土星环的阴影与亮度变化

根据上述我们已知的全部信息，可以发现土星上复制了木星的环境条件，也就是说我们又一次面临无法置身于星球表面以观赏它任何一处风景的窘境，因此在讨论土星世界的景观时，我们要避免一切凭想象得出的虚妄假设。相反，我们可以预想一个理想环境，并了解在这一前提下土星在白天和夜间接收到的光照情况以及土星上空的各种天象，基于有用信息计算得出这些数据。

从土星上看到的太阳十分渺小，日面缩小到了我们在地球上看到的1/10，太阳施与土星的光芒比我们所享受到的弱了近百倍。总之，与其说土星上看到的太阳是个圆盘，不如说是个以高速横穿天际的大圆点，但相较于在木星上看到的太阳，升落的速度还要更慢一些。由于木星近乎垂直的自转轴，其白天的时长几乎始终如一，这与土星上的情况截然不同。

若只考虑由土星自转轴倾角导致的情况，那么土星上白昼与黑夜的时长随着季节不同会交替变化，且比地球上的昼夜时长差更加夸张，尤其是土星上的一季是地球上的7年，以至于土星两极见不到太阳的时间长达14年之久，而接下来的14年里则面临永恒的白昼。

土星年中的不同时期土星环投在土星上的阴影。第一张图为春秋分时土星环阴影与赤道重合，另外三幅图示中的虚线即赤道。

在赤道至纬度63度的区域内见到的土星环样貌非常复杂。事实上，土星的不同区域会在不同季节陷入土星环倾斜投下的阴影里，阴影随着土星环挡住阳光的方向不断变化。在二分点时，投在赤道上的土星环阴影变薄至细线状，接着这一阴影朝着向夏至点前进的极点方向移动，同时阴影覆盖的纬度越来越大，且阴影宽度也在增加。冬至过后，阴影又退向赤道，与冬至前的移动方向相反，如此循环往复。我们在此处附上了几幅不同位置和不同大小的土星环阴影图示。一一列出所有投影情况会是项枯燥冗长的工作；但有人设想过这对土星上一处与巴黎所在纬度相对应的位置所造成的影响：土星上这一区域的周期性日全食每次要持续5年……对赤道区域来说，每隔14年就会发生一次短暂的日全食。

光是从土星表面不同区域所接受的太阳辐射这一点，便可知土星是一个与我们的星球截然不同的奇异世界。我们已经了解到土星上的阳光有多么微弱；即使这是一个能让某种生命迹象存续的世界，我们也无法构想出是何种生命，其生存环境的特征和更迭让作为人类的我们完全摸不着头脑。

如果说土星各区域的白昼情况是如此奇特和多变，那么土星夜间的天象则有过之而无不及，因为届时土星环不再遮天蔽日，它反而会被太阳照亮，我们将为土星环在不同视角下所呈现的面貌献上毫无保留的惊叹。由于倾斜角度的原因，当太阳照亮与这一半球相对应的土星环的正面的时候，才能见到这番天象。

从土星赤道，也就是沿着土星环所在平面的某处看去，土星环只会在空中呈现为一条从东到西过天顶的垂直细线，天顶这一点上的细线比地平线上的细线更宽，土星与土星环在尺寸上的大比例差决定了这样的视角效果。随着观测点所在纬度越来越远离赤道，看向土星环的倾斜视线反而使土星环呈现为中间总是比两边宽的拱形，但当接近极点时，这一拱形越来越贴近地平线，并失去延伸部分，似乎它在不断下沉，以至于只能看到拱形的顶点。

最后，在北纬或南纬63度以上的区域再也看不见土星环，因为它被挡在了地平线之下。

无论是何种视角，总有一段空隙——土星对着太阳在土星环上投下的阴影——会打破土星环的连续性，这一阴影的宽度和形状随着季节的更替而不断变化，由此决定了土星环的不同样貌。春秋分时，土星环正中间被截断，只留下了左右两段继续悬于地平线之上；夏冬至时，土星环最高点是完整的圆环，从土星环中间直至下环边缘呈凹形，就像过去的刮胡子盆……由于土星做高速自转，土星环相对于地平线的方向变化地非常快，当土星环在土星上空升起时，陷入阴影的部分非常倾斜并会逐渐直立起来，当它经过子午线时（子夜）与地平线垂直，接着就朝相反的方向倾斜直至消失在地平线上。

在土星赤道区域看到的土星环食日现象

在土星赤道区域的天空中看到的土星环

对一个置身于土星上的观测者来说土星环的可视情况。当他处在赤道A点上时，正好沿着土星环平面，故他看到的是土星环的截面。处在B、C、D点时，他分别以a、a’、a”的斜视角度观测到土星环。从E点开始则再也见不到土星环高悬于地平线之上。 P le：极点；quateur：赤道；Anneau：土星环；horizon du point E： E点的地平线(www.xing528.com)

土星年中的不同时期土星投在土星环上的阴影。上图为春秋分期间，下图为夏冬至期间。

如果我们能重构所有这些景象的几何布局，我们反而会在这一光亮拱形的构成物本身所呈现出的特征上出差错。我们已经知道了土星环是由固体微粒构成的，这些微粒就像是绕主星运转的无数卫星。再靠近一些，也就是从土星表面看去，这些微粒还能清晰可辨吗？在这一情况下，土星环就不再是一个连续的拱形，而是由亮度不一的点连成的线条。若土星环的构成成分只是一些极小的尘埃般的微粒，那么土星环实际的总体外观几乎与我们在天文望远镜中观测到的外观别无二致。我们必须要考虑这种不确定性；我们在插图中呈现的风光只局限于在将土星环成分阐释为颗粒状物的情况下出现。这是一个折中选择，但就目前而言，这似乎也是最接近现实的一种解释。

在上述天象中还应加入各个“月亮”会给画面带来的风光，因为那些更加靠近土星的“月亮”会迅速变换着相位。

尽管有这么多光源，土星的夜晚还是缺乏光亮，因为这些天体所接收的太阳光照极为微弱，同样的面积，月球要比它们的亮度高100倍；且它们反射在土星上的光线也十分微弱，土星环的“光辉”能驱散黑暗，只是因为它的整体面积足够大。此外，每隔14年，在春秋分时，这些“月亮”会遮住太阳或彼此互食。

夏至时，土星中纬地区午夜时分天空中的土星环

夏至前后，土星高纬地区午夜时分天空中的土星环

当太阳被土星遮蔽时，土卫天空中位于太阳身侧的地球如图所示，只是一个在光亮的土星环右上方的普通星体。

我们的眼睛被以上各式各样的天象所吸引，几乎要忘记其他星球——尤其是地球的存在了，但的确，无论我们在土星上空看到了什么星球，几乎都不能引起我们的注意：木星只是一颗在夜晚或白天都可见的星球，比在地球上看到的金星更靠近太阳；而在金星周围的地球就像一个微亮小点，在土星上只能偶尔且勉强可见。

现在，我们离开土星，转到它的卫星上去。从卫星上看到的土星样貌着实让人大吃一惊：大部分的卫星几乎沿着土星环所在的平面运行，所以土星环总是呈现为一条将土星团团围住的粗线，对离土星最近的卫星来说，土星环的长度无边无际，而在不同相位下的巨幅土星被土星环一切为二，成为卫星空中最显著的标志。我们在此就不一一列举这些天象奇观了，但我们会试着通过还原出图像来呈现它们的概况。

综合以上所有可见，如果人类要背负探索土星世界的任务，那么这可能是星际航行中最丰富和令人叹为观止的一站。

在泰坦的夜空中看到的土星相位