土星环自去年11月底几乎“消失”后,倾角持续增大,到今年7月21日8时左右,它的倾角将达到年度最大值约9.2度。届时借助望远镜观测,可看到土星本体外环绕着一圈明亮的光环,整体宛如一顶“草帽”。

“作为太阳系中最具辨识度的行星之一,土星因其壮丽的光环而被形象地称为‘指环王’。”中国科学院紫金山天文台科普主管王科超介绍,土星的光环由无数冰晶和碎石构成,这些物质对太阳光的反射,形成了土星环独特的光芒。从地球视角看,土星环倾角会呈现周期性变化,有时看起来很宽,有时候很窄,有时还会“消失”。

王科超解释说,土星环位于土星的赤道平面上空,该平面与土星的公转轨道面之间存在约26.7度的夹角,而土星的公转轨道面又与黄道之间存在2.5度的夹角,在土星约29.5年的公转周期中,由于地球、土星各自沿轨道绕太阳公转,从地球视角上看,土星环倾角会在0度至27度左右之间周期性变化。当土星环以最大倾角朝向地球时,环面最宽,最易观测;当土星环侧面正对地球时,倾角趋近于0度,出现“消失”的视觉效果。
“在土星一个公转周期里,从地球上看,土星环的倾角会由接近0度逐渐增大到约27度,再减小到0度;随后向相反方向变化,再经历一次同样的过程。从接近0度到倾角最大,或从正负方向的最大倾角重新回到0度,各需约7.5年。因此,大约每隔15年,我们就会遇到一次土星环以极薄侧面朝向地球、看起来几乎‘消失’的景象。”王科超说。

王科超介绍说,今年1月初,土星环倾角约为1度,随后逐渐增大,5月初达到7度左右,7月达到今年年内的最大值约9.2度,之后到年底回落至约6度。但2026年处于土星环倾角从极小值向极大值过渡的上升阶段,未来几年土星环倾角会逐渐增大,预计到2032年左右,年度最大值会达到27度左右。

“通常情况下,土星环倾角只要达到1度,便可在望远镜中被观测到,倾角越大,土星环越宽大,细节也越丰富。”王科超说,在本月21日前后,观测者通过大口径、高倍率望远镜可清晰看到土星环的结构。如果观测条件良好,还有望分辨出光环中那条最明显的暗缝——卡西尼缝。
王科超补充道,关于土星环“消失”,除了因为其倾角接近0度,在视觉上很难识别到外,另一种是由于太阳光的照射角度造成的。“当太阳光直射土星赤道时,土星环表面几乎没有阳光照射,从而显得很暗,这也是另一种意义上的‘消失’。”
策划:孙闻
记者:王珏玢、朱筱
海报制作:刘逸凡
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