土星環是太陽系行星的行星環中最突出與明顯的一個，環中有不計其數的小顆粒，其大小從微米到米都有，軌道成叢集的繞著土星運轉。環中的顆粒主要成分都是水冰，還有一些塵埃和其它的化學物質。
雖然環的反射能夠增加土星的亮度，但從地球僅憑裸眼還是看不見環。
1610年，意大利天文學家伽利略觀測到在土星的球狀本體旁有奇怪的附屬物。1659年，荷蘭學者惠更斯證實這是離開本體的光環。1675年意大利天文學家卡西尼，發現土星光環中間有一條暗縫（後稱卡西尼環縫），他還猜測光環是由無數小顆粒構成。兩個多世紀後的分光觀測證實了他的猜測，但在這二百年間，土星環通常被看做是一個或幾個扁平的固體物質盤。直到1856年，英國物理學家麥克斯韋從理論上論證了土星環是無數個小衛星在土星赤道面上繞土星旋轉的物質系統。
土星環位於土星的赤道面上。在空間探測前，從地面觀測得知土星環有五個，其中包括三個主環（A環、B環、C環）和兩個暗環（D環、E環）。B環寬又亮，它的內側是C環，外側是A環。A、B兩環之間為寬約4800公里的卡西尼縫，是天文學家卡西尼在1675年發現的，產生環縫的原因是因為光環中有衛星運行，衛星的引力造成的。B環的內半徑91,500公里，外半徑116,500公里，寬度25,000公里，可以並排安放兩個地球。A環的內半徑121,500公里，外半徑137,000公里，寬度15,500公里。C環很暗，它從B環的內邊緣一直延伸到離土星表面只有12,000公里處，寬度約19,000公里。1969年在C環內側發現了更暗的D環，它幾乎觸及土星表面。在A環外側還有一個E環，由非常稀疏的物質碎片構成，延伸在五、六個土星半徑以外。1979年9月“先驅者”11號探測到兩個新環──F環和G環。F環很窄，寬度不到800公里離土星中心的距離為2.33個土星半徑，正好在A環的外側。G環離土星很遠展布在離土星中心大約10～15個土星半徑間的廣闊地帶。“先驅者”11號還測定了A環、B環、C環和卡西尼縫的位置、寬度，其結果同地面觀測相差不大“先驅者”11號的紫外輝光觀測發現，在土星的可見環周圍有巨大的氫雲環本身是氫雲的源。
除了A環、B環、C環以外的其他環都很暗弱。土星的赤道面與軌道面的傾角較大，從地球上看，土星呈現出南北方向的擺動，這就造成了土星環形狀的週期變化。仔細觀測發現，土星環內除卡西尼縫以外，還有若干條縫，它們是質點密度較小的區域，但大多不完整且具有暫時性。只有A環中的恩克縫為永久性，不過，環縫也不完整。科學家認為這些環縫都是土星衛星的引力共振造成的，猶如木星的巨大引力攝動造成小行星帶中的柯克伍德縫一樣。“先驅者”11號在A環與F環之間發現一個新的環縫，稱為“先驅者縫”，還測得恩克縫寬度為392公里。由觀測闡明土星環的本質要歸功於美國天文學家基勒，他在1895年從土星環的反射光的多普勒頻移發現土星環不是固體盤，而是以獨立軌道繞土星旋轉的大群質點。土星環掩星並沒有把被掩的星光完全擋住，這也說明土星環是由分離質點構成的。1972年從土星環反射的雷達回波得知環的質點是直徑介於4到30釐米之間的冰塊。
探測器傳回的土星照片讓科學家非常吃驚，在近處所看到的土星環，竟然是一大片碎石塊和冰塊，使人眼花繚亂。它們的直徑從幾釐米到幾十釐米不等，只有少量的超過1米或者更大，土星周圍的環平面內有數百條到數千條大小不等，形狀各異的環。大部分環是對稱地繞土星轉的，也有不對稱的有完整的、比較完整的、殘缺不全的。環的形狀有鋸齒形的，也有輻射狀的。令科學家迷惑不解的是，有的環好像是由幾股細繩鬆散的搓成的粗繩一樣，或者說像姑娘們的髮辮那樣相互扭結在一起。輻射狀的環更是令科學家大開了眼界而又傷透了腦筋，組成環的物質就象車輪那樣，步調整齊的繞著土星轉這樣豈不要求那些離的越遠的碎石塊和冰塊運動的速度越快嗎？這顯然違背了已經掌握的物質運動定律。那麼，這是一個什麼樣的規律在起作用呢？這一切仍在探索中。
美國航空航天局(NASA)的科學家於2009年10月8日發現土星周圍存在一個“隱形”的巨大光環(如圖)，這個光環可以容納10億個地球。NASA噴氣推進實驗室稱，該光環平面與土星主光環面成27度傾角，該光環內側距離土星約595萬公里，寬度約1190萬公里它的直徑相當於300倍土星的直徑。可容納大約10億個地球。光環由冰和塵埃微粒組成，它們之間的距離如此之大，即使你站在光環上也看不清楚，另外土星照射到的太陽光線很少，光環反射出的可見光更少，令它難以被發現組成光環的塵埃溫度很低，僅有-193℃，但卻散發出熱輻射。NASA斯皮策太空望遠鏡正是捕捉到這些熱輻射，才發現了這個巨大的光環。
土星衛星“菲比”的軌道穿越該光環。科學家們認為，光環內的冰和塵埃來自於菲比與彗星的碰撞。光環的發現可能有助於解釋關於土星另一衛星土衛八的一個古老而神秘的問題。天文學家卡西尼1671年首次發現土衛八，稱這個星球一面黑一面白，就像太極符號一樣。新發現的光環旋轉軌道與土衛八相反。科學家們推測，光環內的塵埃飛濺到土衛八表面上，形成了黑色區域。“長久以來，航天學者一直認為菲比與土衛八表面之上的黑色物質之間存在某種聯繫，新發現的光環為此提供了令人信服的證據。”新光環的發現者之一、馬里蘭大學專家道格拉斯·漢密爾頓說。
土星以平均每秒9.64公里的速度斜著身子繞太陽公轉，其軌道半徑約為14億公里，公轉速度較慢，繞太陽一週需29.5年，可是它的自轉速度很快，赤道上的自轉週期是10小時14分鐘。
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