伽利略在1610年用自制的望遠鏡觀測土星，發現土星有兩只“耳朵”。他誤以為土星可能由壹大兩小三個天體組成，懷疑這兩只耳朵是兩顆衛星。但他壹直不敢公布觀測結果，因為“衛星”並沒有圍繞土星旋轉，似乎永遠靜止不動。更讓他驚訝的是，兩顆“衛星”兩年後消失，三年後再次出現。
半個世紀後，荷蘭天文學家克裏斯蒂安·惠更斯用壹架更大更好的望遠鏡觀察到了這個謎。原來，這兩顆“衛星”是與土星不相連的環，圍繞著土星的赤道面。這個光環由無數形狀大小不壹、直徑從7.6厘米到9米不等的冰塊組成。它以很快的速度繞土星運行，在陽光的照射下呈現出各種顏色。光環直徑27萬公裏，厚度約10公裏，自東向西旋轉。1675年，意大利天文學家喬凡尼·多美尼科·卡西尼發現光環中有壹個缺口，這就是著名的卡西尼環縫。
土星環的結構是在17到19世紀發現的。到20世紀80年代初，至少有三個探測器粗略地看了壹下土星，發現它的環結構極其復雜。
根據地面觀測和太空探索，土星環分為七層。離土星最近的是D環，它的亮度最暗。其次是C環，透明度最高；環b最亮；最後是a環。A環和B環之間是著名的卡西尼環縫，寬約5000公裏。在A環的外面，有E、F、g三個環，最外面的環是E環，很細很寬。
在旅行者1和旅行者2號發回土星環的特寫照片後，科學家們非常驚訝:原來每壹層都可以細分成數千個小環，盡管卡西尼縫中有幾個小環，被認為是空的。照片中可以看到F環有五個相互交織的小環。土星環的整體形狀類似於壹個巨大的緊湊記錄，從土星的雲頂延伸到32萬公裏之外。光環的顏色從遠處看是紅棕色的，但實際上每壹層都略有不同。C環為藍色，B環內層為橙色，外層為綠色，A環為紫色，卡西尼縫為藍色。
土星的旋轉軸和地球壹樣，也是傾斜的。土星的軸傾角為26.73°，而地球的軸傾角為23.45°。由於土星環與赤道在同壹平面上，所以它向太陽傾斜(也向我們傾斜)。當土星運行到其軌道的壹端時，我們可以從上到下看到環的近側，而遠側仍然被覆蓋。當土星在軌道的另壹端時，我們可以從底部到頂部看到環的近側，而遠側仍然被覆蓋。土星從軌道的壹邊移動到另壹邊需要14年多壹點的時間。
在這段時間裏，光環逐漸從底部移到頂部。行到壹半，光環剛好移到中間位置。這時我們觀察到光環兩邊的邊緣連在壹起，像壹條“線”。隨後；土星繼續運行，沿著另壹半軌道繞回到原來的起點，然後光環逐漸從頂部移動到底部；當我們移動到中間時，我們看到邊緣再次連接在壹起。因為土星的光環非常薄，所以當光環像“壹條線”時，它似乎就消失了。這是伽利略在1612結尾看到的；據說他因為懊惱再也沒有觀測到土星。
1675年，J.D .卡西尼發現土星環並不是壹個完整的光環。光暈周圍有壹條暗線，將光暈分為內側和外側兩部分。外部窄，沒有內部亮。看起來像兩個環套在壹起。此後，土星環被認為是由幾個環組成的，這條暗線現在被稱為卡西尼縫。
1826年，德國血統的俄羅斯天文學家斯特魯維將外環命名為A環，內環命名為B環。1850年，美國天文學家W.C. Bond宣稱有壹個比B環更靠近土星的昏暗暈。這個暗淡的光環就是C環，C環和B環沒有明顯的界限。
在太陽系的任何地方都沒有像土星環壹樣的東西，或者說我們用任何儀器在任何地方都看不到像土星環壹樣的環。的確，我們現在知道在木星周圍有壹個薄薄的物質光環，任何像木星和土星這樣的氣體巨行星都可能在它們附近有壹個碎片光環。但是，如果以木星的光環為標準，這些光環是可憐的，微不足道的，而土星的環系是壯麗的，動人的。從地球上看，從土星環系統的壹端到另壹端，延伸了269，700公裏(65，438+067，600英裏)，相當於地球寬度的265，438+0倍，實際上幾乎是木星寬度的兩倍。
土星環到底是什麽？J.D .卡西尼認為它們是像鐵環壹樣光滑的固體環。但在1785年，拉普拉斯(後來提出了星雲假說)指出，由於光環各部分與土星中心的距離不同，對土星引力場的吸引程度也會不同。這種引力的差異(也就是我前面提到的潮汐效應)會把環拉開。拉普拉斯認為，光環是由壹系列排列在壹起的薄環組成的，這些環排列得如此緊密，以至於從地球的遠處看起來就像壹個固體。
但在1855年，麥克斯韋(後來預言了寬帶電磁輻射的存在)提出，即使是這種說法也不完美。光環不被潮汐效應打破的唯壹原因是光環由無數相對較小的隕石顆粒組成，這些顆粒在土星周圍的分布讓人從地球的距離上感覺像壹個實心環。麥克斯韋的假設是正確的，現在沒有人提出質疑。
法國天文學家羅奇用另壹種方法來研究潮汐效應。他證明了任何固體天體，在接近另壹個比它大得多的天體時，都會受到強大的潮汐力作用，最終被撕成碎片。這個較小的天體將被撕裂的距離稱為洛希極限，通常是大型天體赤道半徑的2.44倍。這樣，土星的洛希極限是其赤道半徑60000公裏的2.44倍，即146400公裏，A環最外緣到土星中心的距離是136500公裏(84800英裏)，所以整個環系都在洛希極限之內。(木星環也在洛希極限之內。)
顯然，土星環是永遠無法聚集到衛星上的碎片(比洛希極限聚集到衛星上的碎片還要多——顯然是這樣的)，或者是由於某種原因距離土星太近的衛星留下的碎片。無論哪種情況，都是壹些遺留下來的小天體。(受影響的天體越小，潮汐效應也會越小。碎片足夠小後，除非兩個小天體偶爾相撞，否則不會繼續碎裂。據估計，如果將土星環中的所有物質聚合成壹個天體，結果將是壹個比我們月球略大的球體。土星環的發現自從1609年意大利著名天文學家伽利略首次用望遠鏡觀測星空以來，新的發現接踵而至。7月，他把望遠鏡對準了土星。在這臺放大倍數只有30倍的不完美的望遠鏡中，伽利略看到了土星兩側壹些奇怪的附屬物。事實上，他觀察到的是土星兩側的光環。然而，伽利略並沒有意識到這壹點。鑒於他之前已經發現了木星的四顆大衛星，他認為土星兩側有兩顆衛星等小天體。但由於情況不像木星的衛星那樣明朗，伽利略沒有直接公布這壹發現。
任何壹個科學家在覺得自己將要做出壹個重要發現的時候，往往會被兩種情緒所支配:壹方面希望盡快發表，怕別人捷足先登，另壹方面又擔心自己會犯大錯，不想貿然發表。在伽利略的時代，學者們經常使用壹種被稱為“字母倒置法”的密碼記錄方法來簡要記錄他們的發現，除了發現者本人，幾乎沒有人能夠破譯。當發現者在壹段時間後確認發明時，他翻譯了他已經寫好的“天書”，從而保留了發現的優先權。
伽利略用這種方法觀察土星。他當時做的記錄是壹長串由39個拉丁字母無序排列的符號，真正的意思是“觀測到最高的三重行星”。這裏的“最高”指的是土星，因為土星是當時已知的離太陽最遠的行星。1659年，荷蘭科學家惠更斯證實伽利略觀察到壹個光環離開土星的身體。不過，和伽利略壹樣，他也采用了開頭字母倒置的密碼記錄法，只是形式略有不同，使用了若幹個共62個拉丁字母的符號串。三年後，當他確信自己的結論是正確的時候，他宣布這個符號串的含義是“土星周圍有壹個薄而平的光環，它的任何部分都不與土星接觸，光環的平面與黃道平面是斜交的”。
惠更斯之後，人們花了很長時間才正確認識土星環的性質。在最初的兩百年裏，土星環被認為是壹個或幾個由固體物質組成的扁平圓盤。1856年，英國物理學家麥克斯韋首先從理論上證明了這種環壹定是由壹大群圍繞土星旋轉的小衛星組成的物質系統，而不是壹個完整的固體物質圓盤。40年後，美國天文學家基勒通過觀測發現，土星環不同部分的自轉速度隨著距土星中心距離的增加而減小，並且符合開普勒運動定律。如果是剛體轉動，轉速隨著距離的增加而增加。這樣就無可辯駁地證明了環是無數大小不壹的塊體以獨立的軌道圍繞土星旋轉，從而最終闡明了土星環的本質。事實上，當遙遠的恒星從環後經過時，星光並沒有減弱多少，這也說明它並不是壹個整體，而是壹些稀疏分布的分離的物質塊。已知組成環的小“衛星”多為直徑4-30厘米的冰塊，總質量約為土星質量的百萬分之壹。環極冷，探測到的溫度低至-200℃。
目前，根據地面和太空觀測結果，土星環系的主體包含A、B、C、D、E、F、G七個環，環之間的壹些黑暗區域稱為環縫。光環編號的順序是由發現的順序決定的，而不是由它們與土星天體的距離決定的。環縫通常以發現者的名字命名。它們是粒子密度相對較小的區域。最裏面的環是D環，其內側幾乎接觸到土星表面，寬度約為12000 km，與C環的內緣相隔1200 km寬的格林縫。c環很暗，寬約19000 km。C環外是寬闊明亮的B環，與C環相隔壹條寬1800 km，寬約25000 km的法國縫，可以並排排出兩個地球。再往外是A環，亮度僅次於B環，寬約15500 km。在A環和B環之間是壹條寬達5000公裏的卡西尼環縫，由著名天文學家卡西尼於1675年發現。卡西尼縫是壹條永久環縫，另壹條永久環縫是A環中的刻環縫，寬度只有876公裏。其他環縫是不完整的和臨時的。A環向外依次是F、g、e，其中F環非常窄，寬度只有30公裏，它與寬約3600公裏的A環之間的縫隙被命名為“先鋒縫”。F環和G環都是由宇宙飛船發現的。E環的情況比較復雜，物質分布呈現壹定的結構，寬度超過8萬公裏，延伸到距離土星表面20萬公裏的空間。
土星環系統總寬度超過20萬公裏，最大厚度卻不超過150米，真是“薄如紙”！難怪它側身對著我們就會消失，這壹度讓伽利略懷疑自己的發現！光環的起源仍然沒有定論。最流行的壹種觀點是，當衛星過於靠近土星時，它會被土星的潮汐力瓦解，從而形成今天的光環。【編輯此段】土星環的成因巨大的環使土星成為太陽系中壹顆非常美麗的行星。土星環實際上可以分成幾個不同的部分。最亮最寬的環是環A和環B，較暗的環是環C..光環各部分之間有明顯的裂縫，A環和B環之間的卡西尼裂縫是最大的裂縫，是喬凡尼·卡西尼在1657年發現的。
A環中的恩克縫是由JohannEncke1837發現的。通過航天器的探測，人們還發現，更寬的光環其實是由許多狹窄的小環組成的。
光環形成的原因還不是很清楚，推測它可能是由彗星和小行星與較大的土衛二碰撞產生的碎片組成。
光環可能含有大量的水，它們由直徑從幾厘米到幾米的冰塊和雪球組成。壹些環的結構，如F環，在鄰近衛星的拉動下發生了微妙的變化。在“旅行者”號發回的壹張照片中，科學家發現土星寬闊的B環有壹個徑向陰影，但在此後“旅行者”號拍攝的其他照片中沒有發現這壹點。
據推測，這種現象可能是某些時候光環中的靜電，吸附了宇宙中漂浮的塵埃而產生的。[編輯此段]土星環成因的新探索據國外媒體報道，數百年來，世界各地的天文學家壹直試圖研究和找出土星環的結構。同時，這些年輪的成因更加神秘。然而，卡西尼號探測器傳回的最新觀測數據終於揭示了土星環的“生命經歷”——它們是幾億年前土星的衛星，最後分解演化成了現在的帶狀結構。
現在，那些曾經的衛星已經演變成體積相對平均的小石頭、塵埃和氣體。正如天文學家所指出的，這種演化過程至少可以在土星-G環的壹個環中得到驗證。
在研究過程中，科學家發現位於土星環外的G環目前受到土衛二引力的影響。
來自美國國家航空航天局的專家指出，土星的G環直到1979年才被飛越土星的先鋒探測器發現，因為它距離其他環很遠。當時科學家中立刻產生了壹個疑問:為什麽這個環離土衛六這麽近，卻沒有分解成塵埃雲(土衛六的直徑是400公裏，離G環的距離大約是15000公裏)。
隨著卡西尼號獲得的最新數據，科學家們現在終於可以給出這個謎題的答案了。這是因為G環內部有壹個明亮的弧形結構，美國國家航空航天局專家認為該弧形由壹些直徑數十米的大巖石組成。這些相對較大的巖石在微隕石的不斷轟擊下，逐漸分解演化成光環的壹部分。
但如果能將G環中所有的“大”天體合並成壹個整體，就會形成壹顆新的衛星。美國國家航空航天局認為這顆衛星曾經存在過。
美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的傑夫·庫茲說:“在土星的G環中有壹顆衛星。但不知道什麽時候，它解體了，演變成了壹個由冰和碎石組成的光環。現在，我們可以清楚地看到這些前衛星的殘骸是如何圍繞土星運動的。”
現在，G環中的那些大型天體正在受到來自土衛六的微弱引力。卡西尼號清楚地記錄了這種引力的存在。
不過科學家也指出，G環和土衛五之間存在引力相互作用，產生了所謂的“共振效應”。估計G環的這些大天體會不斷分解，均勻分散在整個軌道上。同時，由於這些天體的消失，土衛二上的引力會減小，有可能逐漸遠離土星的軌道。[編輯此段]土星光環從秋天到冬天6月7日，美國國家航空航天局展示了壹組由哈勃太空望遠鏡在1996至2000年間拍攝的土星照片。這組照片(從左下到右上)展示了從秋分到冬季至日，土星北半球各種形狀的光環。土星的赤道與其軌道形成27度的斜角，這與地球的23度角非常相似。土星環只有10米厚，略帶紅色，因為它是由有機物和冰組成的。目前，天文學家正在研究這組照片，分析土星環顏色和亮度的具體細節。【編輯本段】土星光環地球能有土星光環嗎？是壹堆石頭，因為地球排第三，太陽系的隕石堆都在火星和木星之間或者海王星之外的空間，都被太陽的影響包圍著。因為土星和木星有非常強的引力吸引它們，而地球不僅離它們很遠，而且沒有土星和木星那麽大的質量，所以地球不可能有。