土星内部模型：纳入形状与旋转的不确定性

卡西尼号对土星引力系数的精确测定可为土星内部结构提供更严格的约束。此外，掩星测量提供了关于行星形状的重要信息，而这在结构模型中常被忽略。本文探讨了风速和内部旋转如何影响行星形状及对土星内部的约束。我们表明，在大地测量学方法（Lindal et al., 1985, ApJ, 90, 1136）框架下，推导出的物理形状对假设的深层旋转不敏感。重新推导出的土星在 100 mbar 处的赤道半径和极半径分别为 54,445 $\pm$10 km 和 60,365$\pm$10 km。为确定土星内部结构，我们使用{\it 1 D}三层流体静力学结构模型，并提出了两种纳入形状约束的方法。然而，这些方法仅在土星推导成分上产生微小差异。土星自转周期的不确定性更为显著：采用 Voyager 的 10h39mns 周期时，推导出的包层中重元素质量为 0-7 M$_{\oplus}$；若自转周期为 10h32mns，该值变为 $<4$ $M_{\oplus}$，低于光谱测量推断的最小质量。研究发现土星核质量强烈依赖于氦相分离发生的压力，估计为 5-20 M$_{\oplus}$。若相分离发生在深于 4 Mbars 处，则可能存在更小的核质量。我们建议，分析卡西尼号的无线电掩星测量对于检验形状模型至关重要，并可能有助于约束土星的旋转剖面及偏离流体静力平衡的情况。