2019/7/10 土星冲

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★★

有着美丽光环的土星是许多天文学家踏入天文的叩门砖。这颗行星将于2019年7月10日的01:07达到冲的位置,即以地球为中心,太阳和土星在地球两侧、赤经经度相差180的地方。这个位置通常与土星在一个会合周期中最接近地球的位置相去不远,而因为土星比较接近地球的关系,在地球上观察时就会显得比较亮、视直径比较大,且整夜可见,是最适合观察这颗行星的时候。不过,也不是只有土星冲时才能观看土星,基本上,在今年年底之前,都可在傍晚日落后观察土星,只是过了冲之后的土星,日落后的位置会愈来愈偏西,视直径愈来愈小,视亮度也会愈来愈暗罢了。

外行星冲示意图。

外行星冲示意图。

土星在2019/7/10凌晨01:07到达冲的位置,在冲前后,土星是离地球最近,且最亮最大的阶段。本次土星冲时,位在人马座方向,大约在银河的边缘,亮度约+0.1等,视直径为18.4角秒,加上土星环后的视直径约达42角秒,距离地球约9.03AU。天黑后就出现在东南方,随时间逐渐西移,整夜都可观测。

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土星。影像版权:耿崇华。

对天文迷来说,观察土星的重点就是它的光环!只要使用小天文望远镜很容易看到。进阶的天文迷则可以挑战卡西尼缝,这是分隔A环和B环间的较暗区域,早在1675年就被卡西尼所发现。观察土星还有另一个重点——土卫六(泰坦)。泰坦在土星冲时亮度约+8.0等,视直径约0.8角秒,因此以天文望远镜很容易看到呈现出橙色的星点。

今年的土星冲时,亮度比去年的0.0等还要暗一点,这是因为由细小的尘埃与冰粒所组成的土星环的倾角开始慢慢减小,今年所见为24度,能反射的太阳光的面积也将逐渐缩小,所以亮度将慢慢减暗,直到约15年后另一极区倾向太阳的倾角最大时为止。前一次的最大倾角峰值乃是2017-2018年。

如何欣赏土星?

最近的土星和木星位置很接近,而且木星刚在6/10通过冲的位置,也恰在最适合欣赏的时期,建议可以一同欣赏。

以肉眼观察,只能见到星点大小的土星;透过低倍率望远镜,可以看到土星本体和像耳朵或杯子把手般的土星环,还有土卫六(泰坦)等比较明亮的卫星;天气晴朗而稳定时,高倍率望远镜中可见土星表面的云带特征、土星环,和将土星环分隔成A、B、C三个主环的卡西尼环缝和恩克环缝等特征。

台北天文馆第二观测室每周六晚上19-21时开放利用口径20公分的望远镜观赏天体,有机会不妨和亲朋好友一起来天文馆用20公分望远镜看看这颗著名的太阳系行星。

2019/7/10晚20:00,土星所在位置及望远镜中所见外观示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

2019/7/10晚20:00的土星外观及各部位名称示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

关于土星

土星是离太阳第6近、同时为太阳系中体积和质量都是第2大的行星,质量约为地球的95倍,体积约为地球的763倍,主要组成成分为气体和冰,拥有62颗卫星,仅次于木星的79颗。由于自转速度非常快,自转一圈仅需约10.6小时,使得表面云层被拉成带状,整个土星也呈现扁球体,赤道半径比两极半径多了5900多公里。

土星另一个特征就是它的密度只有0.7g/cm3,比水的1g/cm3还要小,换言之:如果宇宙中有个够大的游泳池,将太阳系八大行星都丢下去后,仅有自备够大泳圈的土星会浮在水面上,其他行星则都会沉入水底。

可参考:台北星空天文漫画篇

68期(带着呼拉圈的行星——土星之一).pdf(1.55 MB)

69期(带着呼拉圈的行星——土星之二).pdf(722.41 KB)

71期(带着呼拉圈的行星——土星之三).pdf(2.67 MB)

关于土星环

太阳系外4颗行星——木星、土星、天王星与海王星都有光环,但在地球上只有土星的光环用小望远镜就能观察。

土星环其实是由许多由冰粒与尘埃构成的细环组成的庞大结构,沿着土星赤道向外延伸,宽度超过114,000公里,相当于地球直径的8倍之多!然而这么宽的光环,平均厚度却仅有20公尺,让外观如同光碟片一般。

因为土星环扁而宽的特性,在地球与土星都绕太阳公转,彼此相对位置一直改变的情况下,光环看起来的模样也随之改变,有时甚至因光环恰好薄薄的侧面面对地球而发生望远镜中看不到光环的「土星环消失事件」。

400多年前的大天文学家伽利略从1610年开始观察记录土星,首度发现土星环的存在,可是他看到的光环有时像三个黏在一起的小球,有时像土星长了耳朵,有时则是光环不见了,使他百思不解。下图是他记录的1610年(上)与1616年(下)的土星和土星环外观。

伽利略的1610与1616年的土星手绘纪录。取自:https://attic.gsfc.nasa.gov/huygensgcms/Shistory.htm

直到1659年才由另一位天文学家惠更斯揭开谜底:原来只是因为土星环太薄了,当太阳-地球-土星的相对位置变化时,见到的土星倾角不同,才会造成地球所见的土星环模样不同。

惠更斯提出的土星环相对于地球的倾角随地球与土星公转而改变的概念。取自:http://galileo.rice.edu/sci/observations/saturn.html

土星自转轴与其轨道面有约26.7度的夹角(谓之「赤道倾角」),造成土星环相对于地球的倾角会随着土星绕太阳公转而改变;再加上土星轨道面与黄道面(地球平均公转轨道面)有约2.5地的夹角(谓之「轨道倾角」),这使得土星环相对于地球的倾角在一年之中还会有波浪性的变化。

下图呈现1970~2050年间的土星环相对于地球的每日倾角随时间变化,其中倾角0度时,表示土星赤道正对地球,倾角正数者为土星北半球倾向地球,负数者为南半球倾向地球。从图中可见,今年的土星北极后方的土星环已经被土星本体遮挡。

1970~2050年间的土星环相对于地球的倾角变化。

1970~2050年间的土星环相对于地球的倾角变化。

下方这张1991-2021年各次土星冲的土星外观图中,也轻易的比较出土星环倾角造成的视觉差异喔!

1991-2021年各次土星冲时的土星外观的比较。

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