土星

土星（英文：Saturn)，位于 木星 和天王星之间，是太阳系第二大气态巨行星。土星在太阳系八大行星中直径排行第二，仅次于木星，赤道直径约为120536千米，距离太阳第六远。因为与木星同属于类木行星，所以土星也具有质量大、体积大、密度小和自转速度快等特点。质量是 地球 的95倍，相较之下木星质量是地球的318倍，体积是地球的730倍，平均密度为八大行星中最小，为0.687 g/cm³，比水的密度大约还小31％。由于自转速度非常快，星体外形呈扁的椭球体。

虽然它被称为气态巨行星，但它并不完全是气态的，主要由氢组成，另外还有少量的氦和微量元素；内部核心部分可能还有固态岩石和冰类物质。土星地表温度低到零下一百多度，核心温度高达11700°C。土星有一个可观察到的漂亮光环，那是它的 行星环 系统。环的主要成分是冰的微粒、尘土和少数的岩石残骸。土星表面寒冷多风，上空闪电频繁，风速高达1800千米/小时，比 木星 风速更快。持续存在于南北极的中央眼和六边形风暴，是土星表面最独特的风景，是其他 行星 不具有的。2025年3月11日，经 国际天文学联合会 正式确认，土星确认的 卫星 数达到了274颗。 土卫六 是土星系统中最大和 太阳系 中第二大的卫星（半径2575千米），仅次于木星的 木卫三 （半径2634千米），比行星中的 水星 还要大，并且土卫六是太阳系仅有的拥有明显大气层的卫星。它和 土卫二 都是人类寄希望获取生命早期演化物质的星体。

土星是人类肉眼能够观察到的最远的一颗行星，距离地球约15亿千米。在西方，土星的英文名称源自于罗马神话中的农业之神萨图恩；在古中国有“镇星”或”填星”之称，又名瑞星， 西汉 之后始称“土星”。早在十七世纪，人类就开启了探索土星的历程。

探索和发现

1610年， 伽利略·伽利莱 通过望远镜首次观测到土星和它的 卫星 。1655年，荷兰天文学家克里斯蒂亚安·惠更斯发现了“ 土卫六 ”，首次描述了土星的“环”。 1675年， 意大利 天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）发现土星光环中间有条暗缝，这就是后来以他名字命名的著名的卡西尼缝。他猜测，光环是由无数小颗粒构成。两个多世纪后的分光观测证实了他的猜测，但在这二百年间， 土星环 通常被认为是一个或几个扁平的固体物质盘。 1857年 英国 物理学家 詹姆斯·麦克斯韦 通过稳定性分析证明 土星环 不是一个 刚体 结构，而是非常多的小颗粒组成。由观测阐明土星环的本质要归功于美国天文学家James E. Keeler（ 基勒 ），1895年，他通过土星环反射光的多普勒频移这一光谱观测方式，发现土星环不是固体盘，而是以独立轨道绕土星旋转的大群质点。

20世纪70年代发射的“先驱者”11号、“旅行者”1号和2号飞船，先后于1979、1980和1981年飞掠土星，对土星及土卫族进行了近距离探测。它们在与土星会合期间，发现并测量了土星的 磁场 ，考察了土星和“ 土卫六 ”的大气，发现了新的光环和前所未知的 卫星 ，发送回许多近距离的土星、土卫族和光环系统的图像，以及大量的测量资料。

1979年8月31日“先驱者”11号探测到土星弓形波区域；9月1日“先驱者”11号从土星云层顶端上方约2万千米的位置通过，拍摄到了人类首张近距离土星照片，并测量了土卫六表面的温度和土星磁场强度。1980年11月，“旅行者”1号执行了近掠土卫六的任务，首次拍摄到了土星 行星 、环带和卫星的高清晰度影像，让人们第一次看清了土星表面的变化，并探测证实了土卫六浓厚大气层的存在，也使人们对这颗卫星大气层的认识增进了许多。1981年，‘‘旅行者’’2号对土星大气层的温度和密度进行了探测，测量了大气层内部温度梯度的分布，并发现了一些新的 卫星 。

2004年7月， 美国航空航天局 的“ 惠更斯号 ”进入了土星轨道，以土星为主要探测目标，开始对土星及其 卫星 进行详细的研究。获得了有史以来最清晰的土卫六照片，探测到了一系列新的发现，揭示了 土星环 内部的结构等等。 2005年1月，‘‘ 克里斯蒂安·惠更斯 ’’号着陆器成功降落在土卫六表面，并在土卫六表面运行90分钟，拍到了人类历史上第一张土卫六表面照片。同年， 卡西尼号 首次近距离观测到土卫二，拍摄到了土卫二的 冰晶 喷射活动，证实了土卫二是 太阳系 第四颗存在火山活动的 天体 。2006年，通过对卡西尼号雷达照片分析发现土卫六 北半球 存在碳氢化合物湖泊，2007年喷气实验宣布证实了这个发现。2008年卡西尼号以50千米高度近距离飞掠土卫二，探测发现羽状物中含更多复杂的碳氢化合物，这极大地提高了土卫二存在生命的可能性。2013年4月3日， 美国航空航天局 宣布土卫二南极地底存在地下水海洋，土卫二成为太阳系有可能存在生命的星球之一。

卡西尼号 土星探测器 于1997年10月15日发射升空，22次穿越土星与 土星环 之间，收集重要数据并拍下珍贵照片。近20年间，“卡西尼”号曾完成一系列重大发现，包括发现 土卫二 存在全球性海洋、 土卫六 上存在液态 甲烷 海洋，在土卫二喷出的羽流中探测到等。卡西尼号完成最后一次土星探测任务后于2017年9月15日撞落土星陨灭，留下了许许多多关于土星的资料。

古往今来，人类对世界的由来一直充满了好奇，科学家门不断探索着 宇宙 的起源、 太阳系 的产生，也形成了一些推测土星过去和将来的理论。

形成和演化

土星的形成过程，也是 行星 的形成过程，历时数千万年。大约50亿年前，发生了一起极其高能的事件，很可能是 超新星 爆发 ，使得一大团气体和尘埃开始收缩，产生了一个旋转的扁平圆盘， 引力 作用将物质推入它的核心，形成了原 太阳 。大部分没有被原太阳吸收的物质聚集成越来越大的碎片，这些碎片被称为 星子 ，是形成行星的种子。 星子 吸附 附近的其他粒子，体积迅速增大，少数 星子 形成了现在行星的前身。 离太阳较远的星子变得更大，吸收了更多的 星子 。土星形成时，起先是土物质和冰物质 吸积 ，然后是气体的聚集。 最终形成现在的从外向内由气态到液态再到固态的 气态巨行星 。

土星与其他 太阳系 行星 一样，它们的命运将随着太阳的衰亡而有所改变。像 地球 这样的 行星 目前没有理论上的寿命限制，而 恒星 不会永生， 太阳 这样的 黄矮星 ，并不会甘于悄然落幕，随着 氢 的耗尽，内部的 核聚变 会不断向更重的元素推进，聚变大概进行到碳或氧为止，太阳的体积不断膨胀，演化成为一颗 红巨星 。 水星 、 金星 以及地球，最终都会融入这颗红巨星，而 地球轨道 外侧的五颗行星则能够幸免于难。在核聚变彻底终止之后，太阳将会 缩为一颗密度很大的 白矮星 ，最终冷却为一颗 黑矮星 。而没有被其吞没的 行星 ，包括土星，有些依旧会陪伴在它的身旁，而有些则可能因为 引力 的改变而变为一颗 无家可归行星 。

另外，据 美国航空航天局 的 卡西尼号 2017年在其最后几个月的观测中发现， 土星环 可能出人意料的年轻，直到几亿年前，它们还不存在。 科罗拉多 大学行星科学家Larry Esposito说：“ 卡西尼号 的这两个研究成果确实有力地证明了这些环是年轻的，可能在2亿年左右。” 土星环中的物质在不断向着土星流失。 带电粒子 沿着磁力线方向飞往土星，中性粒子在环平面方向飞往土星，土星环的物质流失率高达每秒一万 千克 。根据已测得的土星环的质量计算，在此流失率下，一亿年后 土星环 将不复存在。 地球人 再也看不到土星那美丽的 皇冠 。

基本特征

由于土星是 气态巨行星 ，所以没有特别确定的表面。又由于自转速度快而呈现为扁球形状的星体。其两极直径比赤道直径约短10%，所以看上去比其他气态行星要扁，赤道更为突出，扁率为0.098，是 太阳系 行星中扁率最大的。土星赤道半径60268千米，极半径54364千米，约为地球的9.4倍，平均密度为0.687克/立方厘米。逃逸速度为35.5千米/秒。 土星到 太阳 的平均距离超过9.58天文单位（对应超过14.37亿千米） 。土星的北极被认为是土星上最“温暖”的地方，温度高达零下122℃，而土星其他地方的温度则是零下185℃。 土星的 反照率 是0.342（球面，0.499 几何）。

内部结构

土星的内部结构被认为与木星相似，即有一个被氢和氦包围着的核心。岩石核心的构成与地球相似但密度更高。在核心之外，有更厚的液态金属氢层，然后是数层的 液氢 和氦层，在最外层是厚达1000公里的大气层，也存在着各种型态冰的踪迹。估计核心区域中比氦重的元素质量大约是地球质量的9-22倍。土星有非常热的内部，并且辐射至太空中的能量是它接受来自太阳的能量的2.5倍。

虽然没有土星内部结构直接的信息，但依据有关观测和理论计算，科学界曾经建立了这样一个结构模型：土星有一个半径约为7500千米，质量为 地球 5倍的岩石及铁的内核，中心密度近19克/厘米³；围绕内核的是一个半径为16000千米的水、 甲烷 和氨的 外核 ，密度为4.5~7克/厘米³；外核之上是氢、氦组成的幔，密度自表面为零到幔-核边界为1.9克/厘米³。在密度超过1.1克/厘米³的深度则发生氢从分子态到金属态的转化。

公转和自转

土星绕 太阳 公转的平均速度是9.69千米/秒，轨道面对黄道面 转轴倾角 是2.48度，轨道偏心率为0.056，公转的轨道是椭圆形，轨道半径约为14亿千米，近日距为9.195天文单位，远日距为9.957天文单位。土星同太阳的距离在近日点和远日点（ 行星 在轨道路径上与太阳最近和最远的两个点）时相差约1.62亿千米。公转周期约29.5年，10759.5天。

土星的自转速度比 木星 略慢，两极附近和赤道附近的自转周期差异巨大。由于土星是一个 气态巨行星 ，没有坚固表面，在旋转时没有可供跟踪的地标，再加上土星 磁场 的特殊性，土星的旋转周期一直难以估算。其自转因纬度不同而不同，在不同的系统模型下，自转周期有所不同。系统一，赤道带附近的自转周期为10小时14分00秒，包括赤道和南北赤道带；系统二，除 极地 之外其他土星纬度区域的周期为10小时39分24秒；系统三，土星内部的自转周期为10小时39分22.4秒。 2019年美国科学家利用 美国航空航天局 卡西尼号 探测器提供的新数据，给出的土星的自转周期估计为10小时33分38秒，比20多年前的测量值短了约6分钟。

土星磁层

土星磁层是由它的 磁场 和旋转核心产生的，比 地球 赤道附近的磁层略弱，但覆盖面积却约是地球赤道附近磁层的20倍。土星磁场是土星内部产生的磁现象， 卫星 土卫六 的轨道位于土星磁层的外围，其大气层外层中的带电粒子提供了 等离子体 ；土星在赤道的磁场强度为0.2高斯（20µT），大约是 木星 磁场的20分之一；由于强度远比木星磁场微弱，其磁层顶达17倍土星半径，延伸至土卫六轨道之外。弓形 微波 面达20~24倍土星半径。 磁层 中的电子或离子散失到广延环系中而密度变小。磁层中还含有中性气体、 等离子体 和高能带电尘粒。它的偶极 磁场 南北磁极与地磁相反，磁轴与其自转轴吻合，磁心偏离土星核心22.5千米。磁层与 太阳风 相互作用，在极区产生明亮的极光。 磁层 内有辐射带，其所在粒子能量高达几十兆电子伏。

美国航空航天局 （NASA）发射的卡西尼·惠更斯号土星探测器对土星的近距离 磁场 观测，不仅有利于反演土星内部结构，也让科学家Michele Dougherty 等人发现，土星磁 赤道 相对于土星赤道向北移动了约2800 km，证实了土星磁场存在南北不对称性。并且分析出磁轴与自转轴夹角小于0.01°，更严格地证实了土星内部 磁场 的轴对称性。

土星环

土星最著名的外观特征是它的环，多数人借助大双筒镜或望远镜这类光学仪器，并以20倍以上的 倍数 ，就能清楚地看见它。土星环从远处看是一个柔和的、整体的光环，但是根据探测器近距离拍回的照片显示，这个环并非整体，而是由许多小环组成。 第一个发现土星具有光环的人是 伽利略·伽利莱 ，第一个宣布土星具有光环的人却是 克里斯蒂安·惠更斯 ，因为他于半个多世纪后用了更大更好的望远镜。 人们根据地面观测和空间探测，把土星环划分为7层。1969年在C环内侧被发现的D环亮度最暗，几乎触及土星表面，是距土星最近的环；其次是亮度很暗的C环，它从B环的内边缘一直延伸到离土星表面只有12000千米处，宽度约19000千米；B环是最亮的环。在A 环和B环之间是著名的卡西尼环缝，缝宽约5000千米。环缝并不是一片真空，而是粒子较少的部分。在A环之外有E、F、G三个环，E环由非常稀疏的物质碎片构成，既宽广又稀薄，延伸在五六个土星半径以外。“ 旅行者 1号和2号”探测器拍的 土星环 的近距离照片显示每一层又可细分成上千条大大小小的小环，即使被认为空无一物的卡西尼缝也存在几条小环。令科学家迷惑不解的是，在照片中还可见到有的环好像是由几股细绳松散的搓成的粗绳一样，或是像姑娘们的发辫那样相互扭结在一起。土星环的整体形状类似一张巨大的密纹唱片，从土星的云顶一直延伸到32万千米远的地方。光环的颜色远看是 红棕色 ，其实每层都稍有不同，C环是蓝色，B环内层为橙色，外层为绿色，A环为紫色，卡西尼缝是蓝色的。

从 地球 上看，在土星约30年的公转周期中，每年在地球上所见的土星光环角度是不同的，每15年左右，土星光环会以最大角度朝向地球，就能很清楚地看到土星的“大草帽”；同样每隔15年左右，当土星光环侧面正对地球时，最小 转轴倾角 是0度，就会看到光环“消失”不见了。 土星环 会在土星表面投下影子， 卡西尼号 2014年拍摄的一组照片显示，土星环的影子圈住了南极地区。

形成土星环的主要物质是 冰晶 和尘埃。在土星形成的早期， 天体 环境中会发生频繁的碰撞，碰撞产生了很多残骸物质，这些物质再经过不断地碰撞和分离，最终聚集在一起形成环状结构。这些撞碎后的尘埃和冰晶在轨道带上成片分布，反射星光和阳光以及其他天体辐射的光，最终形成了土星的神秘光环。 构成土星环的粒子分布于土星的赤道面，粒子的密度决定了各个环的亮度。科学家认为， 土星卫星 的 引力 共振 形成了各环之间的环缝，就像 木星 的巨大引力摄动会造成 小行星带 中的柯克伍德缝一样。

气压与温度

土星内部压力约5000万大气压，温度约11700℃。 土星的北极温度高达零下122℃，而土星其他地方的温度则是零下185℃。土星云层的温度随压力而变化。云层上层，温度在100-160K之间，压力为0.5-2巴之间；云层中层为水冰云，压力约为2.5巴开始，向下延伸至9.5巴，温度在185至270K之间；该层还包含一条 氢硫化铵 冰带，位于3-6巴压力范围，温度为190-235K。云层下层压力为10至20巴，温度为270至330K，包含有一个 氨水 溶液液滴的区域。

大气和云层

土星外层大气厚达约1000公里，温度随高度增加而升高。主要成分是氢和氦，氢占96.3%，氦占3.25%，另外还有少量 甲烷 、氨、 乙烷 、 乙炔 、 磷化氢 及其他碳氢化合物。土星云层中的大气现象与地球相似，包括风、 雷暴 和极光。大气中上层的云主要由氨的 冰晶 组成。从望远镜中看去这些氨晶体云呈现彩色的亮带和暗纹，平行于赤道，颜色以金黄为主，其余是淡黄和橘黄色，极区呈绿色，这就是土星表面的条纹。低层的云主要由水冰或 氢硫化铵 组成。 土星表面云层随纬度的不同而运动的速度和方向不同，并相互碰撞，形成了云层带，以及球体边缘晕染的美景。 土星赤道附近的气流与自转方向相同，速度可达500米/秒，比 木星 风力要大得多。

土星风暴

卡西尼号 土星探测图像显示，土星的 北半球 呈现与 天王星 相似的明亮蓝色，这是地球上无法看到的颜色。天文学家通过分析红外线影像发现，土星上有一个温暖的 极地 漩涡，其北极有持续的六角形风暴。土星大气也会显示能持续几个月的卵形斑及每个土星年发生的一次短期的大白斑云暴， 还有只能持续几天的较小的风暴和宽数千公里、历时约1周半至约7个月的中型风暴。2010年至2011年，一场能量空前的风暴席卷土星全球，是探测器观测到的土星表面规模最大最剧烈的风暴 。通过 哈勃空间望远镜 和詹姆斯·韦布空间望远镜的联合观测发现，土星 北半球 中纬度地区存在一条被称为“带状波”的长寿命 急流 结构，其附近还保留着2010—2012年土星“春季大风暴”的残余结构；此外，土星 南半球 可见多个风暴系统，显示出土星大气具有高度活跃性。 有科学家认为，土星风暴起源于土星可见的上层云层之下数百公里的水云。 地球上和土星上的飓风的相同之处在于飓风中心都不会有云或运行速度很低的云层。比起地球上的飓风，土星上的风暴运行和旋转速度都要快得多。

大白斑

土星表面明暗交替的带纹平行于它的赤道面，带纹上有时也会出现亮斑、暗斑或白斑。每隔30年，土星的表面就会形成一次强烈的风暴潮，大约发生在北半球夏至的一段时间里，这是一种独特且能被观察到的短期现象。因为风暴潮看上去呈白色，所以被称为”大白斑“。大白斑呈卵形，常出现在赤道带上，长度可达土星的1/5，并不断扩大，向整个赤道带蔓延。

六角风暴

2013年7月， 卡西尼号 使用红、绿、蓝三色 透镜 和可以捕获近红外光波的光谱滤镜，在距离土星约320千米处拍摄了一组照片，经多次曝光合成了一张自然色的土星照片。照片分析显示，土星北极存在一个 六边形 风暴，它横跨大约32000千米，是 地球 直径的两倍，整个结构每10小时39分24秒自转一周。 风暴眼 横跨2010千米。大风暴中还存在很多小风暴，其中最大的横跨3540千米，是地球上最大飓风的两倍。2013年6月，卡西尼号的红外设备在北极的正中心拍到了风暴眼。科学家通过观察发现，这个六角风暴不受季节变化的影响，多年来一直保持不变，且像大气层中可见的其他云彩一样在经度上没有移动，原因可能是土星没有陆地，很难削减飓风的能量。 它的各边约有14000千米长，整个结构的自转速度与土星云带的速度不同，与土星自转速度相同。这个现象的规律性起源仍在猜测之中，多数天文学家认为这种结构可能是大气中电流相互干扰所形成的 驻波 ，也可能与土星简单的 磁场 有关；此外， 六边形 也许是一种新型态的极光，且实验室的 流体 转动桶内已模拟出 多边形 结构。

英国《 每日邮报 》于2013年4月29日发布了一组由 卡西尼号 拍摄的看似一朵巨大的玫瑰的图片，周围还有一圈“绿叶”包裹。这是 飓风 “玫瑰”在 六边形 天气模式中打漩的照片。它的的中心眼以每小时330英里(约150米/秒)的速度穿过云层，总共运行了1250英里(约2000千米)。此中心眼比以往 地球 上出现的任何飓风中心大20倍，宽度达到1250英里(约2000千米)，它的形成大概需要好几年的时间。

中央眼

不同于北极， 哈勃空间望远镜 所拍摄到的土星南极区影像有明显的“喷射气流”，但没有强烈的极区漩涡，也没有“六边形的 驻波 ”。NASA报告显示，卡西尼号在2006年11月观测到南极有个像 热带气旋 的风暴，直径约8000千米，它有一个被75千米高的云墙包围着的显著的中央眼，有着清晰的眼壁。除了 地球 之外，在其他 行星 上很少见。中央眼是 地球 飓风 的常见特征，科学家推测，土星南极的旋窝也可能是个低压区，这可能与该地区异常温暖的气温有关，南极云层比赤道云层约高60℃。这个巨大的中央眼，有可能是土星大气的永久特征。

卫星

随着人类对土星不断深入地探索，被发现的土星数目不断增加，截至2020年，已发现的 土星卫星 已有83颗被国际天文台确认。其中38颗属于“不规则“卫星，它们体积小，轨道面对土星的赤道面 转轴倾角 大，离土星远 ；24颗属于”规则卫星， 倾角 小，轨道偏心率也小，轨道运动顺着土星自转的方向，包括七颗大土卫、四颗小土卫和两颗共轨土卫。 而今，又有62颗“不规则 卫星 ”被发现，因为较小或太暗以前未被发现。其中有许多以类似的逆行轨道聚集在一起，可能来自于数百万年前破裂的较大的母 卫星 。

“ 卡西尼号 ”号 之后，人类又开启了探索土星的新里程。 美国航空航天局 科学家正在推进下一阶段的土星探测任务， 土卫六 烷烃 海洋航行 探测器 已开始研发，人类对 土卫二 上潜在生命迹象已展开了深入地研究和探索。 土卫六 和土卫二是人类最为关注的两颗 土星卫星

土卫六

土星的第一大 卫星 "土卫六"又名“ 泰坦 ”，是 太阳系 已知的有大气的卫星中的一员，表面气压达1.5个 大气压 ，主要成分是氮，有多环 芳香烃 ，可能是生命前兆。因为有浓厚的大气 雾霾 笼罩而很难看到土卫六表面。 卡西尼号 号 土星探测资料显示，它有许多类 地球 的地貌，有高地也有平原，有河床、陨石坑，也有火山丘（冰火山，里面蕴藏的不是 熔岩 而是水），表面 温度- 179℃，是极其寒冷的冰原。 土卫六 是太阳系除地球之外，表面有经常性液体湖泊和类似地球的液体降雨及蒸发循环的 天体 ，被认为与地球的原始环境相似。

土卫六于1955年被 克里斯蒂安·惠更斯 发现，是 太阳系 中第二大的 卫星 ，仅次于 木卫三 。其直径5150千米，比月球几乎大一倍，跟 水星 的个头差不多；它的质量是月球质量的1.8倍， 引力 为 地球 的14%。 土卫六的中央是固体核心，周围明亮的光环是土卫六 外层 的大气 烟霾 在散射 太阳 光。 土卫六 始终以同一面朝向土星，绕土星转一周大约16天，土卫六上的一天等于地球上的16天。 它和土星一样，四季循环需要29.5个 地球 年。由于受到土星不同方向潮汐力的拖曳，厚重的大气形成了一种缓慢而持续的风。这种风造就了土星上的 沙丘 。从 土卫六 温暖区域蒸发的 甲烷 随 盛行风 传播，在较低且温暖的区域以雨雪的形式返回地表，这是一种类似于 地球 水循环 的甲 循环。 卡西尼号 号 雷达探测到，其 北极 盆地中漂浮着吸引雷达信号的液体。

土卫二

土卫二（恩克拉多斯）的直径500千米，位于最外层的E星环上，表面就像覆盖着一层白雪，虽然很小却特别亮，几乎反射了所有入射的阳光。土卫二表面有山脉也有沟壑，北极有纵横交错的地表裂缝，赤道和南部地表是布满波纹的平原，地貌复杂多样。南极有很多巨大的间歇泉，它们会向太空喷出水和 冰晶 ，就像带有斑纹的羽毛从深深的裂缝中钻出来。有迹象表明这些液体可能来自地下海洋，由地热将其喷出。这里具备生命存在所需的能源、水、 有机化合物 和氮等物质。土卫二的南极羽流不断地往土星系统中输送新的冰粒子，这使 土星环 的表面不断地被刷新。

其他卫星

天文学家从“ 卫星一号 ”号飞船发回的资料发现，除 土卫六 外，其他 卫星 都比较小，表面寒冷，且都有被陨石撞击的 疤痕 。土卫一美马斯，是距离土星最近的卫星，也是最小的卫星之一，直径只有396千米。巨大的 赫歇尔陨石坑 ，直径达128千米，面积占据了 土卫一 正面的三分之一。因为密度相对较低，科学家推测这是一颗由水冰构成的卫星。土卫三特提斯直径大约1062千米，上面有一个更浅更古老的陨石坑 奥德修斯 ，在卫星表面的占比也很大。 土卫四 是土星的第四大卫星，宽1123千米。 土卫五 雷亚是土星的第二大 卫星 ，是岩石质地的卫星，直径1528千米，相当于 土卫六 的三分之一。土卫一至 土卫七 的轨道几乎与 土星环 在同一个平面上。土卫七海珀笠翁可能是被碰撞的残余物，形状像 土豆 。 土卫八 伊帕托斯比较神秘，一面光亮一面昏暗。 土卫九 菲比可能是被 引力 捕获的 小 行星 ，它到土星的距离非常遥远，相当于月球到 地球 距离的35倍。 土卫十杰纳斯离土星的距离只有159,500公里，仅为 土星赤道 半径的2.66倍，已接近 洛希极限 。

土卫四 和土卫十二先驱者号共用一条轨道。 土卫十 和 土卫十一 伊比米修斯共享一条轨道，在土星形成之初便已存在，很可能是一颗 卫星 分裂成的两颗卫星。 土卫三 、 土卫十六 、 土卫十七 则三星共轨。 土卫八 、 土卫九 和土卫十的轨道非常倾斜，特别是 土卫九 的轨道，且它们与其他 卫星 的运行方向相反。

极光

在 地球 上，极光是 带电粒子 沿着地球 磁场 线进入大气层形成的奇特现象。土星的极光如地球上的极光一样，出现在两极的高纬度地区。不同的是 地球 的极光只有几分钟，而土星的极光会持续数天。发光的大气分子片状结构，沿着土星的磁场延伸，并达到星体上方12000千米的高度。这是 太阳系 中已知的最高的北极光。它是由来自土星 磁层 的带电粒子撞击土星上层大气层而产生的光，经常是螺旋形的，更可能在黎明前达到亮度峰值。土星的极光不仅会随着 太阳 的角度变化而变化，还会随着 行星 的旋转而变化，还可能与 卫星 对 磁场 的影响有关，比 地球 极光更受 太阳风 影响，太阳风越强土星的极光越浓烈。 土星的 极光 现象需要通过天文望远镜才能观测到，覆盖区域约是 地球 极光的3倍，有时保持静止，有时伴随土星自转而运动。最亮时刻是在午夜前夕及黎明。

天文奇观

土星冲日

土星冲日是说土星的位置在离日度180°之处（即在天空中与太阳相对的方向上），土星、地球和太阳排成近似一条直线。跟 外行星 的性质一样，土星冲日时最亮（亮度约0等）、视直径（角直径）最大，且冲日前后整夜可见，土星距离 地球 最近，是观测“大草帽”的最好机会。

土星合月

所谓土星合月，是指土星和月亮正好运行到同一经度上，两者间的距离最近。届时土星将戴着草帽状的光环，依附着月亮近距离展现“星姿”，而人们只需用肉眼即可清晰地见到这幕 天象 。

三星一线

春分日 ， 太阳 将直射 地球 赤道。夜幕降临后，晶莹的土、木二星等距离陪伴在半边月亮的两旁，形成“ 双星伴月 ， 三星一线 ”的有趣景象。人们可以直接观测到在这前后两天月亮分别掩盖土星和 木星 的天象。

四星凌土

2009年2月24日， 美国 哈勃空间望远镜 拍到一张罕见的“ 四星凌土 ”照片，土星的4颗 卫星 整齐地排成一线在“ 母星 ”前方穿过。

秋日星语

2020年10月22日和23日，天宇中上演了土星、 木星 “双星伴月”的美丽 天象 。在“犹抱琵琶半遮面”的上弦月旁，依偎着土星和木星，演绎出一幅“秋日星语”的美丽画面。连续两个晚上，月亮、土星、木星这三个明亮的 天体 “相约”在天宇中一个非常小的范围内，形成“ 双星伴月 ”的美景。

土星探测器

20世纪70年代以来，人类对 太阳系 的探索进入了派遣 宇宙飞船 近距离考察阶段。1973年9月，“ 先驱者11号 ”到达土星。证实了以前推测的 土卫十一 的存在，发现了 土卫十二 。1979年3月“ 旅行者1号 ”、“ 旅行者2号探测器 飞越土星，先后发现了11颗 土星卫星 。但这三只 探测器 只是飞掠，未做长久停留。

以土星为主要探测目标的是 卡西尼号 。卡西尼号任务是 美国航空航天局 、 欧洲航天局 和 意大利 ASI航天局的合作项目。卡西尼号经过7年的长途跋涉于2004年7月进入土星运行轨道，并对土星进行深入研究。” 卡西尼 “计划无论从科学项目、飞行时间、飞行路线还是飞船结构来看，都堪称20世纪最大一次 行星 考察计划。 卡西尼”号 土星探测器 于1997年10月15日发射升空，22次穿越土星与 土星环 之间，收集了许多重要数据并获得了大量珍贵照片。近20年间，“ 卡西尼 ”曾完成一系列重大发现，包括发现 土卫二 存在全球性海洋、 土卫六 上存在液态 甲烷 海洋，在土卫二喷出的羽流中探测到 氢气 等。2017年9月15日 卡西尼号 完成最后一次土星探测任务后受控撞落土星陨灭，为人类更深入地了解土星做出了不朽的贡献。

探索土星的意义

土星拥有 太阳系 中最为丰富的 行星 系统，巨大而多样的 卫星 群中，有人类探索生命起源的星球，对它们的研究，可以告诉我们很多关于过去、未来和现在 宇宙 中发生的事情，这是了解太阳系及宇宙非常重要的一环。 对于土星的探测，目前还仅仅处于环绕阶段、是初步的，尽管也有登陆的 探测器 登上“ 土卫六 ”，但是只能工作3小时。 先驱者号 、 旅行者1号探测器 、 卡西尼号 ，它们以高 分辨率 的图像细致地为我们揭示了 土星系统 各个未知方面的情况，仿佛将遥远的土星拉到了我们的身边。旅行者号让我们不仅进入太空，而且也进入了未来,它携带着人类美妙的留言走向宇宙，走过数十亿年，传递着我们与周围宇宙进行沟通交流的渴望。深入了解 宇宙 ，探索和发现可利用宇宙资源，寻求地外生存新环境，发现 地外文明 ，这是一代代科学家和我们每一个天文爱好者不断学习和探索的方向。