1675 年著名天文學家卡西尼(Giovanni Domenico Cassini, 1625–1712)觀測到土星光環實際上是雙重的，內外兩重環之間被一條黑暗的縫隙分隔，此縫現在被命名為卡西尼縫(Cassini Division)。
基本介紹
- 中文名：卡西尼縫
- 時間：1675 年
- 提出者：卡西尼
- 範圍：土星光環之間
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土星
土星是古人所知道最遠的一顆行星，它雖然距離我們很遠，卻相當地明亮。在最亮的時候，它可以達到－0.75星等， 此時除了天狼星之外，比任何恆星都要亮。它的亮度也超過了水星，而且無論如何，它也比水星更容易觀察，因為土星比我們距離太陽更遠，不像水星那樣只能保持在太陽的周圍，以致無法在半夜的星空中出現。
土星的質量
土星的質量是地球的95.1倍，成為僅次於木星的第二個質量最大的行星。它的質量只有木星的3/10，而體積卻為木星的6/10。這樣大的體積中只有這么少的質量，土星的密度一定非常低。確實，土星的密度僅是水的0.7倍，是我們知道的太陽系中密度最小的行星。如果我們構想能夠用塑膠布把土星包起來，以防止它融化或散開，然後將它放進一個能夠容得下的海洋里，它將會浮在水面上。因此可以推測，土星較木星含有更多的氫，而其他的含量則較少。同時，由於土星的重力很弱，因此對組成它的物質也不能像木星壓縮自己的物質那樣壓縮得那么緊。
雖然土星的體積較小，自轉速度卻很快，但比起木星還是慢了些；土星的自轉周期是10小時34分24秒，所以土星日比木星日長8%。
儘管土星的自轉比木星慢，但是土星外層的密度較低，吸住外層的引力吸引也較小；結果，土星在赤道附近隆起較大，而成為太陽系最扁的一顆行星。它的扁率為0.102，比木星扁1.6倍、比地球扁30倍。雖然土星的赤道直徑有120,000公里，而極直徑卻僅有108,000公里，相差12,000公里，幾乎是地球直徑的全長！
土星與太陽
在許多方面，土星都亞於木星。就拿大小來說，它是太陽系中的第二大行星，次於木星。赤道直徑為120000公里，僅為木星的5/6。由於土星體積比較小，距離太陽又比較遠、因而照射到土星上的太陽光的強度僅為木星的一半，使土星比木星暗了許多。但是在另一方面，土星仍然大得足以使它有相當大的亮度。
土星環
土星環的發現
從另一個角度來看，土星反而獨具丰姿。伽利略第一次透過他原始的望遠鏡觀察土星時，發現它的形狀有點奇怪，好像在其球體的兩側還有兩個小球。他繼續觀察，發現那兩個小球漸漸變得很難看見，到1612年年底時，終於同時消失不見了。
其他天文學家也報告過土星的這種奇怪現象；但直到1656年，惠更斯才提出了正確的解釋。他宣稱，土星外圍環繞著一圈又亮又薄的光環；光環與土星不接觸。
土星的自轉軸和地球一樣，也是傾斜的，土星的軸傾角是26.73°，地球則是23.45°。由於土星的光環和赤道是在同一平面上，所以它是對著太陽（也對著我們）傾斜的。當土星運行到其軌道的一端時，我們可由上往下看見光環近的一面，而遠的一面仍被遮住。當土星在軌道的另一端時，我們就可由下往上看到光環近的一面，而遠的一面依然被遮住。土星從軌道的這一側轉到另一側需要14年多一點。在這段時間內，光環也逐漸由最下方移向最上方。行至半路時，光環恰好移動到中間位置，這時我們觀察到光環兩面的邊緣連線在一起，狀如“一條線”。隨後；土星繼續運行，沿著另一半軌道繞回原來的起點，這時光環又逐漸地由最上方向最下方移動；移到正中間時，我們又看見其邊緣連線在一起。因為土星環非常薄，所以當光環狀如“一條線”時就好像消失了一樣。1612年年底伽利略看到的正是這種情景；據說由於懊惱，他沒有再觀察過土星。
土星環位於土星的赤道面上。在空間探測以前，從地面觀測得知土星環有五個,其中包括三個主環(A環、B環、C環)和兩個暗環(D環、E環)。B環既寬又亮，它的內側是C環，外側是A環。A環和B環之間為寬約5，000公里的卡西尼縫，它是天文學家卡西尼在1675年發現的。
1826年，德國血統的俄國天文學斯特魯維把外面的環命名為A環，把裡面的環命名為B環。1850年，美國天文學家W.C.邦德宣稱，還有一個比B環更靠近土星的暗淡光環。這個暗淡光環就是C環，C環與B環之間並沒有明顯的分界。
在太陽系的任何地方都沒有像土星環那樣的東西，或者說，用任何儀器我們也看不到任何地方有像土星環那樣的光環。誠然，我們現在知道，圍繞著木星有一個稀薄的物質光環，且任何像木星和土星這樣的氣體巨行星都可能有一個由靠近它們的岩屑構成的光環。然而，如果以木星的光環為標準，這些光環都是可憐而微不足道的，而土星的環系卻是壯麗動人的。從地球上看，從土星環系的一端到另一端，延伸269,700公里（167,600英里），相當於地球寬度的21倍，實際上幾乎是木星寬度的2倍。
土星環到底是什麼
土星環到底是什麼呢？J.D.卡西尼認為它們像鐵圈一樣是平滑的實心環。可是，1785年拉普拉斯（後來他提出了星雲假說）指出，因為環的各部分到土星中心的距離不同，所以受土星引力場吸引的程度也會不同。這種引力吸引的差異（即我前面提過的潮汐效應）會將環拉開。拉普拉斯認為，光環是由一系列的薄環排在一起組成的，它們排列得如此緊密，以致從地球的距離看去就如同實心的一樣。
可是，1855年，麥克斯韋（後來他預言了電磁輻射寬頻帶的存在）提出，即使這種說法也未盡圓滿。光環受潮汐效應而不碎裂的惟一原因，是因為光環是由無數比較小的隕星粒子組成的，這些粒子在土星周圍的分布方式，使得從地球的距離看去給人以實心環的印象。麥克斯韋的這一假說是正確的，現在已無人提出疑義。
驗證潮汐效應
法國天文學家洛希用另一種方法研究潮汐效應，他證明，任何堅固的天體，在接近另一個比它大得多的天體的時候，都會受到強大的潮汐力作用而最終被扯成碎片。這個較小的大體會被扯碎的距離稱為洛希極限，通常是大天體赤道半徑的2.44倍。
這樣，土星的洛希極限就是2.44乘以它的赤道半徑60,000公里，即146,400公里，A環的最外邊緣至土星中心的距離是136,500公里（84,800英里），因此整個環系都處在洛希極限以內。（木星環也同樣處在洛希極限以內。）
很明顯，土星環是一些永遠也不能聚結成一顆衛星的岩屑（超過洛希極限的岩屑會聚結成衛星——而且顯然確實如此），或者是一顆衛星因某種原因過分靠近土星而被扯碎後留下的岩屑。無論是哪一種情況，它們都是餘留的一些小天體。（被作用的天體越小，潮汐效應也就越小，碎片小到某個程度之後，就不再繼續碎裂了，除非兩個小天體相互間偶爾碰撞。）據估計，如果將土星環所有的物質聚合成一個天體，結果將會是一個比我們的月亮稍大的圓球。
拍攝土星與卡西尼縫的方法
據朱副館長介紹，如果天氣情況良好，當晚8點左右，土星就會從東邊的地平線緩緩升起，在東方獅子座下方的一顆亮星即是土星，一般運用攜帶型口徑80mm的天文望遠鏡就可以觀測到土星迷人的光環，一睹土星“草帽”真相。
而在市科技館的天文堡里，將有更加專業的設備等待大家，一個物鏡口徑為125mm、目鏡放大120倍的天文望遠鏡，利用它，大家可以尋找一下由著名的義大利天文學家卡西尼在1675年時發現的土星光環中的一條暗縫——卡西尼縫，看看這條縫是否真的存在。
朱副館長說，目前被確認圍繞土星旋轉的衛星已有幾十顆，碰巧的話，通過天文望遠鏡還可以找到土星周圍的一些衛星。
除了觀賞外，記者也向晚報追星族族長阮翔諮詢了拍攝土星的方法：第一種是直焦法，把單眼相機或CCD攝像頭的鏡頭拿掉，把天文望遠鏡的目鏡拿掉，將單眼相機或CCD攝像頭接到天文望遠鏡上。由於一般的天文望遠鏡的焦距不會很長，直接用單眼相機拍攝的話，成像比較小，採用CCD攝像頭拍攝，成像會稍微大一些。第二種方法是將一般的照相機用萬能支架支起，接到天文望遠鏡的目鏡後面，天文望遠鏡先成像，相機再成像，兩次成像後得到的成像相對大一些。
卡西尼其人其事
G.D.卡西尼(1625-1712),1625年6月8日生於義大利佩里納爾多，1712年9月14日卒於法國巴黎。早年在熱那亞等地求學。從1650年起擔任波洛尼亞大學天文學教授十九年。1664年七月觀測到木星衛星影凌木星現象，由此開始研究木衛與木星的公轉自轉。他描述了木星表面的帶紋和斑點，正確地解釋為木星表面的大氣現象；他還指出木星外形的扁圓狀。
1666年，他測定火星的的自轉周期為24小時40分(誤差約3分)；1668年公布第一個木星曆表。1669年他前往巴黎皇家科學院工作。1671年巴黎天文台落成，他成為這個天文台的領導人。1673年加入法國國籍。他在巴黎天文台發現了土星的四顆衛星土衛八、土衛五、土衛四和土衛三。在此之前只有惠更斯發現了一顆土星衛星(土衛六，1655年)。
1675年，卡西尼發現土星光環中間有一條暗縫，後稱卡西尼縫。他還準確地猜測了土星光環是由無數微小顆粒構成的。1679年他公布了一份月面圖，在以後的一個多世紀裡沒人超越。
從1683年三月起，他系統地觀測研究了黃道光，正確地猜測到它是無數極細微的行星際微粒反射太陽光造成的，而不是大氣現象。1672年火星沖日期間測定了火星視差並推算了太陽視差。
卡西尼在理論上是保守的，是最後一位不願接受哥白尼理論的著名天文學家。他反對克卜勒定律；拒不接受牛頓的萬有引力定律；反對光速有限的結論。
J.卡西尼(1677-1756)，G.D.卡西尼次子。他接任了巴黎天文台領導，繼承他父親生前從事的子午線弧長勘測工作。他發現了恆星大角(牧夫座a)有自行。他雖然接受了哥白尼的觀點，但仍然激烈反對牛頓的引力定律，為了為父親辯護，他不顧自己的許多觀測結果與父親的理論不相一致。
C.F.卡西尼(1714-1784)和J.D.卡西尼(1748-1845)，J.卡西尼之子、孫。C.F.卡西尼繼續領導巴黎天文台，1771年任正式台長，他去世後此職由他的獨子J.卡西尼繼任。他們父子分別觀測了1761年和1769年的金星凌日。他們的保守傾向雖已減少，但對天文學的貢獻卻不及前兩代卡西尼。他們在地理學、大地測量學方面作了許多研究。
