但未被確認(rèn),也沒人發(fā)現(xiàn)其實(shí)是一對(duì)共軌衛(wèi)星。
太空船的發(fā)現(xiàn)
這幅由卡西尼-惠更斯號(hào)拍攝的照片中可以看到4顆衛(wèi)星:最大的土衛(wèi)六、下方的土衛(wèi)四、較小的土衛(wèi)十六和最小的土衛(wèi)十三
自從使用了無人太空探測(cè)器,人們對(duì)外行星的研究發(fā)生了巨大的根本性變化。航海家號(hào)于1980年到達(dá)土星,發(fā)現(xiàn)了7顆新衛(wèi)星,使總數(shù)達(dá)到17顆。土衛(wèi)十一被肯定和土衛(wèi)十是兩顆不同的衛(wèi)星。1990年,土衛(wèi)十八在航海家號(hào)的存檔照片中被發(fā)現(xiàn)。
卡西尼-惠更斯號(hào)于2004年夏到達(dá)土星,發(fā)現(xiàn)了在土星系內(nèi)圈的3顆小衛(wèi)星(土衛(wèi)三十三、土衛(wèi)三十四、土衛(wèi)三十五)和位于F環(huán)內(nèi)的3顆未確認(rèn)的衛(wèi)星。2004年11月16日,卡西尼號(hào)科學(xué)家公布了土星環(huán)的結(jié)構(gòu),表示環(huán)內(nèi)存在更多的衛(wèi)星,但只有土衛(wèi)三十五被證實(shí)觀測(cè)到(2005年5月6日確認(rèn))。 2007年7月18日,土衛(wèi)四十九的發(fā)現(xiàn)被公布。2008年3月6日,相關(guān)人員公布卡西尼號(hào)觀測(cè)到土衛(wèi)五旁土星磁圈中高能電子的削減,可能是土衛(wèi)五擁有一個(gè)稀疏環(huán)系統(tǒng)的證據(jù)。 2009年3月3日,G環(huán)內(nèi)的一顆小衛(wèi)星Aegaeon被公布。
地面的發(fā)現(xiàn)
對(duì)土星衛(wèi)星的研究也隨著望遠(yuǎn)鏡的進(jìn)步而越來越方便。整個(gè)20世紀(jì),土衛(wèi)九是唯一一顆已知的不規(guī)則衛(wèi)星。2000年起,人們使用地面天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了30多顆衛(wèi)星。2000年末開始的一項(xiàng)全面研究發(fā)現(xiàn)了13顆新衛(wèi)星(—包括2003年發(fā)現(xiàn)的土衛(wèi)三十一),它們繞土星的軌道十分遙遠(yuǎn),顯示它們是土星引力捕獲的較大物體的碎片。2005年5月3日,毛納基山天文臺(tái)的天文學(xué)家們公布了12顆小型外圈衛(wèi)星。 2006年6月30日,天文學(xué)家們公布了他們使用昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的9顆小型外圈衛(wèi)星。 2007年4月13日,土衛(wèi)五十二被公布。2007年5月1日,S/2007 S 2和S/2007 S 3被公布。
命名備注
有些小行星和土星的衛(wèi)星有著相同的名稱:小行星55(Pandora)、小行星106(Dione)、小行星577(Rhea)、小行星1809(Prometheus)、小行星1810(Epimetheus)和小行星4450(Pan)。
衛(wèi)星群
界限可能很含糊,土星的衛(wèi)星被分作10群。
內(nèi)軌光環(huán)和小型規(guī)則衛(wèi)星
A環(huán)及F環(huán)小衛(wèi)星
2006年,4顆“小衛(wèi)星”在卡西尼號(hào)拍攝的照片中被找到。 兩顆較大的衛(wèi)星在之前已被發(fā)現(xiàn),位于A環(huán)內(nèi):土衛(wèi)十三和土衛(wèi)三十五。它們足夠大,能清除土星環(huán)的物質(zhì),形成環(huán)縫。對(duì)比之下,“小衛(wèi)星”只能夠清除極為接近的部分物質(zhì),形成不完全的環(huán)縫。這條尾隨小衛(wèi)星的痕跡形似飛機(jī)螺旋槳,橫跨約只有10公里。 這些小衛(wèi)星體積很小,直徑40至500米不等,以致不能被直接觀測(cè)得到。2007年,150顆小衛(wèi)星被發(fā)現(xiàn),顯示小衛(wèi)星的軌道是受限于3條細(xì)帶上(各寬1000米,不到土星環(huán)寬度的百分之一),全位于A環(huán)內(nèi),距離土星中心約130,000公里,免受強(qiáng)密度波的干擾,除了兩顆在恩克環(huán)縫外的小衛(wèi)星之外。(然而,其他不受密度波干擾的A環(huán)區(qū)域卻明顯不存在小衛(wèi)星。)這顯示它們是大物體碎裂后的碎片。經(jīng)估計(jì),A環(huán)擁有幾千個(gè)類似的碎片。
相信F環(huán)有類似的小衛(wèi)星。有可能鄰近衛(wèi)星土衛(wèi)十六造成了這些小衛(wèi)星和F環(huán)核心的撞擊,并因此形成“噴射”出的物質(zhì)。F環(huán)小衛(wèi)星中最大的一顆可能是待確認(rèn)的S/2004 S 6。 F 環(huán)還包含瞬態(tài)的 扇形 ,被認(rèn)為是直徑大約1 公里,軌道接近 F 環(huán)核心,更小的小衛(wèi)星所導(dǎo)致的 。
牧羊人衛(wèi)星
牧羊人衛(wèi)星是行星環(huán)以外或以內(nèi)公轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。它們有為環(huán)塑形的作用:修齊邊緣,并制造出環(huán)縫。土星的牧羊人衛(wèi)星有:土衛(wèi)十八、土衛(wèi)三十五、土衛(wèi)十五、土衛(wèi)十六、土衛(wèi)十七、土衛(wèi)五十三和未確認(rèn)的S/2004 S 4、S/2004 S 6和S/2004 S 3。
共軌衛(wèi)星
土衛(wèi)十和土衛(wèi)十一是一對(duì)共軌衛(wèi)星。它們體積相當(dāng),軌道直徑相差只有幾公里。若兩者企圖掠過對(duì)方,其接近程度足以使兩者相撞。然而,它們并沒有相撞,而是因引力而每四年一次交換軌道。
土衛(wèi)五十三及G環(huán)
大衛(wèi)星區(qū)域
土星系大衛(wèi)星未能徹底清除軌道區(qū)域,這是太陽系各個(gè)衛(wèi)星系中唯一的:E環(huán)彌散在大衛(wèi)星區(qū)域內(nèi), 阿爾庫俄尼得斯衛(wèi)星群和土衛(wèi)七穿行其間,兩對(duì)特洛依衛(wèi)星與大衛(wèi)星共軌,等等。其它衛(wèi)星系總是大衛(wèi)星獨(dú)段軌道,規(guī)則小衛(wèi)星和光環(huán)在內(nèi)圈,不規(guī)則小衛(wèi)星在外圍,徹底分開。
內(nèi)部大衛(wèi)星及阿爾庫俄尼得斯衛(wèi)星群
最靠近土星的大衛(wèi)星的軌道位于E環(huán)以內(nèi)。它們包括:
E環(huán)
土衛(wèi)一 :赫歇爾隕石坑是其直徑的三分之一,做出“死星”般的外形。土衛(wèi)一有著顯著的橢球形,南北直徑較赤道直徑短,這是由于土星的引力效應(yīng)。它是內(nèi)部大衛(wèi)星中最輕的一顆,但其引力已足以偏離土衛(wèi)三十二的軌道。土衛(wèi)一并沒有已知的地質(zhì)活動(dòng)。
阿爾庫俄尼得斯衛(wèi)星群 :這三顆衛(wèi)星運(yùn)行于土衛(wèi)一和土衛(wèi)二之間:土衛(wèi)三十二、土衛(wèi)四十九和土衛(wèi)三十三。它們是土星系中最小的衛(wèi)星之一。土衛(wèi)三十二和土衛(wèi)四十九都擁有很暗淡的光弧。土衛(wèi)三十三的軌道里也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很暗的環(huán)。
土衛(wèi)二 是土星內(nèi)圈衛(wèi)星中地質(zhì)活動(dòng)最激烈的一顆。其南極充滿了一條條的裂痕,稱為“虎斑”,部分虎斑射出物質(zhì),填充E環(huán)。它是如今還有地質(zhì)活動(dòng)的太陽系天體中最小的一顆,并在南極地區(qū)表面下可能存在著液態(tài)水。
土衛(wèi)三 是內(nèi)圈衛(wèi)星中第三大的。其最突出的地形便是一個(gè)名為奧地修斯的大隕石坑,和一個(gè)名為伊薩卡的大型峽谷系統(tǒng)。土衛(wèi)三現(xiàn)在無任何地質(zhì)活動(dòng)。
土衛(wèi)四 是內(nèi)圈衛(wèi)星中第二大的。其密度比最大的內(nèi)圈衛(wèi)星土衛(wèi)五要高。土衛(wèi)四表面覆蓋著一條條亮裂痕。它可能有地質(zhì)活動(dòng),但其規(guī)模會(huì)比土衛(wèi)二上的冰凍火山要小得多。
特洛依衛(wèi)星 :特洛依衛(wèi)星是土星系特有的。它們?cè)诖笤S多的天體的拉格朗日點(diǎn)上運(yùn)行,如一顆大衛(wèi)星或行星。土衛(wèi)三有兩顆特洛依衛(wèi)星:土衛(wèi)十三和土衛(wèi)十四;土衛(wèi)四也有兩顆:土衛(wèi)十二、土衛(wèi)三十四。土衛(wèi)十二是已知最大的特洛依衛(wèi)星,而土衛(wèi)三十四有著最不規(guī)則的軌道。
土衛(wèi)五 是土星內(nèi)圈衛(wèi)星中最大的。雖然它并沒有已知的地質(zhì)活動(dòng),但是它很可能有著一個(gè)昏暗的環(huán)系統(tǒng)。卡西尼號(hào)于2005年掠過的時(shí)候,曾在土衛(wèi)五的希爾球旁探測(cè)到電子削減,這可能是因?yàn)槟抢锎嬖谥覊m大小的物質(zhì)顆粒。土衛(wèi)五的環(huán)系統(tǒng)幾乎不可觀測(cè),但其密度已足夠偏離受土星磁場(chǎng)影響的電子。若此,它將是太陽系中唯一一顆已知擁有環(huán)系統(tǒng)的衛(wèi)星。土衛(wèi)五的表面布滿了撞擊坑,還有幾條大型土衛(wèi)四型裂痕,和赤道上可能由稀薄的環(huán)造成的暗線。它擁有一個(gè)與大的隕石坑,比周邊地區(qū)要光亮,并可能是土星內(nèi)圈衛(wèi)星中觀測(cè)到的最年輕的隕石坑。
外圈大衛(wèi)星
以下衛(wèi)星運(yùn)行于E環(huán)以外:
土衛(wèi)六 :直徑5150公里,是太陽系中第二大的衛(wèi)星。太陽系所有大型衛(wèi)星之中,它是唯一一顆擁有稠密大氣層的。它也是唯一在表面有大量液體的衛(wèi)星,其甲烷以液態(tài)方式存于北極和南極地區(qū)的湖內(nèi)。土衛(wèi)六也可能有弱磁場(chǎng)。像木衛(wèi)二和木衛(wèi)三般,它也相信存在著地底甲烷和水混合的海洋。土衛(wèi)六的異步軌道(不是時(shí)時(shí)刻刻以同一面向著主星)可以解釋其地底海洋。
土衛(wèi)七 是土衛(wèi)六最鄰近的衛(wèi)星。它小于土衛(wèi)一,是已知最大的非球體天體之一。土衛(wèi)七有著怪異的像海綿和褐色表面。它也是唯一有不規(guī)則自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星,這表示它沒有固定的極點(diǎn)或赤道。
土衛(wèi)八 是土星衛(wèi)星中第三大的。它是距離土星較遠(yuǎn)、軌道傾角最高的大衛(wèi)星,軌道半徑為3,561,300公里,傾角7.5度。土衛(wèi)八一直以其“陰陽臉”聞名,其前導(dǎo)半球?yàn)鹾冢箅S半球幾乎白如冰雪。近30年人們才發(fā)現(xiàn),一個(gè)名“赤道脊”的大型山脈正落于較黑區(qū)域內(nèi),幾乎跨越整條赤道。有別于其他大衛(wèi)星,土衛(wèi)八運(yùn)行于土星的磁場(chǎng)外,因此暴露在太陽風(fēng)中。盡管2007年9月卡西尼號(hào)與其距離極近,但其陰陽臉的成因仍然成迷??ㄎ髂崽?hào)不被允許在春秋分或冬夏至任務(wù)時(shí)接近土衛(wèi)八。
外軌不規(guī)則衛(wèi)星
土星的不規(guī)則衛(wèi)星
不規(guī)則衛(wèi)星是經(jīng)行星引力捕獲的小衛(wèi)星,擁有大半徑、高傾角的軌道,有些逆行公轉(zhuǎn)。它們常被歸于撞擊群內(nèi)。目前土星最大的不規(guī)則衛(wèi)星是土衛(wèi)九,它的數(shù)據(jù)也是當(dāng)中最詳盡的。
因紐特衛(wèi)星群
因紐特衛(wèi)星群包括5顆順行外圈衛(wèi)星,有著接近的軌道半徑和傾角,能被歸為一群。成員為:土衛(wèi)二十二、土衛(wèi)二十四、土衛(wèi)二十、土衛(wèi)二十九和土衛(wèi)五十二。
諾爾斯衛(wèi)星群
諾爾斯衛(wèi)星群包括29顆逆行外圈衛(wèi)星,與土星距離相當(dāng),可被歸為一群。成員為:土衛(wèi)三十六、土衛(wèi)三十八、土衛(wèi)三十九、土衛(wèi)四十、土衛(wèi)四十一、土衛(wèi)四十二、土衛(wèi)五十一、土衛(wèi)四十三、土衛(wèi)四十四、土衛(wèi)五十、土衛(wèi)四十五、土衛(wèi)四十六、土衛(wèi)二十五、土衛(wèi)三十一、土衛(wèi)九、土衛(wèi)二十七、土衛(wèi)四十七、土衛(wèi)四十八、土衛(wèi)二十三、土衛(wèi)三十、土衛(wèi)十九、S/2004 S 7、S/2004 S 12、S/2004 S 13,S/2004 S 17、S/2006 S 1、S/2006 S 3、S/2007 S 2和S/2007 S 3。
高盧衛(wèi)星群
高盧衛(wèi)星群包括4顆順行外圈衛(wèi)星,軌道半徑和傾角接近,能被歸為一群。成員為:土衛(wèi)二十六、土衛(wèi)三十七、土衛(wèi)二十八和土衛(wèi)二十一。
右圖顯示土星已發(fā)現(xiàn)的不規(guī)則衛(wèi)星的軌道。軌道離心率由線段表示,左端為近心點(diǎn),右端為遠(yuǎn)心點(diǎn),軌道傾角為縱軸。橫軸之上的為順行衛(wèi)星,之下的為逆行衛(wèi)星。橫軸數(shù)字單位為億米(百萬公里),表示希爾球(引力影響范圍)半徑(土星約為65億米)。順行:因紐特衛(wèi)星群和高盧衛(wèi)星群;逆行:諾爾斯衛(wèi)星群,兩群清晰可見(從上至下)。
備注:已命名衛(wèi)星標(biāo)以黃色,未命名衛(wèi)星S/2004 Sxx(2005和2006年公布)標(biāo)以白色S/2006 Sxx標(biāo)以灰色。
列表
以下為土星衛(wèi)星列表,默認(rèn)以軌道順序排列。質(zhì)量足夠大而能坍縮成近球體的衛(wèi)星以粗體列出。捕捉來的不規(guī)則衛(wèi)星(于土衛(wèi)八以外),順行的底色為淺灰,逆行的則為深灰。
未確認(rèn)衛(wèi)星
以下天體(由卡西尼號(hào)觀測(cè)到)仍未被正式確認(rèn)。人們還不清楚它們究竟是真的衛(wèi)星還是F環(huán)中的大塊聚集成堆的物質(zhì)。
理論衛(wèi)星
以下兩顆衛(wèi)星由兩位天文學(xué)家分別聲稱發(fā)現(xiàn),但之后從未被觀測(cè)到。兩者都被稱運(yùn)行于土衛(wèi)六和土衛(wèi)七之間,因此有可能它們是同一個(gè)物體,而更可能的是,兩者根本事實(shí)并不存在。
Chiron據(jù)稱于1861年由赫爾曼·邁爾·薩洛蒙·戈?duì)柕率┟芴赜^測(cè)到,但無人再次找到這顆衛(wèi)星。
Themis據(jù)稱于1905年由威廉·亨利·皮克林觀測(cè)到,但無人再次找到這顆衛(wèi)星。直到1960年代,此星仍被列入眾多年鑒和天文學(xué)書籍中。
參見
各大行星的衛(wèi)星:地球、火星、木星、天王星、海王星
衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)時(shí)間列表
衛(wèi)星命名
參考資料
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