太陽系八大行星從內(nèi)到外各具特點，展現(xiàn)出各自迷人且?guī)в猩衩氐摹吧省?。比如近日“四人組”－水星、金星、地球和火星，是典型的巖質(zhì)行星，再往外則是擁有濃密大氣層的木星和土星，接著在更遙遠的區(qū)域分布著冰巨星－天王星和海王星，它們雖然也是氣態(tài)行星，但由于表面溫度非常低，絕大部分的氣體被“冷凍”成固體覆蓋著地表。
在八大行星中，體積和質(zhì)量最大的當屬木星這顆氣態(tài)巨無霸行星，而鄰近它的另一顆氣態(tài)巨行星－土星，則被木星強大的“氣場”所震懾，其本身的光芒也一定程度上被木星所遮掩。不過，土星并沒有因此而“氣餒”，它以另外的一種“罕見”的特征，同樣吸引著人們的目光，那就是它廣闊而壯觀的光環(huán)。
土星距離太陽約10個天文單位，即大約15億公里，其質(zhì)量約為地球的95倍，在太陽系中處于“老二”的地位，僅次于木星。由于是氣態(tài)行星，土星的體積比地球大750倍，全球的平均密度僅為0.687克/立方米。如果土星沒有什么其它的特點，那么其地位和影響力，我想肯定會永遠跟隨在木星的腳步之后，幸好，土星有一個獨特的魅力之源。
1610年，著名天文學家伽利略利用望遠鏡，首次發(fā)現(xiàn)了土星環(huán)的存在。又過了幾十年，天文學家惠更斯，用精度更高的望遠鏡，首次確認了環(huán)繞土星的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。1675年，天文學家卡西尼在觀測過程中，發(fā)現(xiàn)土星環(huán)是由很多半徑不同、共同圍繞著土星質(zhì)心公轉(zhuǎn)的“多重環(huán)”所構(gòu)成，相鄰的環(huán)之間存在著一定的間隙，后來科學家們將土星兩個環(huán)帶存在的最大間隙命名為“卡西尼環(huán)縫”，間距達到了驚人的4800公里。
從土星環(huán)分布的范圍來看，從最內(nèi)部到最外側(cè)，“厚度”達到1600萬公里，這么大的范圍，可以并排排列上千個地球。從上世紀70年代開始，共有3個探測器對土星、土星環(huán)以及土星的衛(wèi)星開展了近距離的探測，它們分別是先驅(qū)者11號、旅行者1號和2號探測器，進一步印證了土星環(huán)的分層結(jié)構(gòu)。
為了區(qū)分這些土星環(huán)，科學家們根據(jù)土星環(huán)的明亮程度以及寬度大小，同時結(jié)合被發(fā)現(xiàn)的順序，將距離土星地表從近到遠的光環(huán)，分別命名為D、C、B、A、F、G和E環(huán)，其中A、B、C三個環(huán)是主環(huán)，寬度較大且亮度較高，其余的都為暗環(huán)，這些光環(huán)的寬度從48到30萬公里不等，共同構(gòu)成了土星壯美的光環(huán)，看上去就像一張非常巨大的唱片上的環(huán)形紋路。
從土星環(huán)在1610年被發(fā)現(xiàn)開始的二百年內(nèi)，天文學家們普遍認為，土星環(huán)是一個或者多個扁平的固體物質(zhì)盤，一直到1856年，物理學家麥克斯韋通過理論推導，論證了土星環(huán)是由許許多多個小衛(wèi)星，在土星的赤道平面上圍繞土星公轉(zhuǎn)的物質(zhì)集合系統(tǒng)。
上世紀70年代以后，通過大型天文觀測設(shè)備以及發(fā)射的近距離觀測的深空探測器，人們發(fā)現(xiàn)組成土星環(huán)的物質(zhì)，是宇宙中再普通不過的了，無非是一些巖石碎塊、冰塊以及更細小的太空塵埃等。它們的直徑都比較小，一般都是在幾厘米到幾十厘米，很少直徑有超過1米的，這些聚集在一起的物質(zhì)，在陽光的照射下，反射出耀眼的光芒。
天文學家們發(fā)現(xiàn)土星環(huán)之后，在認識了其組成物質(zhì)的成分之后，勢必要探究它們的來源問題，不過，這個問題的結(jié)論迄今為止在科學界也沒有達成共識，因為至少有兩種觀點都可以解釋得通。
第一種觀點是引力俘獲說。土星依靠其強大的引力作用，在其誕生過程中以及形成以后的漫長歲月里，將周圍許多巖石殘骸和冰塊吸附到一起形成，并逐漸在赤道平面上聚集成環(huán)，另外還將過路的小行星、彗星等也拉進這個陣營中。由于吸附的時間、聚集的距離都有所差別，逐漸形成了軌道不同的環(huán)帶。
另一種解釋是衛(wèi)星解體說。有科學家猜測，在土星形成以后，圍繞它運行的一顆大質(zhì)量的衛(wèi)星，由于距離土星很近，超過了星體洛希極限，被強大的潮汐力“撕碎”，形成了無數(shù)巖石小碎塊，隨后一部分墜落到土星內(nèi)部，還有一部分在土星的引力“調(diào)校”和自身快速運行的“努力”下，沒有墜入土星，而是最終以不同的軌道圍繞著土星旋轉(zhuǎn)，形成了目前的土星環(huán)。
從目前觀測的結(jié)果看，嚴格意義來說，在太陽系中，不僅僅是土星才擁有光環(huán)，像木星、天王星、海王星都有這樣的光環(huán)，也就是說都有很多巖石小碎塊和冰塊體圍繞著它們旋轉(zhuǎn)，只不過，這些行星的光環(huán)，范圍較小、組成物質(zhì)較少，不太容易被觀測得到，遠沒有土星來得震撼。
如果以地球的視角去觀察土星，那么光環(huán)的確會呈現(xiàn)出定期“消失”的現(xiàn)象。主要原因在于土星的赤道面與軌道面呈現(xiàn)較出的傾角，在地球和土星雙雙圍繞太陽公轉(zhuǎn)的同時，從地球觀察，土星會整體呈現(xiàn)周期性的擺動，而直觀上衡量這種擺動的就是土星環(huán)形狀的變化。
從地球上看，土星光環(huán)與土星軌道的最大傾角為27度，最小傾角為0度，從最大傾角到最小傾角的變化周期是15年。當傾角變到0度時，從地球上就無法看到土星環(huán)的存在，因為土星光環(huán)的厚度太“薄”了，平均厚度僅為20米以內(nèi)，在地球和土星這么長的距離，是根本看不出這20米的厚度來的，于是此時此刻，土星環(huán)就像隱身了一樣。
如果從土星環(huán)組成物質(zhì)的變化來看，它的整體變化情況是非常緩慢的，這其中有一部分在軌道衰減下墜入土星，不過仍有一些外來的小行星和彗星不定期地補充進去，從而幾乎維持著一種動態(tài)的平衡。
不過，在2017年卡西尼號探測器在對土星環(huán)進入近距離觀測時，發(fā)現(xiàn)在土星強大的引力作用下，幾乎每時每刻都在發(fā)生著土星環(huán)內(nèi)物質(zhì)墜入土星的現(xiàn)象，土星表面也因此而形成交替出現(xiàn)的“環(huán)雨”現(xiàn)象。據(jù)測算，大約3億年之后，土星環(huán)中的物質(zhì)很大一部分都會被“吸入”土星之內(nèi)，屆時如果人類還存在的話，那么就有可能觀察不到明顯的土星環(huán)了。
