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1675年著名天文学家卡西尼(Giovanni Domenico Cassini, 1625–1712)观测到土星光环实际上是双重的，内外两重环之间被一条黑暗的缝隙分隔，此缝现在被命名为卡西尼缝(Cassini Division)。
土星
土星是古人所知道最远的一颗行星，它虽然距离我们很远，却相当地明亮。在最亮的时候，它可以达到－0.75星等，此时除了天狼星之外，比任何恒星都要亮。它的亮度也超过了水星，而且无论如何，它也比水星更容易观察，因为土星比我们距离太阳更远，不像水星那样只能保持在太阳的周围，以致无法在半夜的星空中出现。
土星与太阳的平均距离是 14.3×108公里，是木星平均距离的1.833倍；绕太阳公转一周约需29.458年，与木星公转周期11.862年相比，土星年大约是木星年的2.5倍。
在许多方面，土星都亚于木星。就拿大小来说，它是太阳系中的第二大行星，次于木星。赤道直径为120000公里，仅为木星的5/6。由于土星体积比较小，距离太阳又比较远、因而照射到土星上的太阳光的强度仅为木星的一半，使土星比木星暗了许多。但是在另一方面，土星仍然大得足以使它有相当大的亮度。
土星的质量是地球的95.1倍，成为仅次于木星的第二个质量最大的行星。它的质量只有木星的3/10，而体积却为木星的6/10。这样大的体积中只有这么少的质量，土星的密度一定非常低。确实，土星的密度仅是水的0.7倍，是我们知道的太阳系中密度最小的行星。如果我们设想能够用塑料布把土星包起来，以防止它融化或散开，然后将它放进一个能够容得下的海洋里，它将会浮在水面上。因此可以推测，土星较木星含有更多的氢，而其他的含量则较少。同时，由于土星的重力很弱，因此对组成它的物质也不能像木星压缩自己的物质那样压缩得那么紧。
虽然土星的体积较小，自转速度却很快，但比起木星还是慢了些；土星的自转周期是10.67天，所以土星日比木星日长8%。
尽管土星的自转比木星慢，但是土星外层的密度较低，吸住外层的引力吸引也较小；结果，土星在赤道附近隆起较大，而成为太阳系最扁的一颗行星。它的扁率为0.102，比木星扁1.6倍、比地球扁30倍。虽然土星的赤道直径有120,000公里，而极直径却仅有108,000公里，相差12,000公里，几乎是地球直径的全长！
土星环
从另一个角度来看，土星反而独具丰姿。伽利略第一次透过他原始的望远镜观察土星时，发现它的形状有点奇怪，好像在其球体的两侧还有两个小球。他继续观察，发现那两个小球渐渐变得很难看见，到1612年年底时，终于同时消失不见了。
其他天文学家也报告过土星的这种奇怪现象；但直到1656年，惠更斯才提出了正确的解释。他宣称，土星外围环绕着一圈又亮又薄的光环；光环与土星不接触。
土星的自转轴和地球一样，也是倾斜的，土星的轴倾角是26.73°，地球则是23.45°。由于土星的光环和赤道是在同一平面上，所以它是对着太阳（也对着我们）倾斜的。当土星运行到其轨道的一端时，我们可由上往下看见光环近的一面，而远的一面仍被遮住。当土星在轨道的另一端时，我们就可由下往上看到光环近的一面，而远的一面依然被遮住。土星从轨道的这一侧转到另一侧需要14年多一点。在这段时间内，光环也逐渐由最下方移向最上方。行至半路时，光环恰好移动到中间位置，这时我们观察到光环两面的边缘连接在一起，状如“一条线”。随后；土星继续运行，沿着另一半轨道绕回原来的起点，这时光环又逐渐地由最上方向最下方移动；移到正中间时，我们又看见其边缘连接在一起。因为土星环非常薄，所以当光环状如“一条线”时就好像消失了一样。1612年年底伽利略看到的正是这种情景；据说由于懊恼，他没有再观察过土星。
土星环位于土星的赤道面上。在空间探测以前，从地面观测得知土星环有五个,其中包括三个主环(A环、B环、C环)和两个暗环(D环、E环)。B环既宽又亮，它的内侧是C环，外侧是A环。A环和B环之间为宽约5，000公里的卡西尼缝，它是天文学家卡西尼在1675年发现的。
1826年，德国血统的俄国天文学斯特鲁维把外面的环命名为Ａ环，把里面的环命名为Ｂ环。1850年，美国天文学家W.C.邦德宣称，还有一个比Ｂ环更靠近土星的暗淡光环。这个暗淡光环就是Ｃ环，Ｃ环与Ｂ环之间并没有明显的分界。
在太阳系的任何地方都没有像土星环那样的东西，或者说，用任何仪器我们也看不到任何地方有像土星环那样的光环。诚然，我们现在知道，围绕着木星有一个稀薄的物质光环，且任何像木星和土星这样的气体巨行星都可能有一个由靠近它们的岩屑构成的光环。然而，如果以木星的光环为标准，这些光环都是可怜而微不足道的，而土星的环系却是壮丽动人的。从地球上看，从土星环系的一端到另一端，延伸269,700公里（167,600英里），相当于地球宽度的21倍，实际上几乎是木星宽度的2倍。
土星环到底是什么呢？J.D.卡西尼认为它们像铁圈一样是平滑的实心环。可是，1785年拉普拉斯（后来他提出了星云假说）指出，因为环的各部分到土星中心的距离不同，所以受土星引力场吸引的程度也会不同。这种引力吸引的差异（即我前面提过的潮汐效应）会将环拉开。拉普拉斯认为，光环是由一系列的薄环排在一起组成的，它们排列得如此紧密，以致从地球的距离看去就如同实心的一样。
可是，1855年，麦克斯韦（后来他预言了电磁辐射宽频带的存在）提出，即使这种说法也未尽圆满。光环受潮汐效应而不碎裂的惟一原因，是因为光环是由无数比较小的陨星粒子组成的，这些粒子在土星周围的分布方式，使得从地球的距离看去给人以实心环的印象。麦克斯韦的这一假说是正确的，现在已无人提出疑义。
法国天文学家洛希用另一种方法研究潮汐效应，他证明，任何坚固的天体，在接近另一个比它大得多的天体的时候，都会受到强大的潮汐力作用而最终被扯成碎片。这个较小的大体会被扯碎的距离称为洛希极限，通常是大天体赤道半径的2.44倍。
这样，土星的洛希极限就是2.44乘以它的赤道半径60,000公里，即146,400公里，Ａ环的最外边缘至土星中心的距离是136,500公里（84,800英里），因此整个环系都处在洛希极限以内。（木星环也同样处在洛希极限以内。）
很明显，土星环是一些永远也不能聚结成一颗卫星的岩屑（超过洛希极限的岩屑会聚结成卫星——而且显然确实如此），或者是一颗卫星因某种原因过分靠近土星而被扯碎后留下的岩屑。无论是哪一种情况，它们都是余留的一些小天体。（被作用的天体越小，潮汐效应也就越小，碎片小到某个程度之后，就不再继续碎裂了，除非两个小天体相互间偶尔碰撞。）据估计，如果将土星环所有的物质聚合成一个天体，结果将会是一个比我们的月亮稍大的圆球。
你有没有想过土星的环是怎么来的，换句话说他们是怎样生成的呢？这个问题并不是非常好回应，由于没人具体地了解土星环是怎样生成的，但却有一些基础理论尝试表述土星环究竟究竟是从哪里而来的呢？，及其其的建立全过程。
科学家推断，以前有一个通讯卫星或好几个通讯卫星紧紧围绕土星转动，但出自于种种原因，通讯卫星被撕破成碎片，这种碎片构成了目前的土星环。土星通讯卫星机壳构造主要是冰，包囊着土星通讯卫星的冰面脱落，通讯卫星剩余的部分撞上土星，土星引力及其别的通讯卫星引力将它撕破，推拉门中间，这卫星的浮尘和碎片撒落在土星周边，呈环形，紧紧围绕土星旋转。
另一种推断则说土星环的产生是因为碎片，宇宙尘埃，陨星和行星运作到土星周边时，土星极大的引力将这种物件拉向自身，并把他们锁住在以自身的转动路轨上。与通讯卫星说相近，被固定在路轨上的陨星和行星很有可能遭受土星引力及其别的碎片的危害。碎片也很有可能相互之间碰撞，碎成更小的碎片。伴随着时间的变化，砂砾石碎片慢慢扁平化设计，变为如今大家看见的网状构造。
有一些科学家觉得构成土星环的一些化学物质事实上来源于土星最开始产生的情况下，土星产生全过程中，其周边的浮尘，化学物质或汽体并没有彻底进到土星最后产生环节。因而，土星很有可能没有把这种元素列入本身构造，但在它的引力功效下，这种剩下的，未被土星运用的浮尘和碎片被留到了它的导轨内，产生土星环。
在一些科学研究中，一群一位数学家推断土星环的产生是因为健身运动的粒子中间相互之间碰撞引起的。这种一位数学家觉得大的粒子以低速档互相撞击，粒子的撞击促使较小的粒子以更好的速率互相撞击。土星环里的碎片可能是土星以往某一比较大事情后的小残余。这也可以表述为何土星环之中的碎片大小不一。
殊不知，大家必须留意这种不过是基础理论推断。科学家们还不确定性土星环究竟是怎么来的，有关土星环的产生有一些比较流行的理论，比如，土星环是因为土星通讯卫星被撕破而产生，或者由土星引力捕捉到的陨星和碎片构成，亦或是历史时间碰撞的残余。
土星环是全部太阳系中更为壮美的行星环。土星环由许多细微颗粒物构成，他们大小不一，数量单位从毫米到米不一，这种颗粒状化学物质紧紧围绕着土星转动。土星环大部分颗粒物基本上彻底是冰，带有小量岩层。现阶段针对土星环的产生体制还没有断论。尽管有理论模型强调土星环产生于土星系统软件历史时间初期，可是卡西尼号传出的新数据说明他们产生的时间比较晚。
土星环反射面的太阳能提高土星的色度，但在地球上是没法用裸眼观察到土星环的。1960年是伽利略伽利莱利用望眼镜观星的第二个年分，他是第一个观察到土星环的人，但他见到的土星环不足清楚，没法鉴别他们的特性。1655年，克里斯蒂安惠更斯初次将他们描绘成紧紧围绕土星的园盘。尽管许多人觉得土星环是由一系列小圆环构成的（由皮埃尔-西蒙拉普拉斯明确提出的构想），但事实上环与环中间的空隙非常少。更精确地而言，这种内切圆环在相对密度和色度上有着极大值，他们一块儿组成了一个方形的园盘。土星环内部的低回声区有很多空区。
有人曾经告诉我，上帝创造土星时开心得不得了所以他给土星带上了一个“戒指”。但这个人也告诉过我鸽子只是长了翅膀的老鼠而已。前者是再明显不过的错误，后者却还在被人争论。所以，土星环到底是怎么形成的呢？让我们接着往下看。
土星是我们太阳系的第二大行星，大到可以容纳下700个地球。土星周围还环绕着一圈十分漂亮的土星环。因为这两个特点，不论是普通观星者还是天文学家，都可以轻松地从天空中认出土星。土星并不是唯一一个拥有行星环的星球，木星，天王星和海王星也拥有星环。但是它们的星环都不及木星环明亮和集中。
当伽利略第一次观测到这颗行星时，他把木星环误认为是两颗位于木星两边的卫星。通过进一步观察，他发现星环常常因为与地球倾斜角度或者视线的变化而改变形状或者直接消失不见。从那以后，科学家开始沉迷于研究这种现象并且渴望破解它的构成。
土星环并不是一圈圈的太空岩石，而是真的由物质组成，这些物质小到细沙，大的能有一座山的大小。土星环的主要组成成分是水和冰的混合物，同时，经过成千上万年流星的撞击，这些星环又捕获了成吨的岩石。
土星环的形成
有好几种假说可以解释土星环的形成。
流星说
有一种假说认为，土星附近的流星和小行星屈服于这颗巨大行星无法逃脱的引力，被撕成碎片，从而形成了土星环。一些小行星甚至可能撞击到土星，从而产生的碎屑和灰尘落入到土星轨道，从此再也没有离开。
也有一种可能就是一场撞击导致另一场撞击，形成撞击的链式反应，大块的碎片不断变成更小的碎片，直到这个系统形成一个稳定的局面。尽管这个理论可以解释土星环的岩石成分，但它解释不了占了土星环90%的冰水混合物的形成。
冰冷的卫星
另一种现在十分流行的假说认为土星环是土星卫星残留物。与它的邻居相比，土星拥有为数众多的卫星----有大概60个这么多！但是，土星的大多数卫星----除了泰坦----都非常小，只有13颗的直径超过了50千米。
一种可能是在45亿年前，土星的原始卫星形成了，但这颗卫星没能获得稳定的轨道，最终落向了木星。撞击磨去了卫星的表层，只留下一个岩石的核。我们估计，这个剩下的核也在一万年左右的时间里向木星跌落，从而产生了数量巨大的灰尘加入星环的行列。
土星的木星----就像木星的卫星----都拥有硬冰的成分。所以，这个理论可以解释为什么木星环主要由冰和水构成。水是由冰融化形成的，这也解释了木星环体积的缩小。
土星环的结构
土星不只有一个星环，而是拥有好几个互相独立的星环。星环之间的区分说明土星被许多小环组成的星环环绕着。这些小环被根据它们发现的顺序命名：环A，B，C是最早被发现的，它们组成半径依次渐小的同心圆。接着，旅行者1号在1980年发现了最内层的D环。F环在A环的外层，G和E环位于离木星最遥远的地方。
这些表面被抢走的悲惨卫星幸运地存活下来，并且依旧影响着星环的结构和成分。卡西尼号探测器发现有一些卫星沿着它们的运动轨迹抛出物质，这个行为在G环的形成过程中很明显。同样，土卫二（恩赛勒达斯）也参与了E环的形成。
上述假说可以解释这其中一些被观察到的活动，但另一些被观察到的活动仍旧被谜团笼罩。另一个异常现象是，即使这些星环没有人们一贯认知中的外太空物体那样厚，它们之间的空隙和距离仍在数千英里的尺度上。
那些关于土星环的“超自然”
当伽利略将他的望远镜指向头顶的灿烂星空，他的好奇心和刻意的努力都是这个震惊世人的发现中不可或缺的。这种在绝对的黑暗中穿梭并且最终把目光落在了这个壮丽的行星上行为，有一种不可言说的超自然特征存在其中。对我来说，说是上帝慷慨地将这个行星赐予我们，将这个行星独特，渐进和美丽的创作过程变成一个黑盒子，任何试图窥视的尝试都被拒绝了。
土星和土星环的形成让我想起了尊敬的天文学家和科学作家卡尔·萨根在他的书《接触》中写下的一些文字。这些文字是书中的主人公----他也是一位天文学家----的一段针对被孩童质疑和追寻，以及科学探索之美的对话：
“这位神学家似乎认识到一种神圣之感的特殊性。他把这种非理性的神圣之感称之为‘本性敬畏’。面对神秘之震惊，人们感觉自己完全成了微不足道的，如果我理解得不错的话，这可不是说个人自己的异化或疏离。他把这个本性敬畏视为一种‘完全外在的他物’，而把人类对它的反应，视为‘绝对惊恐’。现在，如果当宗教的信徒使用类似神圣、神明这样的字眼儿的时候，指的就是这种精神状态，那么我同意，他们就是这样。我认为，官僚机构化的宗教就是试图把你的本性敬畏之感制度化、体制化，而不是给你提供方便，让你自己直接感受本性之敬畏——就像通过一架口径六英寸的望远镜向外观察一样。“
