土星观测史
通过三英寸口径(物镜直径)以上的望远镜可以清晰地看到土星和土星环，在大气稳定的情况下(放大倍数大于100倍)也可以看到卡西尼环缝隙。2007年2月11日，土星以-0.2等亮度超越太阳。当时，土星在狮子座的视直径为20.27。
说起太阳系八大行星，土星可能是大多数人脑海中浮现的第一颗行星。不可否认，土星是八大行星中唯一有明显光环的，用普通天文望远镜很容易看到。其他行星的光环就像土星的光环一样微不足道。
2013年4月下旬，是观测土星的最佳时间，因为土星正好在日食前后。冲日现象是指当我们垂直于太阳系的轨道平面看太阳系时，太阳、地球和土星排成一条直线。从地球的角度看，土星正好与太阳的方向相反，土星的亮度达到全年最亮，其视角也是一年中最大的。2013年，土星在4月28日落下。当太阳下山时，土星将从东方地平线升起，整夜可见。
虽然土星的月食只有一天，但我们其实不必等到月食。一年中，我们只有大约三个月的时间无法观测到土星。但是，说到更容易观测，那就是日食前后一个月，因为土星几乎整夜可见；从五月到八月，我们仍然可以看到土星。
熟悉星座的读者，土星在2013出现在处女座和天秤座之间，离处女座的主星——角宿一不远，如果找到土星应该不难。2013年4月26日，土星正好在月亮和大角星之间，月亮在土星的东边，大角星在西边，这是一个很好的指引。
土星最吸引人的地方是它美丽的光环，就像天使头上的光环一样耀眼。有天文望远镜的读者，不管你的望远镜是大是小，还是能看到它的光环。如果天气好的话，我们不妨拿出望远镜来观测土星，2013土星环的倾斜角度正好，整个土星看起来很美(只是个人喜好)。在接下来的四年里，土星环的倾斜角度将会继续增加，直到2017年，届时土星环的张角最大，土星的整体亮度也会增加。
当我们对土星环做长期观测记录时，会发现土星环的形态每年都在变化，从最大增加，然后到一条直线，再到再次增加...当土星环被展平成一条直线时，土星环似乎就消失了。由此，我们可以想象土星环有多薄。
土星绕太阳一周需要29.5年。如果要收集土星环的完整变化，需要观测30年，但实际上，如果只是想收集土星环从最大增幅到平线的变化，只需要花费7.5年。从史前时代起，人们就知道土星的存在。在古代，它是已知的五大行星中除地球之外最远的一颗，有各种与它的特征相符的神话。在古罗马神话中，它是农业之神，从这个星球采用的名字来看，它是农业和收获之神。罗马人认为他和希腊神克洛诺斯一样，希腊人认为最外层的行星是神圣的克洛诺斯，罗马人也继承了这一传统。
在印度占星术中，有九个天体用于占星术，比如著名的纳瓦格拉哈历法(梵文:？)，土星是其中之一，称为“萨尼”或“妮莎”。法官在行星之间，每个人都判断自己的行为是好是坏。根据中国的五行，古代中国和日本文化选择土星作为行星，这是传统上用于自然分类的元素之一。在古希伯来语中，土星被称为“沙巴泰”，它的天使是卡西尔，意思是智慧之神或有益身心的神；是Agiel，它的阴暗面是lzaz。奥斯曼土耳其使用的乌尔都语和马来语，名字叫“祖哈尔”，由阿拉伯语转化而来。
土星环可以用直径为1.5厘米的望远镜看到，但直到1610伽利略通过望远镜观察才意识到它的存在。虽然他最初认为这是土星两侧的卫星，但直到克里斯蒂安·惠更斯(christiaan huygens)使用放大倍数更高的望远镜才看清楚，认为这是一个环。惠更斯还发现了土星的卫星泰坦。不久之后，卡西尼发现了另外四颗卫星:伊帕托斯、土卫五、土卫五和土卫五。1675年，卡西尼还发现了著名的卡西尼缝。
之后就没有进一步有意义的发现了。直到1789年，威廉·赫歇尔才又发现了两颗卫星:土卫二和土卫二。不规则形状的泰坦和泰坦有* * *振动，是英国在1848年发现的。
1899年，威廉·亨利·皮克林发现了土卫六，这是一颗极不规则的卫星，它不像更大的卫星那样同步旋转。菲比是第一颗被发现的这类卫星。它以一年多的周期绕土星逆行。在20世纪初，对土卫六的研究证实了它有厚厚的大气层——这是太阳系卫星先锋号中的一个独特特征。
为了探索太阳系外层空间的物理条件，先驱者11于1973年4月发射升空，并于1979年9月飞往土星，成为第一个在附近探索土星的人造天体。
先锋11发现土星有一个由电离氢组成的广阔电离层，其上层温度约为977℃。观测表明，土星的极地区域有极光。
“先锋11”飞船于1979年8月和9月在距离土星128万公里处被发现。土星的磁场很特别，它的磁场图就像一条大鲸鱼，头很钝，两边伸出扁平的翅膀，尾巴很粗。土星磁场的磁轴与其旋转轴重合，磁心偏离土星核心22.5公里。磁场比地球的磁场大几千倍，但比木星的磁场小，也没那么复杂。
“旅行者”号
旅行者1和旅行者2号，在检查完木星后，继续驶向土星检查土星。在完成探索土星的任务后，旅行者2号继续飞往天王星和海王星，对它们进行考察。这些“多任务”宇宙飞船给我们带来了关于土星的新消息。
美国国家光学天文台的科学家在研究旅行者2号发回的土星照片时，发现了一个奇怪的现象:土星北极上方有一个六边形的云。这片云以北极为中心，以土星的旋转速度旋转。土星北极的六边形云团不是旅行者2号直接拍摄的，因为旅行者2号没有直接飞过土星北极。但是当它环绕土星时，它从各个角度拍摄了土星的照片。在天文学家合成这些照片后，他们看到了土星北极上空的全貌，并发现了六边形云。土星北极上空六边形云的出现促使科学家重新了解土星，美国国家航空航天局推测其原因与土星的气候有关。
卡西尼号宇宙飞船
卡西尼号是卡西尼-惠更斯号的一部分。卡西尼-惠更斯是美国国家航空航天局、欧洲航天局和意大利航天局的合作项目。它的主要任务是探索太空中的土星系统。卡西尼探测器是以意大利出生的法国天文学家卡西尼的名字命名的。它的任务是围绕土星飞行，对土星、其大气、光环、卫星和磁场进行深入调查。
经过6年8个月、35亿公里的漫长太空旅行，卡西尼号空间探测器于2004年7月1日北京时间12: 02按计划成功进入环绕土星轨道，开始对土星大气、光环和卫星进行为期4年的科学考察。
在围绕土星运行的四年时间里，卡西尼号将近距离观察土星，并对土星及其众多卫星进行全面调查。
“卡西尼”号从5438年6月+2004年10月开始拍摄土星家族全面完整的照片和电影。卡西尼号携带的相机比哈勃太空望远镜上的同类相机性能更好。
在接近轨道之前，2004年6月11日，它探索了土卫六，并拍摄了这颗卫星极其清晰的照片。土卫六是土星最远的卫星，半径110 km。科学家怀疑它是土星捕获的小行星。卡西尼号在距离它2000公里的地方测量了它的质量和密度。
2005年2月17日，卡西尼号将经过距离土卫二1179公里处，同年3月9日，距离更接近499公里。土卫二的半径为250公里，表面非常明亮，几乎可以反射100%的太阳光。科学家怀疑其表面是光滑的冰，卡西尼号将探测其磁场，以确定其表面下是否有咸水。
2005年4月至9月，卡西尼号的轨道将从土星赤道面变为与该面成22度角，从制高点对土星光环和大气进行测量，以进一步探索光环结构、组成光环的物质粒子和土星大气物理特征。
2005年9月~ 165438+10月，卡西尼号将逐一接近土卫六、土卫五、土卫五、土卫五，分别进行观测。恩克拉多斯半径560公里，恩克拉多斯半径870公里。它们的外形与我们的月球非常相似，布满了密密麻麻的陨石坑。土卫六位于土卫六和伊帕托斯之间，形状不规则，最大直径为175 km，很像小行星。土卫六，半径530公里，密度和水一样，很可能是一个冰球。
从2006年7月到2007年7月，卡西尼号将系统地监测和拍摄土星、土星环和土星磁层。2007年7月至9月，它将再次拍摄土星及其家族，从9月10到距其约1000公里处观测土卫六。伊帕托斯的半径为720公里，它的一面非常暗，但另一面却接近白色，这非常奇怪。
从2007年6月5438+10月到2008年7月，卡西尼号将逐渐增加其轨道与土星赤道面的夹角，最终达到75.6度，以便卡西尼号更好地观测土星光环，测量远离土星赤道面的磁场和粒子，监测土星极地区域，观测土星极光现象。其间，2007年2月3日，12，2008年，它将两次接近土卫六XI，分别在距离土卫六Xi 6190km和995 km处对这颗卫星进行观测。
2040年，在向火星发射探测器后，美国国家航空航天局计划向土星发射潜艇。美国国家航空航天局计划使用带翼航天器。潜艇以超音速成功进入卫星大气层后，被释放，坠入海底。土星围绕太阳公转30年，土星的双极光在一次公转中只出现两次。这张由哈勃望远镜拍摄的照片显示，土星的两极同时出现了闪耀的极光。这种现象是由“太阳风”引起的，太阳风是太阳喷射出的亚原子带电粒子流，与土星大气中的分子相互作用。
在地球上，极光是带电粒子沿着地球磁力线进入大气层的一种奇怪现象。天文学家发现，在这幅图像中，土星北极和南极极光存在微妙的差异，其中北部极光中包含的明亮的椭圆形区域略小于南部极光，光线更强。这暗示着土星的磁场分布并不均匀，因为北极的磁场更强，当太阳粒子穿过北极大气层时，它们被加速形成能量更高的粒子流。
英国莱斯特大学的乔纳森·尼科尔斯博士是哈勃研究小组的成员。他说:“哈勃望远镜已经被证明是人类最重要的空间科学工具之一。这也是英国研究团队主导的首个哈勃观测项目，观测到了另一颗行星上的极光现象。”
据悉，哈勃望远镜此前从未拍摄到如此壮观的图像。尼科尔斯博士说:“这幅图像让我们非常兴奋。它在空间科学研究中具有独特的作用。目前拍摄的图像有一个特殊的优势，因为哈勃望远镜靠近土星的赤道面。”
尼科尔斯说，由于土星轨道较长，哈勃在其服役期间将不再观测到此类图像。南极和北极同时出现极光现象具有重要的科学意义。通过这项研究，我们将进一步掌握土星的磁场特征以及产生不同于地球极光的过程。
莱斯特大学的科学家们发布了哈勃紫外线相机拍摄的土星北极光。这些照片拍摄于2013年4-5月。
经过进一步研究，科学家发现土星的极光形成原理与地球相似，都是太阳风携带的物质穿过大气电子层造成的。对此，莱斯特大学天体物理学教授乔纳森·尼科尔斯(Jonathan Nichols)表示，土星上的极光就像一场美丽的灯光秀。值得一提的是，美国的卡西尼探测器也从不同角度捕捉到了类似的极光事件。
暴风雨的神秘
天文学家一直对土星北极神秘的六面风暴感到不解，红外波长拍摄的图片呈现出红、橙、绿的虚假色彩。美国国家航空航天局的卡西尼号飞船捕捉到了北极六边形风暴真实而惊人的颜色，它已经围绕土星运行了九年多。
这个六边形风暴大约有25000公里宽，足以容纳四个地球。图片中的彩色合成图片是利用卡西尼号飞船从610373 km的距离拍摄的原始图片创建的。展示了六边形奇特的几何结构和土星阴影在北半球的惊人变化。
这个六边形是由土星高层大气风产生的。在形状的中心可以看到极涡。早在30多年前，旅行者1和旅行者2号就首次观测到了这个六边形，科学家认为它适应了土星的自转。卡西尼号飞船为科学家们提供了第一张在可见光下以六边形旋转的巨大风暴的特写照片。
风暴外缘的薄而亮的云以大约每秒150米的速度行进。“当我们看到这个漩涡时，我们恍然大悟，因为它看起来非常类似于地球上的飓风，”加利福尼亚州帕萨迪纳市卡西尼成像研究小组和加州理工学院的成员安德鲁·英格索尔说。“但它是在土星上，而且范围更大。此外，它在一定程度上依赖于土星氢大气中的少量水蒸气。”
科学家们目前正在研究这场飓风，以获得对地球上依赖温暖海水的飓风的新认识。尽管土星大气中的云层附近没有水体，但了解这些土星风暴如何利用水蒸气将为科学家提供更多关于地球上飓风如何产生和维持的信息。
地球上的飓风和土星北极的漩涡有一个无云或部分多云的中心眼。其他类似的特征还包括形成眼壁的高层云，其他绕眼旋转的高层云，以及北半球的逆时针旋转。这两种飓风之间的一个主要区别是，土星上的飓风比地球上的飓风更大，而且它们旋转得惊人地快。在土星上，眼壁上的风比地球上的飓风吹得快四倍。据国外媒体报道，地球距离木星5.88亿公里，距离土星654.38+03亿公里。然而，太阳系中的这些“大伙伴”将对地球产生更大的影响，甚至无法孕育生命。它们的轨道使地球运行在椭圆轨道上，并与太阳保持适当的距离，适合生命繁衍。
如果土星轨道向太阳移动10%，牵引力将导致地球轨道延伸数千万公里。这项研究的成果是由奥地利维也纳大学的科学家Elke Pilat-Lohinger领导的。他设计了一个计算机模型来了解木星和土星如何影响其他行星的轨道。
这个简单的计算机模型不包括太阳系中的其他行星。Logger教授发现，土星轨道的倾角越大，地球的轨道就会越延伸。这份研究报告发表在最近出版的《新科学家》杂志上。
木星引力比地球强2.5倍，可以拉动太阳系其他行星。当火星和金星加入到这个计算机模型中时，三颗行星的轨道都趋于稳定，但土星轨道的倾角仍然对地球有很大的影响。
这个计算机模型显示，土星轨道倾斜20度，会使地球轨道比金星轨道更靠近太阳，同时会导致火星完全脱离太阳系。
今年年初，澳大利亚新南威尔士大学和英国皇家霍洛威大学完成了一项类似的研究，并对太阳系进行了各种计算机模拟测试。
基于对各项数据的反复测试，当木星运行在不同的轨道上时，从圆形轨道到椭圆形轨道，太阳系内行星的轨道都没有发生变化。与此同时，科学家将木星的整个轨道向内和向外移动，以测试会发生什么，行星是离太阳更近还是离太阳更远。
每次模拟以每654.38+000万年为时间框架，记录每654.38+000年木星轨道位置变化对地球的影响。澳大利亚南昆士兰大学的天文学家和天体生物学家乔迪·霍纳(Jody Horner)说:“这个模拟实验非常重要。虽然木星的轨道位置引起了地球轨道和倾角的微小变化，但它对地球气候的影响仍不清楚。”