土星,，卡西尼號拍攝的土星,。
土星，為太陽系八大行星之一,，至太陽距離（由近到遠）位于第六,、體積則僅次于木星。并與木星,、天王星及海王星同屬氣體（類木）巨星,。古代中國亦稱之鎮(zhèn)星或填星,。
土星是中國古代人根據(jù)五行學(xué)說結(jié)合肉眼觀測到的土星的顏色（黃色）來命名的（按照五行學(xué)說即木青、金白,、火赤,、水黑、土黃）,。而其他語言中土星的名稱基本上來自希臘/羅馬神話傳說,，例如在歐美各主要語言（英語、法語,、西班牙語,、俄語、葡萄牙語,、德語,、意大利語等）中土星的名稱來自于羅馬神話中的農(nóng)業(yè)之神薩圖爾努斯（拉丁文：Saturnus），其他的還有希臘神話中的克洛諾斯（泰坦族,，宙斯的父親,，一說其在羅馬神話中即薩圖爾努斯）、巴比倫神話中的尼努爾塔和印度神話中的沙尼,。土星的天文學(xué)符號是代表農(nóng)神薩圖爾努斯的鐮刀（Unicode: ?）,。
土星主要由氫組成，還有少量的氦與微痕元素,，內(nèi)部的核心包括巖石和冰,，外圍由數(shù)層金屬氫和氣體包覆著。最外層的大氣層在外觀上通常情況下都是平淡的,，雖然有時會有長時間存在的特征出現(xiàn),。土星的風(fēng)速高達1,800公里/時，明顯的比木星上的風(fēng)快速,。土星的行星磁場強度介于地球和更強的木星之間,。
土星有一個顯著的環(huán)系統(tǒng)，主要的成分是冰的微粒和較少數(shù)的巖石殘骸以及塵土,。已經(jīng)確認的土星的衛(wèi)星有62顆,。其中，土衛(wèi)六是土星系統(tǒng)中最大和太陽系中第二大的衛(wèi)星（半徑2575KM,，太陽系最大的衛(wèi)星是木星的木衛(wèi)三,，半徑2634KM），比行星中的水星還要大,；并且土衛(wèi)六是唯一擁有明顯大氣層的衛(wèi)星,。
土星和地球大小的概略比較。
由于其低密度,、高速自轉(zhuǎn)和流體的可變性,，土星的外形呈現(xiàn)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之比相差大約10%（前者120,536公里,，后者108,728公里）,。其它氣體行星雖然也是橢球體，但突出程度都較小,。雖然土星核心的密度遠高于水,，但由于存在較厚的大氣層，土星仍是太陽系中唯一密度低于水的行星,，它的比重是0.69 公克/公分3,。土星的質(zhì)量是地球的95倍，相較之下木星質(zhì)量是地球的318倍,，但直徑只比土星大約20%,。木星和土星一起在太陽系持有總行星質(zhì)量的92%。
內(nèi)部構(gòu)造
土星示意圖
土星被稱為氣態(tài)行星,，但它并不完全是氣態(tài)的,。行星主要包括氫氣，在密度為0.01 g/cm3以上時氫氣變成了非理想液體,。此密度被達到在包含99.9％土星質(zhì)量的半徑,。從行星內(nèi)部直到的核心的溫度，壓力和密度全都是穩(wěn)步上升,，使在行星的更深層導(dǎo)致氫氣轉(zhuǎn)變成金屬,。
雖然只有少量的直接資料,，但標準的行星模型表明,，土星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍被認為與木星相似，即有一個被氫和氦包圍著的小核心,。巖石核心的構(gòu)成與地球相似但密度更高,。在核心之上，有更厚的液體金屬氫層,，然后是數(shù)層的液態(tài)氫和氦層,，在最外層是厚達1,000 公里的大氣層，也存在著各種型態(tài)冰的蹤跡,。估計核心區(qū)域的質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的9–22倍,。
土星有非常熱的內(nèi)部，核心的溫度高達11 700 °C,，并且輻射至太空中的能量是它接受來自太陽的能量的2.5倍,。大部分能量是由緩慢的重力壓縮（克赫歷程）產(chǎn)生，但這還不能充分解釋土星的熱能制造過程,。額外的熱能可能由另一種機制產(chǎn)生：在土星內(nèi)部深處,，液態(tài)氦的液滴如雨般穿過較輕的氫,，在此過程中不斷地通過摩擦而產(chǎn)生熱。
大氣層
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,。上層的云由氨的冰晶組成，較低層的云則由硫化氫銨（NH4SH）或水組成,。相對于太陽所含有的豐富的氦,，土星大氣層中氦的豐盈度明顯低得多。
對于比氦重的元素的含量,，目前所知不甚精確,；但如果假設(shè)與太陽系形成時的原始豐盈度是相當?shù)模瑒t可估算出這些元素的總質(zhì)量是地球質(zhì)量的19–31倍,，而且大部分都存在于土星的核心區(qū)域,。
云層
土星的上層大氣與木星相似（在相同定義的前提下），同樣都有著一些條紋,；但土星的條紋比較暗淡,，并且赤道附近的條紋也比較寬。從底部延展至大約10公里高處,，是由水冰構(gòu)成的層次,，溫度大約是-23 °C。在這之后是硫化氫氨冰的層次,，延伸出另外的50公里,，溫度大約在-93 °C，在這之上是80公里的氨冰云,，溫度大約是-153 °C,。接近頂部，在云層之上200 公里至270 是可以看見的云層頂端,，由數(shù)層氫和氦構(gòu)成的大氣層,。土星的風(fēng)速是太陽系中第二高的，僅次于海王星,，航海家計劃的數(shù)據(jù)顯示土星的東風(fēng)最高可達500 m/s（1,800公里/時）,。直到航海家探測器飛越土星，比較纖細的條紋才被觀測到,。然而從那之后,，地基望遠鏡也被改善到在通常情況下都能夠觀察到土星的這些細紋。
土星的大氣層通常都很平靜，偶爾會出現(xiàn)一些持續(xù)較長時間的長圓形特征,，以及其他在木星上常常出現(xiàn)的特征,。1990年，哈伯太空望遠鏡在土星的赤道附近觀察到一朵極大的白云,，是在航海家與土星遭遇時未曾看見的,，在1994年又觀察到另一朵較小的白云風(fēng)暴。1990年的白云是大白斑的一個例子,，這是在每一個土星年（大約30個地球年）,，當土星北半球夏至的時候所發(fā)生的獨特但短期的現(xiàn)象。之前的大白斑分別出現(xiàn)在1876,、1903,、1933和1960年，并且以1933年的最為著名,。如果這個周期能夠持續(xù),，下一場大風(fēng)暴將在大約2020年發(fā)生。
卡西尼號看見的土星,，通過環(huán)看見的土星呈現(xiàn)藍色,。
來自卡西尼號太空船的最新圖像顯示，土星的北半球呈現(xiàn)與天王星相似的明亮藍色,。這種藍色非?？赡苁怯扇鹄⑸湓斐傻模驗楫敃r土星環(huán)遮蔽住了北半球,，因此從地球上無法看見這種藍色,。
航海家1號發(fā)現(xiàn)北極區(qū)的六邊形云彩特征，并在2006年被卡西尼號太空船證實,。
天文學(xué)家通過分析紅外線影像發(fā)現(xiàn)土星有一個“溫暖”的極地漩渦,，這種特征在太陽系內(nèi)是獨一無二的。天文學(xué)家認為這個點是土星上溫度最高的點,，土星上其他各處的溫度是-185 °C,，而該漩渦處的溫度則高達-122 °C,。
在航海家1號的影像中最先被注意到的是一個長期出現(xiàn)在78°N附近,，圍繞著北極的六邊形漩渦。不同于北極,，哈勃太空望遠鏡所拍攝到的南極區(qū)影像有明顯的“噴射氣流”,，但沒有強烈的極區(qū)漩渦，也沒有“六邊形的駐波”,。但是,，NASA報告卡西尼號在2006年11月觀測到一個位于南極像颶風(fēng)的風(fēng)暴，有著清晰的眼壁。這是很值得注意的觀測報告,，因為在過去除了地球之外,，沒有在任何的行星上觀測到眼壁云（包括伽利略號太空船在木星的大紅斑上都未能發(fā)現(xiàn)眼壁云）。
航海家1號發(fā)現(xiàn)北極區(qū)的六邊形云彩特征,，并在2006年被卡西尼號太空船證實,。
在北極的六邊形中每一邊的直線長度大約是13 800 公里，整個結(jié)構(gòu)以10h 39 m 24s自轉(zhuǎn),，與行星的無線電波幅射周期一樣,，這也被認為是土星內(nèi)部的自轉(zhuǎn)周期。這個六邊形結(jié)構(gòu)像大氣層中可見的其他云彩一樣,，在經(jīng)度上沒有移動,。
這個現(xiàn)象的規(guī)律性的起源仍在猜測之中，多數(shù)的天文學(xué)家認為是在大氣層中某種形式的駐波,，但是六邊形也許是一種新型態(tài)的極光,。在實驗室的流體轉(zhuǎn)動桶內(nèi)已經(jīng)模擬出了多邊型結(jié)構(gòu)。
磁層
土星有一個簡單的具有對稱形狀的內(nèi)在磁場——一個磁偶極子,。磁場在赤道的強度為0.2 高斯（20 μT）,，大約是木星磁場的20分之一，比地球的磁場強大,，為地球的20倍,；由于強度遠比木星的微弱，因此土星的磁層僅延伸至土衛(wèi)六軌道之外,。磁層產(chǎn)生的原因很有可能與木星相似——由金屬氫層（被稱為“金屬氫發(fā)電機”）中的電流引起,。與其他的行星一樣，土星磁層會受到來自太陽的太陽風(fēng)內(nèi)的帶電微粒影響而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),。衛(wèi)星土衛(wèi)六的軌道位于土星磁層的外圍,，并且土衛(wèi)六的大氣層外層中的帶電粒子提供了等離子體。
軌道和自轉(zhuǎn)
土星和太陽的平均距離超過了1 400 000 000 公里（9天文單位）,，軌道上運行的平均速度是9.69 公里/秒,，所以土星上的一年（即土星繞太陽公轉(zhuǎn)一周）相當于10 759個地球日（或是28.5地球年）。土星的橢圓軌道相對于地球軌道平面的傾角為2.48°,，因為離心率為0.056,，因此土星與太陽在近日點和遠日點（行星在軌道路徑上與太陽最近和最遠的兩個點）之間的距離變化大約為155 000 000 公里。
土星可見的特征（如六邊型風(fēng)暴）的自轉(zhuǎn)速率根據(jù)所在緯度的不同而有所不同,，各個的區(qū)域的自轉(zhuǎn)周期如下：“系統(tǒng)I”的周期是10 h 14 min 00 s（844.3°/d）,，包含的是赤道區(qū)域，從南赤道帶的北緣延伸至北赤道帶的南緣,；其他的緯度都屬于周期為10 h 39 min 24 s（810.76°/d）的“系統(tǒng)II”,；基于航海家飛越土星時發(fā)現(xiàn)的無線電波,，“系統(tǒng)III”的周期為10 h 39 min 22.4 s（810.8°/d）；因為與系統(tǒng)II非常接近,，它可以很大程度上替代系統(tǒng)II,。
然而，精確的內(nèi)部周期仍然未能確定,?？ㄎ髂崽沾?004年接近土星時，發(fā)現(xiàn)無線電的周期又有可察覺的增加,，達到10 h 45 m 45 s（± 36 s）,。造成變化的原因仍不清楚，但這種變化被認為是由于無線電的來源在土星內(nèi)部不同的緯度上運動而改變了自轉(zhuǎn)周期,，而不是出自土星本身自轉(zhuǎn)周期上的變化,。
而后，在2007年,，無線電發(fā)射被發(fā)現(xiàn)沒有跟隨著行星一起旋轉(zhuǎn),，而可能是由等離子體圓盤的對流造成的，它也與除了行星的自轉(zhuǎn)之外的其他因素有關(guān),。有報道指出,，這種測量到的自轉(zhuǎn)周期的變化也許是由土星衛(wèi)星土衛(wèi)二上的噴泉活動造成的。由這種活動而散布進入土星軌道的水蒸氣被電離,，從而影響了土星的磁場,，使得磁場的旋轉(zhuǎn)速度相對于土星的自轉(zhuǎn)被稍稍降低。目前還沒有方法可以直接測定土星核心的自轉(zhuǎn)速率
在2007年9月的報告中,，根據(jù)各種測量結(jié)果（包括卡西尼,、航海家和先鋒號的報告）綜合而得的對土星自轉(zhuǎn)的最后估計值是10小時32分35秒。
土星環(huán)
土星最為人知的莫過于它的行星環(huán)系統(tǒng)了,，土星環(huán)被認為是太陽系內(nèi)所觀察到的令人印象最深刻的景觀,。
土星環(huán)是太陽系中最引人注目的景象（這張影像是卡西尼太空船在2007年拍攝的）。
土星因為它美麗的行星環(huán)而出名,，它也是最早被發(fā)現(xiàn)具有光環(huán)的行星,。土星環(huán)首先被伽利略在1610年7月用他自制的望遠鏡觀察到了，但因為望遠鏡成象不好,，他并沒有意識到這是一個環(huán),。他在寫給托斯卡納大公的信上說到：“土星不是單一的個體，它由三個部分組成,，這些部分幾乎都互相接觸著,，并且彼此間沒有相對的運動，它們的連線是與黃道平行的,，并且中央部分（土星本體）大約是兩側(cè)（環(huán)的邊緣）的三倍大”。他也把土星描述成是有“耳朵”的。在1612年,，土星環(huán)以側(cè)面朝向地球,，因此看起來似乎是消失不見了，伽利略因此而感到困惑不解,，“是土星吞掉了它的孩子,？”（指的是希臘神話中，農(nóng)神為了防止他們的子孫造反奪權(quán),，會吃掉自己的孩子）,。然后，在1613年他又再次看見了環(huán),，這使伽利略更加困惑,。
在1655年，克里斯蒂安·惠更斯觀測到完整的土星環(huán),，他使用了一個比在伽利略時代能得到強大得多的望遠鏡,。惠更斯觀測土星并寫道：“它（土星）被一個薄且平坦的環(huán)環(huán)繞著,，環(huán)與土星沒有接觸,，并且相對黃道傾斜?！?/span>
在1675年,，喬凡尼·卡西尼確定土星環(huán)由許多較小的環(huán)組成，中間并且有縫存在著,，其中最明顯的環(huán)縫在不久之后被命名為卡西尼縫,。卡西尼縫存在于A環(huán)和B環(huán)之間,，寬度有4800 公里,。
在1859年，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋提出土星環(huán)不可能是固體的,，否則將會因為不穩(wěn)定而碎裂,。他認為環(huán)是由為數(shù)眾多的小顆粒組成的，每個顆粒都獨立地環(huán)繞著土星運行,。透過光譜學(xué)的研究,，立克天文臺的詹姆斯·基勒在1895年證實了麥克斯韋的理論。
土星環(huán)橫跨過衛(wèi)星土衛(wèi)六的一個奇異的景象,，一個明亮的月牙形和內(nèi)部的球狀陰影,，右下方為小衛(wèi)星土衛(wèi)二造成的陰影，在土衛(wèi)二的南極可以看見昏暗的冰火山,。圖片是卡西尼太空船在2006年拍攝的,，北方朝上,。
使用簡單的現(xiàn)代望遠鏡或是品質(zhì)精良的雙筒望遠鏡就可以看見土星環(huán)。它在赤道上從距離土星6 630 公里延伸至120 700 公里處,，但平均的厚度大約只有20米,，主要的成分93%是水冰和少量參雜在其中的復(fù)雜有機懸浮物托林，其余7%是無定型的碳,，它們的大小從塵土的斑點到一輛小汽車的大小都有,。關(guān)于土星環(huán)的起源有兩種主要的理論。一種理論是在19世紀提出的起源于洛希極限,，認為環(huán)原本是土星的一顆衛(wèi)星,，因為軌道的衰減而落入洛希極限的范圍內(nèi)，因本身不夠緊密而被潮汐力扯碎（參見洛希極限）,，這種理論又演變出衛(wèi)星被小行星或彗星撞擊而瓦解的學(xué)說,。第二種理論認為它并非來自衛(wèi)星，而是從形成土星的原星云中直接形成的,。
在環(huán)中最大的空隙是卡西尼縫和恩克環(huán)縫,，土星的恩克環(huán)縫是在1837年5月28日由恩克于柏林發(fā)現(xiàn)的，從地球上就可以看見,。兩艘航海家太空船都發(fā)現(xiàn)環(huán)實際上是由數(shù)以萬計稀薄的小環(huán)和空隙構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體,。這些結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生被認為有好幾種不同的成因，許多是由于土星衛(wèi)星引力的拉扯造成的,。其中一些明顯的是由土星的微型衛(wèi)星如土衛(wèi)十八經(jīng)過時形成,，而其他更多的成因還有待發(fā)現(xiàn)；并且有一些小環(huán)似乎是由牧羊犬衛(wèi)星在維護的,，像是土衛(wèi)十六和土衛(wèi)十七,。其他的縫隙可能是與質(zhì)量較大的衛(wèi)星軌道周期產(chǎn)生共振造成的，土衛(wèi)一維系著卡西尼縫的存在,，還有更多的環(huán)狀結(jié)構(gòu)因為受到其他衛(wèi)星周期性的擾動而產(chǎn)生螺旋狀的波浪,。
來自卡西尼太空船的資料顯示土星環(huán)有自己的大氣層，與行星本身無關(guān)而獨立存在,。大氣中有氧分子（O2）,，這是來自太陽的紫外線作用與環(huán)中的冰而產(chǎn)生的。水分子之間的鏈接受到紫外線的刺激產(chǎn)生化學(xué)作用釋放出并拋出了氣體,，尤其是O2,。根據(jù)這一模型，大氣層中也存在氫氣（H2）,。這種O2和H2組成的大氣層是如此稀薄的,，以至于如果均勻分散在環(huán)的各處，它的厚度只有一個原子,。環(huán)中也有稀薄的OH（氧化氫）氣體,，如同O2一樣,，這些氣體也是水分子的崩解導(dǎo)致的，但這一分解是由高能量離子轟擊土衛(wèi)二拋射出來的水分子所造成的,。這些大氣層盡管是非常的稀薄,，依然還是可以被在地球上空的哈伯太空望遠鏡檢測出來,。
土星在它的亮度上呈現(xiàn)復(fù)雜的樣式,。光度的變化大多可以歸咎于環(huán)的變化，并且在每個軌道周期有兩個循環(huán)的變化,。由于行星軌道的離心率,，使得疊加在北半球沖的時候比在南半球沖時更為明亮。
在1980年,，航海家1號飛越土星時顯示F-環(huán)是由三條細環(huán)像編辮子一樣的糾結(jié)在一起,，而呈現(xiàn)出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)；現(xiàn)在知道是在外面的二個環(huán)有突起的瘤,，造成交織和糾結(jié)成團的假象,，比較暗的第三個環(huán)則在它們的內(nèi)側(cè)。
土星光環(huán)是連貫成一整個環(huán)的,，但人為上或會把其分為朝著太陽與背著太陽的一面,。而環(huán)的背向太陽的一小部分，因為被土星遮擋,，只能由太空船如美國國家航空航天局卡西尼—惠更斯號拍攝并傳送回來,；比較一下來自2004年3月卡西尼號的與來自先驅(qū)者11號的圖象：
先驅(qū)者11號：1979年9月1日
光環(huán)背側(cè)
一個從光環(huán)背側(cè)看來最粗的部分
卡西尼—惠更斯號：2004年3月27日
光環(huán)前側(cè)
注意看土星在光環(huán)上留下的陰影和光環(huán)在土星上留下的陰影
在1980年以前，對土星環(huán)的結(jié)構(gòu)和行為完全都以萬有引力的作用來解釋,。航海家太空船在B環(huán)上發(fā)現(xiàn)被稱為“輪輻”的輻射線狀特征,，這些無法用同樣的方法來解釋，因為它們的存在和繞著環(huán)的轉(zhuǎn)動,，是與軌道力學(xué)不一致的,。這些輪輻在背景散射光下呈現(xiàn)黑暗，而在前景散射光下顯得明亮,。它們被假設(shè)是懸浮在圓環(huán)平面上的微塵,，受到電磁的交互作用而聯(lián)系在一起，因此它們的轉(zhuǎn)動是與土星的磁氣層同步,。但是,，造成輪輻的確實機制仍然不清楚。
在25年之后,，輪輻再度被卡西尼號觀測到,。它們看起來有季節(jié)性的變化，在土星的仲冬或盛夏時消失不見,，當土星接近分點時又再度出現(xiàn),。在2004年初,，當卡西尼太空船抵達土星時這些輪輻都未出現(xiàn)?；谀壳皩τ谳棗l的成因的模型,，一些科學(xué)家推測這些輪輻要到2007年后才會出現(xiàn)。然而,，通過對卡西尼拍攝的環(huán)影像的持續(xù)尋找,，發(fā)現(xiàn)輪輻在2005年9月5日重新出現(xiàn)。
B環(huán)上的輪輻,，這幅影像是航海家2號在1981年拍攝的,。
衛(wèi)星
土星的四顆衛(wèi)星：土衛(wèi)四，土衛(wèi)六,、土衛(wèi)十六（在環(huán)的邊緣）土衛(wèi)十三（中央上方）
土星有為數(shù)眾多的衛(wèi)星,。精確的數(shù)量尚不能確定，所有在環(huán)上的大冰塊理論上來說都是衛(wèi)星,，而且要區(qū)分出是環(huán)上的大顆粒還是小衛(wèi)星是很困難的,。到2009年，已經(jīng)確認的衛(wèi)星有67顆,，其中52顆已經(jīng)有了正式的名稱,；還有3顆可能是環(huán)上塵埃的聚集體而未能確認。許多衛(wèi)星都非常的?。?4顆的直徑小于10 公里,，另外13顆的直徑小于50 公里，祇有7顆有足夠的質(zhì)量能夠以自身的重力達到流體靜力平衡,，它們與地球的衛(wèi)星——月球的比較表見下方,。
土衛(wèi)六，土星最大的衛(wèi)星,，是太陽系中唯一有濃厚大氣層的衛(wèi)星,，而土星絕大多數(shù)的衛(wèi)星都不大。除了太陽,、太陽系的八大行星和木星的衛(wèi)星木衛(wèi)三之外,，土衛(wèi)六是太陽系內(nèi)最重的天體。土衛(wèi)六的質(zhì)量占了環(huán)繞土星天體（包括土星環(huán)和其他質(zhì)量在土衛(wèi)六的百分之一到百萬分之一的小天體）的總質(zhì)量的90%,。
土星第二大的衛(wèi)星土衛(wèi)五可能有自己的環(huán)系統(tǒng)[56],。
傳統(tǒng)上，土星的衛(wèi)星的英文名稱都以希臘神話中的巨人來命名,，這種慣例源自約翰·赫歇爾（威廉·赫歇爾的兒子）,，土衛(wèi)一（“Mimas”）和土衛(wèi)二（“Enceladus”）的發(fā)現(xiàn)者，他在自1847年出版的《在好望角的天文觀測成果》中提出了這種命名法，理由是Mimas和Enceladus是克洛諾斯（希臘神話中的Saturn）的兄弟姐妹,。
