天体档案 · SATURN
土星
富氢气态巨行星
一颗低密度巨行星，被天气系统和宽广冰质环围绕，可见云层下没有固体表面。
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直接观测这是处理后的航天器拼图，不是单次曝光。多个滤镜画面经过组合；行星和环在同一视角内，但裁图不代表太阳系距离比例。
NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute ↗这是什么天体
土星不只有环。淡黄色球体是深厚的氢氦世界，越往下物质逐渐变密，却不会遇到一块固体地面。无数绕行的冰与岩石颗粒，从远处看成连续行星环。
它为何成为现在的样子
土星仍释放形成时留下的热，也可能由氦向深处沉降提供能量。快速自转让行星变扁，并把云组织成条带；重力与轨道共振则在环中塑造缝隙和波纹。
它位于哪里
土星是距离太阳第六近的行星，平均日距约 14 亿千米，也就是 9.5 个天文单位。绕太阳一周约需 29.4 个地球年。
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蓝色轨道、标记与名称共同指出土星的位置，不代表今天的实时方位。
木星在内侧，天王星在外侧；下方序列保留八颗行星的顺序。
读懂这些数字
参考值保留单位、适用情境、证据状态与已发表的不确定性。
物理测量
- 平均半径全球平均
- 58,232千米计算测量约为 9.1 个地球半径。
这是大气参考半径，不是固体地面边界。
已发表不确定性: ± 6 千米
JPL tabulated uncertainty at an adopted atmospheric reference level; Saturn has no solid surface.
- 质量全球平均
- 5.68317E26千克计算测量约为 95 个地球质量。
卫星和航天器运动揭示整体引力质量。
已发表不确定性: ± 2.6E22 千克
Converted from the uncertainty in the JPL 10^24 kilogram table.
- 平均密度全球平均
- 0.6871克/立方厘米计算测量平均密度低于液态水。
所谓漂浮比喻忽略了没有海洋能容纳土星，而且重力会压缩物质。
已发表不确定性: ± 0.0002 克/立方厘米
Calculated from adopted mass and volume.
- 参考重力赤道参考
- 10.44米/秒²计算测量参考层约为地球的 1.06 倍。
较大半径抵消了土星更大质量的许多影响。
此来源表未发表不确定性
Reference equatorial gravity at an adopted atmospheric level, not gravity on solid ground.
- 温度可见云层
- -140°C计算测量可见云层附近的代表值。
越往深处温度越高，也随季节与纬度改变。
近似值
Representative one-bar cloud-level temperature; altitude, latitude and season matter.
- 温度深层内部模型
- 11,700°C科学模型模型值约为太阳可见表面温度两倍。
没有仪器进入过土星中心。
近似值
NASA's approximate modeled central temperature, not a direct thermometer measurement.
轨道与自转
- 平均距离相对太阳
- 1,400,000,000千米计算测量约为地球平均日距的 9.5 倍。
每平方米接收的阳光约只有地球的九十分之一。
近似值
Rounded average distance, about 9.5 astronomical units.
- 自转周期相对遥远恒星
- 0.44401地球日计算测量约 10 小时 39 分钟。
云层差速自转，磁场给出的周期也并不完全简单。
此来源表未发表不确定性
Adopted bulk rotation period; Saturn's visible atmosphere rotates at different speeds by latitude.
- 公转周期相对太阳
- 29.447498地球年计算测量一个土星季节超过 7 个地球年。
完整一年约为 29.4 个地球年。
此来源表未发表不确定性
Sidereal orbital period from astrometry and dynamical ephemerides.
大气、表面与内部
大气
氢占主导，其次是氦，并有微量甲烷、氨、水等物质。氨云参与形成可见上层云盖，更深处的凝结层则来自观测与模型推断。
- 氢已说明相对丰度，未列出可靠比例
- 氦已说明相对丰度，未列出可靠比例
- 甲烷、氨、水与微量物质已说明相对丰度，未列出可靠比例
表面与内部
土星没有固体表面。云和环能被直接观察；金属氢与弥散重元素核心则是高压成分模型，需通过重力、磁场与环波动资料检验。
没有固体表面：压力与温度上升时，各层会逐渐过渡。
- 1弥散重元素核心
卡西尼重力与环震学研究较支持重元素和氢氦混合的宽广中心区域，而非边界整齐的岩石球。
科学模型 - 2金属氢层
模型显示巨大压力使氢成为导电流体，并帮助产生磁场。
科学模型 - 3分子氢包层
氢和氦从近似气态云层逐渐压缩成致密流体，中间没有可着陆的固体表面。
科学模型 - 4云层与环系统
航天器直接拍到大气条带、风暴和冰质行星环；环在土星外部运行，并不是内部结构层。
直接观测
我们如何知道
影像定义云、形状与环，无线电追踪绘制重力并进行掩星，红外光谱反演温度和气体，环中波动还提供一种特殊的内部振荡探针。
- 01直接观测
多滤镜航天器成像
卡西尼相机以不同波长和角度绘制云、环、阴影与可见边缘。
这项方法的边界
彩色合成会组合滤镜和曝光，云层代表压力高度，不是固体地面。
- 02计算测量
无线电追踪、掩星与环波动
多普勒追踪测重力，无线电掩星探测大气和环，环中波动还能带出土星内部振荡的痕迹。
这项方法的边界
反演内部必须建模自转、风、行星环动力学与航天器受力。
- 03计算测量
红外光谱探测
热红外光谱揭示不同大气深度的温度、气体、云与季节变化。
这项方法的边界
光谱感测的是宽广加权层，必须用辐射传输模型反演物理状况。
- 04科学模型
内部模型反演
把重力、形状、磁场与环波动限制和不同压力、成分、流动模型比较。
这项方法的边界
多种内部结构可能符合相同全球资料，核心边界与氦分离仍不确定。
证据图例
- 直接观测
- 仪器或样本直接记录现象，同时仍需说明资料处理过程。
- 计算测量
- 使用方程与参考常数，把观测到的运动或信号转换为物理量。
- 科学模型
- 符合观测并经过检验的解释，但不代表已直接拍到或取样。
- Vastward 原创解释
- 面向初学者的原创整理，可追溯至来源纪录，但本身不是测量。
- 艺术想象图
- 诠释性的视觉作品，不属于观测证据。
相关任务与仪器
- 成像科学子系统取得大气、环、卫星与边缘几何的可见光和近红外影像。
- 无线电科学子系统测量多普勒运动、大气与环掩星、重力谐项和环粒子结构。
- 复合红外光谱仪测量热红外光谱，用来反演大气温度与成分。
官方来源脉络
以下为本档案实际使用的纪录，并随内容保留访问日期。
- 01
NASA Jet Propulsion Laboratory, Solar System Dynamics · dataset
Planetary Physical Parameters
- 来源更新
- 来源未公布更新日期
- 访问检查
- 2026-07-30
- 02
- 03
- 04
继续探索
图鉴是起点。沿着这些关系进入解释、实验与任务思考。
追问土星会漂浮的说法
谨慎使用整体密度，并找出海洋比喻忽略了什么。
academy用共振建立环缝
改变卫星周期，观察重复引力拉扯如何整理环粒子轨道。
lab透过行星环聆听内部
探索内部振荡如何在行星外留下可测量波纹。
lab