美丽的行星
土星是太阳系中最美丽的行星，也是巨行星行列的一员，它的体积和质量仅次于木星。土星在冲日时的视星等为-0.4等，亮度可与天空中最亮的恒星相比。我国古代把土星称为“镇星”；西方人叫它“萨图恩”，这是罗马神话中农神的名字，并把镰刀作为土星的天文符号。在望远镜中，它那淡黄色的、橘子形状的星体上漂浮着明暗相间的云带，腰间缠绕着一道绚丽多彩的光环，极区呈浅蓝色，妩媚动人。土星土星和其他行星一样，也围绕太阳在椭圆轨道上运动。土星绕太阳公转的轨道半径约为954天文距离单位（约14亿千米），轨道的偏心率为0056，轨道面与黄道面交角为2°5′，绕太阳公转一周约29.5年，公转平均速度约为9.6千米／秒。土星的自转很快，仅次于木星，其自转角速随纬度而不同，在赤道上自转周期为10小时14分，在纬度60°处为10小时40分。因为快速自转，它的形状呈出来很扁，是太阳系行星中形状最扁的一个。土星表面也有沿赤道伸展的条纹带，表面为云层所覆盖。
经天文望远镜观测，土星是一个带光环的天体。土星的赤道半径约为60000千米，其赤道半径与极半径相差5000多千米。体积为地球的740倍，质量为地球的95倍。在太阳系的行星中，土星的质量和大小仅次于木星。平均密度是0.7克／厘米3，比水的密度还要小。由于土星的密度太小，其表面重力加速度和地球差不多。在土星上，物体要有37千米／秒的速度才能脱离土星，比地球表面的脱离速度大得多，因此土星能把大量的大气束缚住。
土星有浓厚的大气，其大气氢和氦成分居多，还有甲烷、氨等。通过天文望远镜，我们可以看到土星表面也有一些明暗交替的带纹平行于它的赤道面，带纹有时也会出现亮斑、暗斑或白斑。白斑的出现不很稳定，最著名的白斑于1933年8月被英国天文爱好者W.T.海用小型天文望远镜发现。此白斑位于土星赤道区，呈蛋形，长度达土星直径的1／5。以后这块白斑逐渐扩大，几乎延伸到土星的整个赤道带。
土星有一个光环，但在长期观测中发现，环带中间由两条暗缝分隔成三个环。靠外的A与靠内的B环之间被一条称为卡西尼的缝（它是1675年由法国天文学家卡西尼发现的）隔开；C环靠近土星本体，但较暗弱。1966年和1969年，天文学家用光电测光方法又发现C环内有一层更暗的D环；A环外又有一层E环，环缝分别命名为“恩克缝”和“法兰西缝”。A、B、C环为主环，A环宽度为14400千米，B环为25800千米，C环为20800千米，D环几乎触及土星表面，E环延伸到5～6个土星半径以外。
由于土星的自转轴相对于公转轨道有一个26.7°的倾角，因而从地球上看去，有时它的北极斜对着我们而看不到南极，有时则是南极斜对着我们，每29.5年周而复始。每当光环的边缘与我们的视线趋向一致时，光环越来越变得像一条线；当它与视线趋向完全重合的一段短时间内，光环竟消失不见。这一现象说明，土星的光环虽然很宽，却非常薄。
为了探测太阳系外围空间的物理情况，1973年4月“先驱者11”号上天，1979年9月1日飞临土星，成为第一个就近探测土星的人造天体。“旅行者”1号、2号在考察完木星后，继续驶向土星，对土星进行考察。完成考察土星的任务后，“旅行者”2号又继续飞向天王星和海王星，对它们进行考察。这些“一身多任”的宇宙飞船，为我们带来了土星的新消息。
“先驱者11号”飞船于1979年8月、9月在距土星128万千米处发现，土星磁场十分奇特，磁场图像一条大鲸鱼，其头部圆钝，两边伸出扁形翅，还有粗壮的尾巴。土星磁场的磁轴与其自转轴吻合，磁心偏离土星核心22.5千米。磁场范围比地球的磁场范围大上千倍，但比木星磁场小，也没有木星磁场复杂。
“先驱者11号”还发现，土星有一个辐射带，其强度比地球的辐射带小。它是由土星磁场俘虏的带电粒子组成的。宇宙飞船在60000千米之外接收到了土星发射的无线电波，表明土星有较强的电磁辐射。据测定，土星辐射的能量是它接收到太阳能量的2.5倍，表明土星与木星一样有内在能源。“先驱者11号”于1979年9月探测到土星的一个新环——F环和一个环缝，此环缝后来被命名为“先驱者环缝”。F环宽度不到800千米，距土星中心为2.33个土星半径处，正好在A环外侧；先驱者缝位于A环与F环之间，宽度约3600千米。
1980年“旅行者”1号发现了G环，G环分布在离土星中心约10—15个土星半径之间的广阔地带。
“旅行者”1号和2号飞船在飞临土星时发现，土星环的环数远不止7个，而是成千上万个，均分布在土星环的平面内。飞船发回的照片显示出，土星环中有环，令人眼花缭乱。
乍看起来，这些光环很像一张密纹唱片上的纹路，仔细观察，原来土星环具有更精细的结构：大多数光环是光滑匀称的，但也有些是锯齿形的，有的呈辐射状，还有的像发辫一样互相纽结。A、B、C环是由几百乃至上千条细环构成；卡西尼缝中并不空，至少有20条细环；恩克缝中也有2条呈纽结状的细环。此外，还发现了几十个新环缝；F环至少由3条细环所构成，其中2条亮环像发辫那样相互绞缠，另一条暗黑且宽；F环上有团块和纽结。
“旅行者号”飞船观测还表明：土星环是由大小不等的碎块和颗粒组成，A、B、C环中最大的碎块约为10米，更多碎块的大小在10厘米左右；F环大部分则是由微米量级的粒子所构成。土星光环很宽，也很薄，整个光环宽约20万千米，而其最大厚度则不超过150米。
土星有一层浓厚稠密的大气层，大气的结构很像木星，以氢、氦等为主，只是氢比木星少些。宇宙飞船拍摄的照片显示出，土星呈淡黄色，北极区呈浅蓝色。大气中翻腾着由稠密的氨晶体组成的云，云上呈现一些斑点、晕圈、丝条和漩涡状动态结构，还有彩色的亮带和暗纹。
土星也有一个大红斑，但比木星大红斑要小很多。土星的大红斑是一个长8000千米、宽6000千米的卵形区，呈橘红色，估计可能是由一次飓风所致。
此外，在土星表面上还发现灰暗的卵形区，可能是土星大气流上升后又下降进入云层时引起扰动和旋转形成的。和木星风一样，土星风也是东西向的，但比木星风大，最大风速为500米／秒。
土星的表面温度为-140℃，支顶温度为-180℃，比木星低50℃。土星有一个直径为20000千米的岩石核心，核心外面就是土星大气。土星的光环是围绕土星运行的物质环。用天文望远镜观看星星时，除月球外，最妩媚动人的莫过于土星光环了。土星美，美在光环。明亮的光环，就像一条精致的金项链，佩在土星身上。
最早发现土星光环的人是伽利略。他在1610年用自制的望远镜观察土星时，发现土星的两边有奇妙的半月形光影。当时伽利略把它们称为土星的“耳朵”，误认为土星可能是由一大二小的天体组成，怀疑这耳朵是土星两侧的两颗卫星。但是，他一直都没有把自己的发现公布，其原因是他发现土星“卫星”并没有绕土星公转，似乎永远停留不动。而更令他吃惊的是两年后那两颗“卫星”竟然消失无踪，三年后又重新出现。是什么原因呢？伽利略直到去世也没弄明白土星“卫星”为什么永不转动。他无论如何也不会想到，自己竟是世界上第一个见到土星光环的人。
此后，许多观测者都描绘了自己所见的土星，它具有非常奇特的现象。但没有人能说清楚它的形象为什么那样变化多端。
半个世纪以后，荷兰天文学家惠更斯用更大更好的望远镜进行观测，才揭开了这个谜。原来那两颗“卫星”是与土星不相连接、环绕在土星赤道面上的光环。这光环由无数个形状、大小不等，直径在7.6厘米～9米之间的冰块组成，以很快的速度浩浩荡荡地围绕土星运转，在太阳光的照耀下呈现出各种颜色。光环的直径达27万千米，厚度为10千米左右，由东向西自转。
光环由无数颗大小不等的石块和冰块组成，大多数的直径在4～30厘米之间，如若将这些石块和冰块聚合在一起，可构成月球那样大小的天体，可见，土星光环绝非等闲之物。土星光环不是随时可见的，光环侧对着地球时能够看到光环；光环平对着地球时，哪怕用最大的天文望远镜也无法看到它的“容颜”，如1995年和2009年就无法看到。
光环的颜色远看是红棕色，其实每层环的颜色都稍有不同，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。
土星探测的收获
美国发射的“先驱者”11号和“旅行者”1号、2号等探测飞船相继飞临土星系统进行就近考察，传来许多新信息。
1979年9月1日，先驱者11号从距土星云顶20200千米以内飞越，对土星拍照10天，测量了这个带光环的行星，发现了两个新的外环和直径约400千米的土星的第11颗卫星，该卫星靠近土星环的外缘。这次探测还证实土星有磁场、磁层和辐射带。
1980年11月13日凌晨，“旅行者”1号探测飞船在距土星云顶124237千米处掠过土星，飞船摄影系统从8月开机，到12月19日关机，共向地球发回18000张关于土星及其光环和卫星的彩色照片和各种数据。
从这些照片和数据中，科学家们了解到土星绚丽多彩的光环比以前认为的更复杂，它大大超过人们原先看到的7条，而有成百上千条环，形成一个光环群。这样密集繁多的光环，大小不等，形状不一，互不接连，形成一组环形彩带。在这些光环下面，还发现两条狭窄的短环，像发辫似地编结在一起，一股套一股，可能是由于电场或磁场对光环作用的结果。
1981年8月25日“旅行者”2号从土星最近点扫过，天文学家从它发回的照片中发现，土星光环一环套一环，犹如唱片中的纹道。
根据探测材料，科学家指出土星的光环是由无数大小不等砾石微粒形成的。这些砾石微粒直径从几厘米到大约9米之间，以很高速度绕土星运转，这一奇特现象究竟是如何形成的还是一个谜，但是可以认为各环可能是在不同时期形成的。
在飞船发回的照片上，还发现土星上斑点、晕圈、漩涡，并随风运动。土星表面新发现一个橘红色的卵形区，其宽度和地球直径差不多，科学家认为可能是一次巨大的飓风造成的。土星上最大风速出现的区域是在环绕着它的光环彩带中心，而彩带边缘几乎无风。
“旅行者”号探测飞船还发现6个新的土星卫星，有一些是以前从未发现的，另一些虽曾报道过，但没有证实。特写观测照片显示土星的一些较小卫星是由“干冰”组成；有些卫星上存在亿万年来陨星撞击坑汇成的斑点；有些卫星表面比较平坦，说明还比较年轻。
“旅行者”1号探测飞船曾在离土卫约64000千米身旁飞越，因为它是被探测的重要目标。
靠近土卫6表面的大气压力比地球大气压力高50％，表面至少由280千米厚的浓雾覆盖着。土卫6每16天绕土星运行一圈。有人幻想，如果未来的宇宙旅行家有机会来到土卫6上，将会欣赏到独特的景观：土星经常出现在天空中，像月亮在地球上空那样，周期性地变换着它的容貌，从圆到缺，从新月到满月，再加上那细微的光环，更是妩媚多姿，景色万千。
根据探测资料，美国和法国科学家有一个重大发现，就是土卫6上有反温室效应。由土卫6高层大气中一层厚的有机烟雾造成反温室效应，使土卫6的表面温度降低16华氏度。但是土卫6的温室效应使其表面温度增加38华氏度。科学家认为，土卫6的温室效应和反温室效应是同地球比较的极好的模型，研究土卫6可能会帮助我们搞清地球变暖或变冷的问题。
为进一步探测土卫6，1988年11月25日欧空局于1994年4月由美国宇航局发射一个探测器，在2000年到达土星系统。这个探测器以“惠更斯”命名的着陆器进入土卫6大气后，速度减慢，然后打开降落伞，从距土卫6表面180千米处缓缓下降，在两三个小时内降到土卫6表面，其冲击力相当缓和，足以使它在失效前对土卫6表面样品进行分析。探测器本身绕土星飞行，充当无线电中继站，向地面转播由着陆器发来的土卫6样品分析数据。
