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因为土星的自转轴与公转轨迹平面之间有一种28°的倾角，土星的光环与赤道平面是平行的。地球上总是能看到土星光环面向阳光的一面；但当土星运行到不一样的位置时，我们的视线与土星光环平面所构成角度是不一样的。每隔15年，土星光环的正侧面朝向地球。这时，我们只能看到光
因为土星距离太阳较远，那里的温度低于零摄氏度。在有就是许多小行星全是岩石以及冰、金属组成的，他们被土星捕获之后就会变成土星环的一部分，于是土星环上就有冰了。
1610年，意大利天文学家伽利略观测到在土星的球状本体旁有奇怪的附属物。1659年，荷兰学者惠更斯证认出这是离开本体的光环。1675年意大利天文学家卡西尼，发现土星光环中间有一条暗缝，后称卡西尼环缝。他还猜测，光环是由无数小颗粒构成。两个多世纪后的分光观测证明了他的猜测。但在这二百年间，土星环通常被看做是一款或几个扁平的固体物质盘。直到1856年，英国物理学家麦克斯韦从理论上论证了土星环是无数个小卫星在土星赤道面上绕土星旋转的物质系统。
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）及其两个暗环（D环、E环）。B环既宽又亮，它的内侧是C环，外侧是A环。A环还有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。B环的内半径 91，500公里，外半径116，500公里，宽度是25，000公里，能够并排安放两个地球。A环的内半径121，500公里，外半径137，000公里，宽度15，500公里。C环很暗，它从B环的内边缘一直延伸到离土星表面只有12，000公里处，宽度约19，000公里。1969年在C环内侧发现了更暗的D环，它几乎触及土星表面。在A环外侧及其一款E环，由特别稀疏的物质碎片构成，延伸在五、六个土星半径以外。1979年9月，“先驱者” 11号探测到两个新环——F环以及G环。F环很窄，宽度不到800公里，离土星中心的距离为2.33个土星半径，正好在A环的外侧。G环离土星很远，展布在离土星中心大约10～15个土星半径间的广阔地带。“先驱者”11号还测定了A环、B环、C环及其卡西尼缝的位置、宽度，其结果同地面观测相差不大。“先驱者”11号的紫外辉光观测发现，在土星的可见环周围有巨大的氢云。环自身是氢云的源。除了A环、B环、C 环以外的其他环都很暗弱。土星的赤道面与轨迹面的倾角较大，从地球上看，土星呈现出南北方向的摆动，这就造成了土星环形状的周期变化。详细观测发现，土星环内除卡西尼缝以外，以及若干条缝，它们是质点密度较小的区域，但大多不完整且具备暂时性。只有A环中的恩克缝是永久性的，不过，环缝也不完整。科学家认为这类环缝全是土星卫星的引力共振造成的，仿佛木星的巨大引力摄动造成小行星带中的柯克伍德缝一样。“先驱者”11号在A环与F环之间发现一种新的环缝，称为“先驱者缝”，还测得恩克缝的宽度为876公里。由观测阐明土星环的本质，要归功于美国天文学家基勒，他在1895年从土星环的反射光的多普勒频移发现土星环不是固体盘，而是以独立轨迹绕土星旋转的大群质点。土星环掩星并不含有把被掩的星光完全挡住，这也声明土星环是由分离质点构成的。1972年从土星环反射的雷达回波得知，环的质点是直径介于4到30厘米之间的冰块。
