公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)

公轉(zhuǎn)

土星和太陽的平均距離超過了14.37億千米（9.58天文單位），軌道上運行的平均速度是9.69 千米/秒，所以土星上的一年（即土星繞太陽公轉(zhuǎn)一周）相當于10759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1.62億千米。

自轉(zhuǎn)

土星可見的特征（如六邊型風暴）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小時14分00秒，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小時39分24秒的“系統(tǒng)II”；基于旅行者號飛越土星時發(fā)現(xiàn)的無線電波，“系統(tǒng)III”的周期為10小時39分22.4秒；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髂崽栐?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小時45分45 秒（±36秒）。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。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（包括卡西尼號、旅行者1號、2號和先驅(qū)者11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。根據(jù)卡西尼號探測器收集的數(shù)據(jù)，2019年估計10小時33分38秒。

物理特性

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120536千米，后者108728千米）。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，土星仍是太陽系中僅有的密度低于水的行星，它的比重是0.69 g/cm3。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，但木星的直徑大約僅為土星的1.21倍。木星和土星一起占據(jù)太陽系總行星質(zhì)量的92%。

內(nèi)部構(gòu)造

土星被稱為氣態(tài)行星，但它并不完全是氣態(tài)的。這顆行星主要包括氫氣，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較小核心。巖石核心的構(gòu)成與地球相似但密度更高，估計核心的質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的9–22倍。在核心之外，有更厚的液態(tài)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1000 千米的大氣層，也存在著各種型態(tài)冰的蹤跡。

土星有非常熱的內(nèi)部，核心的溫度高達11700 °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。

大氣組成

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（NH?HS）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高很多。對于比氦重的元素的含量，如今所知不甚精確；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），同樣都有著顯而易見的條紋；但土星的條紋比較幽暗，并且赤道附近的條紋也比較“幽色”。從底部延展至大約10千米高處，是由水冰構(gòu)成的層次，溫度大約是-23℃。在這之后是硫化氫氨冰的層次，延伸出另外的50千米，溫度大約在-93℃，在這之上是80千米的氨冰云，溫度大約是-153℃。接近頂部，在云層之上200～270千米是可以看見的云層頂端，由數(shù)層氫和氦構(gòu)成的大氣層。土星的風速是太陽系中最高的，旅行者號的數(shù)據(jù)顯示土星的東風最高可達500m/s（1800千米/時）。直到旅行者探測器飛越土星，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，哈勃太空望遠鏡在土星的赤道附近觀察到一朵極大的白云，是在旅行者號探測器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)于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)，下一場大風暴將在大約2020年發(fā)生。來自卡西尼號探測器的最新圖像顯示，土星的北半球呈現(xiàn)與天王星相似的明亮藍色。這種藍色非常可能是由瑞利散射造成的，但因為當時土星環(huán)遮蔽住了北半球，因此從地球上無法看見這種藍色。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)是僅有的。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。  

極地風暴

旅行者1號的影像中最先被注意到的是一個長期出現(xiàn)于北緯78°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的風暴，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（包括伽利略號探測器在木星的大紅斑上都未能發(fā)現(xiàn)眼壁云）。

在北極的六邊形結(jié)構(gòu)中每一邊的直線長度大約是13800千米，整個結(jié)構(gòu)每10小時39分24秒自轉(zhuǎn)一周，與行星的無線電波輻射周期一樣，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（20μT），大約是木星磁場的20分之一，比地球的磁場微弱一點；由于強度遠比木星磁場微弱，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。

土星環(huán)繞太陽旋轉(zhuǎn)一周接近30年，在公轉(zhuǎn)一次中僅出現(xiàn)兩次土星雙極光現(xiàn)象。哈勃望遠鏡拍攝的這張圖像顯示土星每個極地同時出現(xiàn)閃亮的極光。這一現(xiàn)象是由于太陽風形成的。太陽風是太陽噴射的亞原子帶電粒子流，與土星大氣層的分子發(fā)生交互作用。在地球上，極光是帶電粒子沿著地球磁場線進入大氣層形成的奇特現(xiàn)象。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)該圖像中土星北極和南極極光之間存在細微的差別，其中包含在北極光中的明亮橢圓形狀區(qū)域比南極光區(qū)域略小，并且光線更強烈一些。這暗示著土星的磁場分布并不均勻，由于北極磁場更強一些，當太陽粒子穿過北極大氣層時被加速形成能量較高的粒子流。

土星環(huán)

1610年，意大利天文學(xué)家伽利略·伽利雷（Galileo di Vincenzo Bonaulti de Galilei）觀測到在土星的球狀本體旁有奇怪的附屬物。1659年，荷蘭學(xué)者克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）證實這是離開本體的光環(huán)。當時觀測到土星環(huán)有5個（1979年先驅(qū)者11號又探測到兩個新環(huán)）。1675年意大利天文學(xué)家喬凡尼·多美尼科·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini），發(fā)現(xiàn)土星光環(huán)中間有一條暗縫（后稱卡西尼縫），他還猜測光環(huán)是由無數(shù)小顆粒構(gòu)成。兩個多世紀后的分光觀測證實了他的猜測，但在這二百年間，土星環(huán)通常被看作是一個或幾個扁平的固體物質(zhì)盤。直到1856年，英國物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）從理論上論證了土星環(huán)是無數(shù)個小衛(wèi)星在土星赤道面上繞土星旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)系統(tǒng)。

土星環(huán)位于土星的赤道面上。在空間探測前，從地面觀測得知土星環(huán)有五個，其中包括三個主環(huán)（A環(huán)、B環(huán)、C環(huán)）和兩個暗環(huán)（D環(huán)、E環(huán)）。B環(huán)寬又亮，它的內(nèi)側(cè)是C環(huán)，外側(cè)是A環(huán)。A、B兩環(huán)之間為寬約4800千米的卡西尼縫，是天文學(xué)家卡西尼在1675年發(fā)現(xiàn)的，產(chǎn)生環(huán)縫的原因是因為光環(huán)中有衛(wèi)星運行，衛(wèi)星的引力造成的。B環(huán)的內(nèi)半徑91500千米，外半徑116500千米，寬度25000千米，可以并排安放兩個地球。A環(huán)的內(nèi)半徑121500千米，外半徑137000千米，寬度15500千米。C環(huán)很暗，它從B環(huán)的內(nèi)邊緣一直延伸到離土星表面只有12000千米處，寬度約19000千米。1969年在C環(huán)內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)了更暗的D環(huán)，它幾乎觸及土星表面。在A環(huán)外側(cè)還有一個E環(huán)，由非常稀疏的物質(zhì)碎片構(gòu)成，延伸在五六個土星半徑以外。1979年9月先驅(qū)者11號探測到兩個新環(huán)——F環(huán)和G環(huán)。F環(huán)很窄，寬度不到800千米，離土星中心的距離為2.33個土星半徑，正好在A環(huán)的外側(cè)。G環(huán)離土星很遠，展布在離土星中心大約10～15個土星半徑間的廣闊地帶。先驅(qū)者11號還測定了A環(huán)、B環(huán)、C環(huán)和卡西尼縫的位置、寬度，其結(jié)果同地面觀測相差不大。先驅(qū)者11號的紫外輝光觀測發(fā)現(xiàn)，在土星的可見環(huán)周圍有巨大的氫云，環(huán)本身是氫云的源。

除了A環(huán)、B環(huán)、C環(huán)以外的其他環(huán)都很暗弱。土星的赤道面與軌道面的傾角較大，從地球上看，土星呈現(xiàn)出南北方向的擺動，這就造成了土星環(huán)形狀的周期變化。仔細觀測發(fā)現(xiàn)，土星環(huán)內(nèi)除卡西尼縫以外，還有若干條縫，它們是質(zhì)點密度較小的區(qū)域，但大多不完整且具有暫時性。只有A環(huán)中的恩克縫為永久性，不過，環(huán)縫也不完整?？茖W(xué)家認為這些環(huán)縫都是土星衛(wèi)星的引力共振造成的，猶如木星的巨大引力攝動造成小行星帶中的柯克伍德縫一樣。“先驅(qū)者”11號在A環(huán)與F環(huán)之間發(fā)現(xiàn)一個新的環(huán)縫，稱為“先驅(qū)者縫”，還測得恩克縫寬度為392千米。由觀測闡明土星環(huán)的本質(zhì)要歸功于美國天文學(xué)家基勒，他在1895年從土星環(huán)的反射光的多普勒頻移發(fā)現(xiàn)土星環(huán)不是固體盤，而是以獨立軌道繞土星旋轉(zhuǎn)的大群質(zhì)點。土星環(huán)掩星并沒有把被掩的星光完全擋住，這也說明土星環(huán)是由分離質(zhì)點構(gòu)成的。1972年從土星環(huán)反射的雷達回波得知環(huán)的質(zhì)點是直徑介于4到30厘米之間的冰塊。

探測器傳回的土星照片讓科學(xué)家非常吃驚，在近處所看到的土星環(huán)，竟然是一大片碎石塊和冰塊，使人眼花繚亂。它們的直徑從幾厘米到幾十厘米不等，只有少量的超過1米或者更大，土星周圍的環(huán)平面內(nèi)有數(shù)百條到數(shù)千條大小不等，形狀各異的環(huán)。大部分環(huán)是對稱地繞土星轉(zhuǎn)的，也有不對稱的有完整的、比較完整的、殘缺不全的。環(huán)的形狀有鋸齒形的，也有輻射狀的。令科學(xué)家迷惑不解的是，有的環(huán)好像是由幾股細繩松散的搓成的粗繩一樣，或者說像姑娘們的發(fā)辮那樣相互扭結(jié)在一起。輻射狀的環(huán)更是令科學(xué)家大開了眼界而又傷透了腦筋，組成環(huán)的物質(zhì)就像車輪那樣，步調(diào)整齊地繞著土星轉(zhuǎn)，要求那些離得越遠的碎石塊和冰塊運動的速度越快。這顯然違背了已經(jīng)掌握的物質(zhì)運動定律。

美國國家航空航天局（NASA）的科學(xué)家于2009年10月8日發(fā)現(xiàn)土星周圍存在一個“隱形”的巨大光環(huán)，這個光環(huán)可以容納10億個地球。NASA噴氣推進實驗室稱，該光環(huán)平面與土星主光環(huán)面成27度傾角，該光環(huán)內(nèi)側(cè)距離土星約595萬千米，寬度約1190萬千米它的直徑相當于300倍土星的直徑?？扇菁{大約10億個地球。光環(huán)由冰和塵埃微粒組成，它們之間的距離如此之大，即使你站在光環(huán)上也看不清楚，另外土星照射到的太陽光線很少，光環(huán)反射出的可見光更少，令它難以被發(fā)現(xiàn)組成光環(huán)的塵埃溫度很低，僅有-193℃，但卻散發(fā)出熱輻射。NASA斯皮策太空望遠鏡正是捕捉到這些熱輻射，才發(fā)現(xiàn)了這個巨大的光環(huán)。土衛(wèi)九的軌道穿越該光環(huán)?？茖W(xué)家們認為，光環(huán)內(nèi)的冰和塵埃來自于土衛(wèi)六與彗星的碰撞。光環(huán)的發(fā)現(xiàn)可能有助于解釋關(guān)于土衛(wèi)八的一個古老而神秘的問題。天文學(xué)家卡西尼1671年首次發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)八，稱這個星球一面黑一面白，就像太極符號一樣。新發(fā)現(xiàn)的光環(huán)旋轉(zhuǎn)軌道與土衛(wèi)八相反?？茖W(xué)家們推測，光環(huán)內(nèi)的塵埃飛濺到土衛(wèi)八表面上，形成了黑色區(qū)域?！伴L久以來，航天學(xué)者一直認為土衛(wèi)九與土衛(wèi)八表面之上的黑色物質(zhì)之間存在某種聯(lián)系，新發(fā)現(xiàn)的光環(huán)為此提供了令人信服的證據(jù)?！毙鹿猸h(huán)的發(fā)現(xiàn)者之一、馬里蘭大學(xué)專家道格拉斯·漢密爾頓說。

衛(wèi)星

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62顆，到2019年已經(jīng)確認的衛(wèi)星有82顆，其中53顆已經(jīng)有了正式的名稱，29顆仍然未被命名。還另外3顆衛(wèi)星可能是環(huán)上塵埃的聚集體而未能確認。此外，有證據(jù)表明，土星環(huán)中有數(shù)十至數(shù)百個直徑為40-500米的小衛(wèi)星， 不被認為是真正的衛(wèi)星。從理論上來說，所有在環(huán)上的大冰塊都是衛(wèi)星，但要區(qū)分出是環(huán)上的大冰塊還是小衛(wèi)星是很困難的。許多衛(wèi)星都非常的小，34顆的直徑小于10千米，另外13顆的直徑小于50千米，只有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。

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9個是1900年以前發(fā)現(xiàn)的。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2575千米）（太陽系最大的衛(wèi)星是木星的木衛(wèi)三半徑2634千米），比行星中的水星還要大；而且土衛(wèi)六是太陽系僅有的擁有明顯大氣層的衛(wèi)星。最先發(fā)現(xiàn)的前九顆衛(wèi)星按距離土星由近到遠排列為：土衛(wèi)一、土衛(wèi)二、土衛(wèi)三、土衛(wèi)四、土衛(wèi)五、土衛(wèi)六、土衛(wèi)七、土衛(wèi)八、土衛(wèi)九。但土衛(wèi)十比土衛(wèi)一更靠近土星，離土星的距離只有159500千米，僅為土星赤道半徑的2.66倍，已接近洛希極限。這些衛(wèi)星在土星赤道平面附近以近圓軌道繞土星轉(zhuǎn)動。

1980年，當旅行者號探測器飛過土星時，在原有的九顆衛(wèi)星（土衛(wèi)一到土衛(wèi)九）基礎(chǔ)上，又發(fā)現(xiàn)了八顆新的衛(wèi)星。但是很難說土星究竟有多少衛(wèi)星。一些組成土星光環(huán)的較大的粒子實際上也許就是小衛(wèi)星。土星在太陽系中擁有的衛(wèi)星最多。跟木星衛(wèi)星不一樣，土星衛(wèi)星不能簡單地以成分和密度歸類劃分。“旅行者號”所發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星顯示出復(fù)雜多樣的特征。

土星部分衛(wèi)星

天文學(xué)家從旅行者號探測器發(fā)回的資料發(fā)現(xiàn)，除土衛(wèi)六外，土星的其他衛(wèi)星都比較小，在寒冷的表面上都有隕擊的疤痕，像破碎了的蛋殼。土衛(wèi)一表面上有一個直徑達128千米的赫歇爾隕石坑；土衛(wèi)二有著荒涼的平原、隕石坑和斷皺的山脊，它的不同區(qū)域代表著不同的歷史時期；土衛(wèi)三上有一個又深又寬，長約800千米的裂谷；土衛(wèi)四表面有稀疏而明亮的條紋，它們都環(huán)繞著隕石坑。

2019年10月，國際天文聯(lián)合會小行星中心宣布，研究人員在土星周圍新發(fā)現(xiàn)20顆衛(wèi)星。這20顆新發(fā)現(xiàn)的土星衛(wèi)星每顆直徑僅約5千米，其中17顆是逆行衛(wèi)星，即繞土星運轉(zhuǎn)方向與土星自轉(zhuǎn)方向相反；另3顆為順行衛(wèi)星。它們都屬于距土星較遠的外層衛(wèi)星，其中一顆逆行衛(wèi)星是迄今已知距土星最遠的衛(wèi)星。依照軌道傾角的不同，土星的外層衛(wèi)星被劃分為諾爾斯群、高盧群和因紐特群。新發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星中，有兩顆順行衛(wèi)星被歸入因紐特群，研究人員認為這兩顆衛(wèi)星與該群其他成員一樣，都是由一顆大衛(wèi)星在遙遠的過去分裂而成。17顆逆行衛(wèi)星被劃入諾爾斯群，它們可能也曾同屬于一顆更大的衛(wèi)星。還有一顆順行衛(wèi)星軌道傾角與高盧群衛(wèi)星相似，但其軌道半徑比包括高盧群成員在內(nèi)的其他順行衛(wèi)星都大得多。

觀測與探測

古代觀測

在史前時代就已經(jīng)知道土星的存在，在古代，它是除了地球之外已知的五顆行星中最遠的一顆，并且有與其特性相符的各式各樣的神話。在古羅馬神話中它是農(nóng)神，從這顆行星所采用的名字，它是農(nóng)業(yè)和收獲的神祇。羅馬人認為他與希臘神克洛諾斯，希臘人認為最外層的行星是神圣的克洛諾斯，而羅馬人也承襲這個傳統(tǒng)。

在印度占星學(xué)，有9個占星用的天體，像是著名的納瓦格拉哈歷（Navagraha，梵文：??????），土星是其中之一稱為“Sani”或“Shani”，法官在眾行星之中，由大家共同評判各自的行為是好或是壞。古代的中國和日本文化依據(jù)中國的五行之說選定這顆行星是土星，是在傳統(tǒng)上用于自然分類的元素之一。在古希伯來語，土星稱為“Shabbathai”，它的天使是卡西爾（Cassiel），意思是智慧之神或有益于身心的；是Agiel（精靈），它更為黑暗的一面就是惡魔（lzaz）。在奧圖曼土耳其使用的烏爾都語和馬來語，它的名稱是“Zuhal”，是從阿拉伯文???轉(zhuǎn)化過來的，

使用口徑1.5厘米的望遠鏡就能看見土星環(huán)，但直到1610年伽利略·伽利雷（Galileo di Vincenzo Bonaulti de Galilei）用望遠鏡看了才知道它的存在。他雖然起初認為是在土星兩側(cè)的衛(wèi)星，直到克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）使用倍數(shù)更高的望遠鏡才看清楚并認為是環(huán)?；莞挂舶l(fā)現(xiàn)了土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六。不久之后，卡西尼發(fā)現(xiàn)了另外4顆衛(wèi)星：土衛(wèi)八、土衛(wèi)五、土衛(wèi)三和土衛(wèi)四。在1675年，喬凡尼·多美尼科·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）發(fā)現(xiàn)了著名的卡西尼縫。之后一段時間都沒有進一步的有意義發(fā)現(xiàn)，直到1789年威廉·赫歇爾（Willim Herschel）才再發(fā)現(xiàn)兩顆衛(wèi)星：土衛(wèi)一和土衛(wèi)二。形狀不規(guī)則的土衛(wèi)七和土衛(wèi)六有著共振，是在1848年被威廉·拉塞爾（William Lassell）發(fā)現(xiàn)的。在1899年，威廉·亨利·皮克林（William Henry Pickering）發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)九，一顆極度不規(guī)則衛(wèi)星，它沒有如同更大衛(wèi)星般的同步轉(zhuǎn)動。土衛(wèi)九是第一顆被發(fā)現(xiàn)的這種衛(wèi)星，它以周期超過一年的逆行軌道繞著土星公轉(zhuǎn)。在20世紀初期，對土衛(wèi)六的研究在1944年確認它有濃厚的大氣層——這是在太陽系的衛(wèi)星中很獨特的特征。

現(xiàn)代觀測

說到太陽系里的八大行星，大多數(shù)人的腦海里，第一個浮現(xiàn)的行星或許就是土星了。無可否認，土星的顯著光環(huán)是八大行星里僅有，使用一般的天文望遠鏡就能輕易看見了，其他行星的光環(huán)，猶如小巫見大巫，相比土星光環(huán)十分不起眼。土星最吸引人的地方，莫過于那漂亮的光環(huán)，猶如天使頭上的光環(huán)那樣，耀眼奪目。有天文望遠鏡的讀者們，無論你的望遠鏡大或小，依然可見其光環(huán)。如果天氣好的話，不妨把望遠鏡拿出來觀測下土星，2013年的土星環(huán)傾斜角度，個人覺得是恰到好處的，整個土星看起來就很漂亮（個人喜好而已）。在接下來的4年里，土星環(huán)的傾斜角度會繼續(xù)增加，直到2017年，土星環(huán)增開角度最大，屆時土星的整體亮度也會增加。

土星是肉眼可見的五顆行星中距離最遠的一顆，其他四顆是水星、金星、火星和木星（天王星和灶神星在黑暗的環(huán)境下也能用肉眼看見），并且直到1781年發(fā)現(xiàn)天王星之前，是早期的天文學(xué)家所知道的最后一顆行星。以肉眼在夜晚看見的土星是一顆明亮的，發(fā)出淡黃色光芒的光點，光度通常在 1至0等之間，以29?年的周期在黃道上以黃道帶的眾星作為背景，繞行天球一周。多數(shù)人借助于光學(xué)儀器（大的雙筒鏡或望遠鏡）的協(xié)助，以20倍以上的倍數(shù)，就能清楚的看見土星環(huán)。土星是外行星，在合日（視覺上接近太陽）前后兩個月以外，其他時間也適合觀測。而跟外行星的性質(zhì)一樣當沖日時是觀測土星最好時候，因為土星沖日時，土星最亮（約0等）之余視直徑（角直徑）也最大而且沖日前后整夜可見。通過三英寸口徑（物鏡直徑）或以上的望遠鏡，以目鏡放大80倍以上便能透過它清楚看見土星及土星環(huán)，在大氣穩(wěn)定時（放大100倍以上）還能看到卡西尼環(huán)縫。土星在天空中可見的大部分時間，都是值得鼓勵大家觀賞的目標。在接近沖（行星的位置在離日度180°之處，也就是在天空中與太陽相對的方向上）的前后時段是觀賞土星和土星環(huán)的最佳時段。土星在2002年12月17日沖日的時亮度最大，因為土星環(huán)以最有利的角度朝向地球。

先驅(qū)者11號探測

為了探測太陽系外圍空間的物理情況，1973年4月先驅(qū)者11號發(fā)射，1979年9月1日飛臨土星，成為第一個就近探測土星的人造天體。先驅(qū)者11號發(fā)現(xiàn)土星有一個由電離氫構(gòu)成的廣延電離層，其高層溫度約為977℃。觀測結(jié)果表明，土星極區(qū)有極光。先驅(qū)者11號飛船于1979年8月、9月在距土星128萬千米處發(fā)現(xiàn)，土星磁場十分特殊，磁場圖很像一條大鯨魚，其頭部圓鈍，兩邊伸出扁形翅，還有粗壯的尾巴。土星磁場的磁軸與其自轉(zhuǎn)軸吻合，磁心偏離土星核心22.5千米。磁場范圍比地球的磁場范圍大上千倍，但比木星磁場小，也沒有木星磁場復(fù)雜。

旅行者1號和2號探測

旅行者1號、2號在考察完木星后，繼續(xù)駛向土星，對土星進行考察。完成考察土星的任務(wù)后，旅行者2號又繼續(xù)飛向天王星和海王星，對它們進行考察。這些“一身多任”的宇宙飛船，為我們帶來了土星的新消息。美國國立光學(xué)天文臺的科學(xué)家們在研究“旅行者”2號發(fā)回的土星照片時，發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象：在土星的北極上空有個六角形的云團。這個云團以北極點為中心，并按照土星自轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。土星北極的六角形云團并不是旅行者2號直接拍到，因為“旅行者”2號并沒有直接飛越土星北極上空。但它在土星周圍繞行時，從各個角度拍下了土星照片。天文學(xué)家們把那些照片合成以后，才看清了土星北極上空的全貌，也才發(fā)現(xiàn)了那個六角形云團。土星北極上空六角形云團的出現(xiàn)，促使科學(xué)家們不得不重新認識土星，NASA推測其成因與土星的氣候有關(guān)。

卡西尼號探測

卡西尼號是卡西尼—惠更斯號的一個組成部分。卡西尼—惠更斯號是美國國家航空航天局、歐洲航天局和意大利航天局的一個合作項目，主要任務(wù)是對土星系進行空間探測?？ㄎ髂崽柼綔y器以意大利出生的法國天文學(xué)家卡西尼的名字命名，其任務(wù)是環(huán)繞土星飛行，對土星及其大氣、光環(huán)、衛(wèi)星和磁場進行深入考察，

卡西尼號太空探測器在經(jīng)過6年8個月、35億千米的漫長太空旅行之后，已于北京時間2004年7月1日12時12分按計劃順利進入環(huán)繞土星轉(zhuǎn)動的軌道，開始計劃對土星大氣、光環(huán)和衛(wèi)星進行歷時4年的科學(xué)考察（實際上持續(xù)了13年之久）。將近距離地縱覽土星全貌，對土星和它眾多的衛(wèi)星進行全面考察。

卡西尼號從2004年1月起，就開始拍攝土星家族全面、完整的照片和電影?？ㄎ髂崽枖y帶的照相機，比哈勃太空望遠鏡上的同類照相機性能更好。在臨近入軌之前，2004年6月11日，它對土衛(wèi)九進行了探測，拍攝了這顆衛(wèi)星極其清晰的照片。土衛(wèi)九是土星距離最遠的一顆衛(wèi)星，半徑110千米，科學(xué)家猜想它是被土星俘獲的一顆小行星?！翱ㄎ髂崽枴痹陔x開它2000千米處經(jīng)過對它的質(zhì)量和密度進行了測量，

2005年2月17日，卡西尼號在離開土衛(wèi)二1179千米處經(jīng)過，而同年3月9日，距離更近到499千米。土衛(wèi)二半徑250千米表面非常明亮，幾乎能反射百分之百的陽光?？茖W(xué)家懷疑它的表面是光滑的冰層，卡西尼號探測它的磁場以判斷它的表層下面是否有含鹽分的水存在。2005年4～9月，卡西尼號的軌道將從土星赤道面改變到與這一平面成22度夾角，居高臨下對土星光環(huán)和大氣進行測量，進一步探測光環(huán)結(jié)構(gòu)、組成光環(huán)的物質(zhì)粒子和土星大氣物理特性。2005年9～11月，卡西尼號將逐個接近土衛(wèi)四、土衛(wèi)五、土衛(wèi)七和土衛(wèi)三，分別對它們進行觀測。土衛(wèi)四半徑560千米土衛(wèi)五半徑870千米，它們的外表很像我們的月亮，密布環(huán)形山。土衛(wèi)七位于土衛(wèi)六與土衛(wèi)八之間形狀不規(guī)則最長處直徑175千米，很像一顆小行星。土衛(wèi)三半徑530千米，密度和水一樣，很可能是一個冰球。

2006年7月到2007年7月，卡西尼號將系統(tǒng)地監(jiān)視和拍攝土星、土星光環(huán)、土星磁層的圖像。2007年7～9月它將再次拍攝土星及其家族的電影，并在9月10日到離開土衛(wèi)八約1000千米處對土衛(wèi)八進行觀測。土衛(wèi)八半徑為720千米其表面一面顏色很暗，另一面卻接近白色，很為奇特。2007年10月到2008年7月，卡西尼號將逐步地進一步增大軌道與土星赤道平面的夾角，最后達到75.6度這樣卡西尼號就能更好地觀測土星的光環(huán)，測量遠離土星赤道平面處的磁場和粒子、監(jiān)視土星的兩極地區(qū)和觀測土星極光現(xiàn)象。其間，在2007年12月3日和2008年3月12日，兩次接近土衛(wèi)十一，分別在離開土衛(wèi)十一6190千米和995千米處對這顆衛(wèi)星進行觀測。2017年9月15日，已經(jīng)在太空工作20年的卡西尼號探測器在受控情況下，于土星大氣層中墜毀。

未來探測計劃

將于2026年發(fā)射蜻蜓號（Dragonfly）著陸器前往土星最大衛(wèi)星——土衛(wèi)六（Titan）。蜻蜓號將對土衛(wèi)六進行全方位探查，研究生命的起源以及該星球是否能夠維持微生物生命。NASA在其官網(wǎng)聲明中稱，蜻蜓號是一架雙四軸無人飛行器，擬于2026年年發(fā)射，2034年抵達土衛(wèi)六。蜻蜓號將探索土衛(wèi)六這個冰冷世界的幾十個地點，采樣和測量土衛(wèi)六表面有機物質(zhì)的組成，以表征土衛(wèi)六環(huán)境的可居住性，并調(diào)查生命起源化學(xué)的進展。這也將是NASA首次在另一個星球使用多旋翼飛行器進行科學(xué)研究。

世界紀錄

土星是密度最小的行星，擁有最多的衛(wèi)星，發(fā)生過最高的風眼墻、持續(xù)時間最長的閃電暴。土星周圍寬闊的環(huán)系也是太陽系中最大的環(huán)系。（吉尼斯世界紀錄）