土星系(Saturnian System)

土星系(Saturnian System)

土星系也是一個具體而微的太陽系，只是土星質量比木星小很多，不過土星系目前發現的衛星數量只比木星系略少一些，已確認者有62顆。而整個土星最引人注目的就是很明顯的土星環。

土星主要由氫組成，還有少量的氦與微量元素，土星核心包括岩石和冰，外圍由數層金屬氫和氣體包覆著，不過土星的比重0.69g/cm³是太陽系行星中唯一小於水的行星。最外層的大氣層在外觀上通常看起來很平順的，雖然有時會有長時間存在的特徵出現。不過土星的風速高達1,800公里/時，比木星上的平均風速還高，在太陽系僅次於海王星。土星的質量是地球的95倍，比起木星質量是地球的318倍小很多，但土星直徑只比木星小20%。木星和土星加總質量占太陽系總行星質量的92%。

土星的磁場強度介於地球和木星之間，赤道磁場強度為0.2高斯(20 µT)，大約是木星磁場的20分之一，但約為地球的磁場的20倍由於磁場強度遠比木星微弱，土星的磁層僅延伸至土衛六軌道之外而已。

土星外圍的大氣層包括96.3%的氫和3.25%的氦，可以偵測到的氣體還有氨、乙炔、乙烷、磷化氫和甲烷。上層的雲由氨的冰晶組成，較低層的雲則由硫化氫銨(NH4SH)或水組成。土星大氣層中氦的含量相對於太陽系其他行星而言明顯低很多。

關於土星環的起源有兩種主要的理論。一種19世紀的理論提出的起源於洛希極限，認為環原本是土星的一顆衛星，因為軌道的衰減而落入洛希極限的範圍內，因本身不夠緊密而被土星潮汐力扯碎，這個理論又演變出衛星被小行星或彗星撞擊而瓦解的學說。第二種理論認為土星環並非來自衛星，而是從形成土星的太陽系原星雲中直接形成的。

由於其低密度、高速自轉和流體的可變性，土星的外形呈現為一個橢球體，也就是極軸相對扁平而赤道相對突出，它的赤道直徑和兩極直徑相差大約10%(前者120,536公里，後者108,728公里)。

土星擁有62顆已確定軌道的天然衛星，其中52顆已被命名，大部分體積都很小。另外還有幾百顆已知的小衛星，位於土星環內。土星系有7顆衛星的質量夠大以形成球體形狀(土衛一到六以及土衛八)。土星不但擁有複雜的環系統，其衛星系統也是太陽系中最多樣的。

土衛六-泰坦是太陽系第二大衛星，而且有著類似於遠古地球的大氣層並有液態碳氫化合物的湖泊與河流，並且會產生循環降雨，不過泰坦位於太陽系的適居區之外。而土衛二-恩克拉多斯(Enceladus)的南極地區底下很可能有大量液態水存在。

土星

軌道半徑：10.116 AU

直徑(赤道)：60,268 ± 4km

質量：5.6846x10²⁶ kg

密度：0.687 g/cm³
赤道重力：8.96 m/s²
自轉週期：0.439 ~ 0.449日
公轉週期：29.657年
軌道離心率：0.05572
表面溫度：

1Pa		134K(-139°C)
0.1Pa		84K

自轉方向：由西向東

內軌光環和小型規則衛星

A環及F環小衛星

位於A環內有兩顆較大型的衛星：土衛十三和土衛三十五，足夠大到能清除土星環的物質，形成環縫。對比上「小衛星」只能夠清除極爲接近的部分物質，形成不完全的環縫。A環內至少有一百多顆較小型的衛星，距離土星中心約130,000公里，可以不受到土星強密度波的干擾，除了兩顆在恩克環縫外的小衛星之外。

一般相信F環有類似的小衛星。有可能鄰近衛星土衛十六造成了這些小衛星和F環核心的撞擊，並因此形成「噴射」出的物質。

牧羊人衛星

牧羊人衛星是行星環以外或以內公轉的衛星。具有爲土星環塑形的作用：修齊邊緣，並製造出環縫。土星的牧羊人衛星有：土衛十八、土衛三十五、土衛十五、土衛十六、土衛十七、土衛五十三。

共軌衛星

土衛十和土衛十一是一對共軌衛星。它們體積相當，軌道直徑相差只有幾公里。若兩者企圖掠過對方，其接近程度足以使兩者相撞。然而，它們並沒有相撞，而是因引力影響每四年一次交換軌道。

土衛五十三及G環

大衛星區域

土星系的大衛星並沒有徹底清除軌道區域的殘餘物體，這是太陽系所有衛星系中僅存的：E環彌散在大衛星區域內， 阿爾庫俄尼得斯衛星群和土衛七穿行其間，兩對特洛依衛星與大衛星共軌等。其它衛星系總是大衛星獨占中段軌道，規則小衛星和光環在內圈，不規則小衛星在外圍，徹底分開。

內部大衛星及阿爾庫俄尼得斯衛星群

最靠近土星的大衛星的軌道多數位於E環以內。包括：

E環

土衛一：土衛一呈現顯著的橢球形，南北直徑較赤道直徑短，這是由於土星的引力效應。它是內部大衛星中最輕的一顆，但其引力已足以偏離土衛三十二的軌道。

阿爾庫俄尼得斯衛星群：三顆運行於土衛一和土衛二之間的衛星：土衛三十二、土衛四十九和土衛三十三。它們是土星系中最小的衛星之一。土衛三十二和土衛四十九都擁有很暗淡的光弧。土衛三十三的軌道裏也發現了一個很暗的環。

土衛二是土星內圈衛星中地質活動最激烈的一顆。其南極充滿了一條條的裂痕，稱爲「虎斑」，部分虎斑射出物質，填充E環。

土衛三是內圈衛星中第三大的。其最突出的地形便是一個名為奧地修斯的大隕石坑，和一個名為伊薩卡的大型峽谷系統。土衛三現在無任何地質活動。

土衛四是內圈衛星中第二大的。其密度比最大的內圈衛星土衛五要高。土衛四表面覆蓋著一條條亮裂痕。它可能有地質活動，但其規模會比土衛二上的冰凍火山要小得多。

特洛依衛星：特洛依衛星是土星系特有的。它們在大上許多的土星大型衛星的拉格朗日點上運行。土衛三有兩顆特洛依衛星：土衛十三和土衛十四；土衛四也有兩顆：土衛十二、土衛三十四。土衛十二是已知最大的特洛依衛星，而土衛三十四有著最不規則的軌道。

土衛五是土星內圈衛星中最大的。雖然它並沒有已知的地質活動，但是它很可能有著一個昏暗的環系統。

外圈大衛星

以下衛星運行於E環以外：

土衛六：直徑5150公里，是太陽系中第二大的衛星。土衛六的非同步軌道（不是時時刻刻以同一面向土星）可以解釋其內部存在地底海洋。

土衛七是土衛六最鄰近的衛星。它小於土衛一，是太陽系已知最大的非球體天體之一。土衛七有著怪異的像海綿和褐色表面。它也是唯一有不規則自轉的衛星，這表示它沒有固定的極點或赤道。

土衛八是土星衛星中第三大的。它是距離土星較遠、軌道傾角最高的大衛星，軌道半徑為3,561,300公里，傾角7.5度。

外軌道不規則衛星

不規則衛星是經土星引力捕獲的小衛星，擁有大半徑、高傾斜角的軌道，有些逆行公轉。它們常被歸於撞擊群內。目前土星最大的不規則衛星是土衛九。

因紐特衛星群

因紐特衛星群包括5顆順行外圈衛星，有著接近的軌道半徑和傾角，能被歸為一群。

諾爾斯衛星群

諾爾斯衛星群包括29顆逆行外圈衛星，與土星距離相當，可被歸為一群。

高盧衛星群

高盧衛星群包括4顆順行外圈衛星，軌道半徑和傾角接近，被歸類為同一群。

主要衛星

泰坦(Titan)-土衛六：直徑5150公里，是太陽系中第二大的衛星。是太陽系所有大型衛星之中唯一擁有稠密大氣層的。也是目前發現太陽系唯一在表面有大量液體的衛星，其甲烷以液態方式存於北極和南極地區的湖泊內。土衛六也可能帶有弱磁場。就如同木衛二和木衛三，泰坦可能也存在著甲烷和水混合的地底海洋。土衛六的非同步軌道(公轉時不是以同一面向著主星)可以解釋其內部存在地底海洋。含水量約地球29倍，是目前發現含水量第二大的太陽系岩質星球，含水量僅次於木星的衛星加尼米德。

迷瑪斯(Mimas)-土衛一：赫歇爾隕石坑占直徑的三分之一，形成如星際大戰電影死星般的外形。土衛一有著顯著的橢球形，南北直徑較赤道直徑短，這是由於土星的引力效應。它是內部大衛星中最輕的一顆，但其引力已足以偏離土衛三十二的軌道。土衛一並沒有已知的地質活動。

恩克拉多斯(Enceladus)-土衛二：是土星內圈衛星中地質活動最激烈的一顆。其南極充滿了一條條的裂痕，稱爲「虎斑」，部分虎斑射出物質，填充E環。是如今還有地質活動的太陽系天體中最小的一顆，在南極地區表面下可能存在著大量液態水。含水量約地球0.2倍。

忒堤斯(Tethys)-土衛三：最突出的地形便是一個名為奧地修斯的大隕石坑，和一個名為伊薩卡的大型峽谷系統。土衛三目前已無任何地質活動。

第昂斯(Dions)-土衛四：密度比最大的內圈衛星土衛五要高。土衛四表面覆蓋著一條條亮裂痕。它可能有地質活動，但規模會比土衛二上的冰凍火山活動要小得多。

瑞亞(Rhea)-土衛五：是土星第二大衛星。雖然沒有已知的地質活動，不過很可能存在一個昏暗的環系統。土衛五的環系統幾乎不可觀測，但其密度已足夠偏離受土星磁場影響的電子。若確認有環將是太陽系中唯一一顆已知擁有環系統的衛星。土衛五的表面布滿了撞擊坑，還有幾條大型土衛四型裂痕，和赤道上可能由稀薄的環造成的暗線。擁有一個與大的隕石坑，比周邊地區要光亮，並可能是土星內圈衛星中觀測到的最年輕的隕石坑。

伊阿珀托斯(Iapetus)-土衛八：是第三大土星衛星。距離土星較遠、軌道傾角最高的大衛星，軌道半徑為3,561,300公里，傾角7.5度。土衛八一直以兩半球面巨大的顏色差異聞名，其前導半球烏黑，後隨半球幾乎白如冰雪。近30年人們才發現，一個名「赤道脊」的大型山脈正落於較黑區域內，幾乎跨越整條赤道。有別於其他大衛星，土衛八運行於土星的磁場外，因此暴露在太陽風中。

土星的衛星

編號	名稱	直徑 (km)	質量 (×1018公斤)	半長軸 (km)	公轉周期(日)	軌道傾角 (°)	軌道離心率	衛星群/位置	發現年份	發現者
	(小衛星)	0.04 to 0.5	<0.0000001	≈ 130000				A環以內的三條各寬1000公尺的帶	2006	卡西尼—惠更斯號
土衛十八	Pan	30(35×35×23)	0.00495±0.00075	133584	0.58	0.001°	0	恩克環縫中	1990	馬克·舒瓦特
土衛三十五	Daphnis	≈7	0.000084±0.000012	136505	0.59	≈ 0°	≈ 0	基勒環縫中	2005	卡西尼—惠更斯號
土衛十五	Atlas	31(46×38×19)	0.0066±0.00006	137670	0.6	0.003°	0	外A環牧羊人衛星	1980	旅行者二號
土衛十六	Prometheus	86(119×87×61)	0.1566±0.0019	139380	0.61	0.008°	0	內F環牧羊人衛星	1980	旅行者二號
土衛十七	Pandora	81(103×80×64)	0.1356±0.0022	141720	0.63	0.050°	0	外F環牧羊人衛星	1980	旅行者二號
土衛十一	Epimetheus	113(135×108×105)	0.5304±0.00193	151422	0.69	0.335°	0.01	共軌衛星	1980	旅行者二號
土衛十	Janus	179(193×173×137)	1.912±0.005	151472	0.69	0.165°	0.01	共軌衛星	1966	奧迪翁·多爾福斯
土衛五十三	Aegaeon	≈ 0.5	~0.0000001	167500	0.81	0.001°	0	G環小衛星	2008[22]	卡西尼—惠更斯號
土衛一	Mimas	397(415×394×381)	37.493±0.031	185404	0.94	1.566°	0.02		1789	威廉·赫歇爾
土衛三十二	Methone	≈ 3	~0.00002	194440	1.01	0.007°	0	Alkyonides	2004	卡西尼—惠更斯號
土衛四十九	Anthe	≈ 2	~0.000007	197700	1.04	0.1°	0.001	Alkyonides	2007	卡西尼—惠更斯號
土衛三十三	Pallene	4	~0.00005	212280	1.15	0.181°	0	Alkyonides	2004	卡西尼—惠更斯號
土衛二	Enceladus	504(513×503×497)	108.022±0.101	237950	1.37	0.010°	0	產生E環	1789	威廉·赫歇爾
土衛三	Tethys	1066(1081×1062×1055)	617.049±0.132	294619	1.89	0.168°	0		1684	喬凡尼·卡西尼
土衛十三	Telesto	24(29×22×20)	~0.00941	294619	1.89	1.158°	0.000	土衛三前特洛依衛星	1980	旅行者二號
土衛十四	Calypso	21(30×23×14)	~0.00063	294619	1.89	1.473°	0.000	土衛三後特洛依衛星	1980	旅行者二號
土衛四	Dione	1123(1128×1122×1121)	1095.452±0.168	377396	2.74	0.002°	0		1684	喬凡尼·卡西尼
土衛十二	Helene	33(36×32×30)	~0.02446	377396	2.74	0.212°	0	土衛四前特洛依衛星	1980	旅行者二號
土衛三十四	Polydeuces	3.5	~0.00003	377396	2.74	0.177°	0.02	土衛四後特洛伊	2004	卡西尼—惠更斯號
土衛五	Rhea	1529(1535×1525×1526)	2306.518±0.353	527108	4.52	0.327°	0		1672	喬凡尼·卡西尼
土衛六	Titan	5151	134520±20	1221930	15.95	0.3485°	0.03		1655	克里斯蒂安·惠更斯
土衛七	Hyperion	292(360×280×225)	5.584±0.068	1481010	21.28	0.568°	0.12		1848	威廉·邦德、喬治·邦德和威廉·拉塞爾
土衛八	Iapetus	1472(1494×1498×1425)	1805.635±0.375	3560820	79.32	7.570°	0.03		1671	喬凡尼·卡西尼
土衛二十四	Kiviuq	≈ 16	~0.00279	11294800	+448.16	49.087°	0.33	因紐特衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛二十二	Ijiraq	≈ 12	~0.00118	11355316	+451.77	50.212°	0.32	因紐特衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛九	Phoebe	220(230×220×210)	8.292±0.010	12869700	−545.09	173.047°	0.16	諾爾斯衛星群	1899	威廉·亨利·皮克林
土衛二十	Paaliaq	≈ 22	~0.00725	15103400	+692.98	46.151°	0.36	因紐特衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛二十七	Skathi	≈ 8	~0.00035	15672500	−732.52	149.084°	0.246	諾爾斯(土衛二十七)衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛二十六	Albiorix	≈ 32	~0.0223	16266700	+774.58	38.042°	0.477	高盧衛星群	2000	馬修·霍爾曼
—	S/2007 S 2	≈ 6	~0.00015	16 560 000	−792.96	176.68°	0.24	諾爾斯衛星群	2007	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特、簡·克萊納和布賴恩‧馬斯登
土衛三十七	Bebhionn	≈ 6	~0.00015	17153520	+838.77	40.484°	0.333	高盧衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛二十八	Erriapus	≈ 10	~0.00068	17236900	+844.89	38.109°	0.47	高盧衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛四十七	Skoll	≈ 6	~0.00015	17473800	−862.37	155.624°	0.418	諾爾斯(土衛二十七)衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛二十九	Siarnaq	≈ 40	~0.0435	17776600	+884.88	45.798°	0.25	因紐特衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛五十二	Tarqeq	≈ 7	~0.00023	17910600	+894.86	49.904°	0.1081	因紐特衛星群	2007	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
—	S/2004 S 13	≈ 6	~0.00015	18056300	−905.85	167.379°	0.261	諾爾斯衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛五十一	Greip	≈ 6	~0.00015	18065700	−906.56	172.666°	0.37	諾爾斯衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛四十四	Hyrrokkin	≈ 8	~0.00035	18168300	−914.29	153.272°	0.36	諾爾斯(土衛二十七)衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛五十	Jarnsaxa	≈ 6	~0.00015	18556900	−943.78	162.861°	0.19	諾爾斯衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛二十一	Tarvos	≈ 15	~0.0023	18562800	+944.23	34.679°	0.53	高盧衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛二十五	Mundilfari	≈ 7	~0.00023	18725800	−956.70	169.378°	0.198	諾爾斯衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
—	S/2006 S 1	≈ 6	~0.00015	18930200	−972.41	154.232°	0.13	諾爾斯(土衛二十七)衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
—	S/2004 S 17	≈ 4	~0.00005	19099200	−985.45	166.881°	0.226	諾爾斯衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛三十八	Bergelmir	≈ 6	~0.00015	19104000	−985.83	157.384°	0.152	諾爾斯(土衛二十七)衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛三十一	Narvi	≈ 7	~0.00023	19395200	−1008.45	137.292°	0.320	Norse (Narvi) group	2003	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛二十三	Suttungr	≈ 7	~0.00023	19579000	−1022.82	174.321°	0.131	諾爾斯衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛四十三	Hati	≈ 6	~0.00015	19709300	−1033.05	163.131°	0.291	諾爾斯衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
—	S/2004 S 12	≈ 5	~0.00009	19905900	−1048.54	164.042°	0.396	諾爾斯衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛四十	Farbauti	≈ 5	~0.00009	19984800	−1054.78	158.361°	0.209	諾爾斯(土衛二十七)衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛三十	Thrymr	≈ 7	~0.00023	20278100	−1078.09	174.524°	0.453	諾爾斯衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛三十六	Aegir	≈ 6	~0.00015	20482900	−1094.46	167.425°	0.237	諾爾斯衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
—	S/2007 S 3	≈ 5	~0.00009	20518500	≈ −1100	177.22°	0.130	諾爾斯衛星群	2007	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛三十九	Bestla	≈ 7	~0.00023	20570000	−1101.45	147.395°	0.77	Norse (Narvi) group	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
—	S/2004 S 7	≈ 6	~0.00015	20576700	−1101.99	165.596°	0.53	諾爾斯衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
—	S/2006 S 3	≈ 6	~0.00015	21076300	−1142.37	150.817°	0.47	諾爾斯(土衛二十七)衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛四十一	Fenrir	≈ 4	~0.00005	21930644	−1212.53	162.832°	0.131	諾爾斯衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛四十八	Surtur	≈ 6	~0.00015	22288916	−1242.36	166.918°	0.37	諾爾斯衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛四十五	Kari	≈ 7	~0.00023	22321200	−1245.06	148.384°	0.34	諾爾斯(土衛二十七)衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛十九	Ymir	≈ 18	~0.00397	22429673	−1254.15	172.143°	0.33	諾爾斯衛星群	2000	布萊特·格萊德曼和約翰·卡維拉斯等人
土衛四十六	Loge	≈ 6	~0.00015	22984322	−1300.95	166.539°	0.14	諾爾斯衛星群	2006	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納
土衛四十二	Fornjot	≈ 6	~0.00015	24504879	−1432.16	167.886°	0.186	諾爾斯衛星群	2004	斯格特·謝柏德、大衛·朱維特和簡·克萊納

探測計畫：

飛越任務(Flyby missions)

Pioneer 11program (1979)

Voyager program (1980)

軌道任務(Orbiter missions)

Cassini–Huygens spacecraft(2004–2013)

Titan Saturn System Mission(proposed)

Source：NHK、discovery channel 、NGC 、Wikipedia 、NASA 、ESA 、JAXA 、BBC 、CNN 、How It Works、牛頓雜誌、科學人雜誌