太阳系简介
(SolarSystem)就是我们现在所在的恒星系统。由太阳、八颗行星(原先有九大行星,因为冥王星被剔除为矮行星)、66颗卫星(原有67颗,冥王星的卫星被剔除)以及无数的小行星、彗星及陨星组成的。行星由太阳起往外的顺序是:水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)。离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星(terrestrialplanets)。宇宙飞船对它们都进行了探测,还曾在火星与金星上着陆,获得了重要成果。它们的共同特征是密度大(>3.0克/立方厘米),体积小,自转慢,卫星少,内部成分主要为硅酸盐(silicate),具有固体外壳。离太阳较远的木星、土星、天王星、海王星称为类木行星(jovianplanets)。它们都有很厚的大气圈,其表面特征很难了解,一般推断,它们都具有与类地行星相似的固体内核。在火星与木星之间有1000000个以上的小行星(asteroid)(即由岩石组成的不规则的小星体)。推测它们可能是由位置界于火星与木星之间的某一颗行星碎裂而成的,或者是一些未能聚积成为统一行星的石质碎块。陨星存在于行星之间,成分是石质或者铁质。
这些行星都以太阳为中心以椭圆轨道公转,虽然除了水星的十分接近于圆,行星轨道中或多或少在同一平面内(称为黄道面并以地球公转轨道面为基准)。黄道面与太阳赤道仅有7度的倾斜。冥王星的轨道大都脱离了黄道面,倾斜度达17度。上面的图表从一个特定的高于黄道面的透视角显示了各轨道的相对大小及关系(非圆的现象显而易见)。它们绕轨道运动的方向一致(从太阳北极上看是逆时针方向),因此,科学家们把冥王星排除在九大行星之外。除金星和天王星外自转方向也如此。
太阳系直径300亿千米,有八大行星和两条小行星带,以及千亿颗彗星等组成。
太阳系(solarsystem)在宇宙中的位置
太阳系位于银河系边缘,银河系第三旋臂——猎户旋臂上。
太阳系是由太阳以及在其引力作用下围绕它运转的天体构成的天体系统。它包括太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星体以及行星际物质。人类所居住的地球就是太阳系中的一员。
太阳系构成
太阳系的中心是太阳,它每隔2.3亿年绕银河系中心转一圈,虽然它只是一颗中小型的恒星,但它的质量已经占据了整个太阳系总质量的99.85%;余下的质量中包括行星与它们的卫星、行星环,还有小行星、彗星、柯伊伯带天体、外海王星天体、理论中的奥尔特云、行星间的尘埃、气体和粒子等行星际物质。整个太阳系所有天体的总表面面积约为17亿平方千米。太阳以自己强大的引力将太阳系中所有的天体紧紧地控制在他自己周围,使它们井然有序地围绕自己旋转。同时,太阳又带着太阳系的全体成员围绕银河系的中心运动。
太阳系内迄今发现了八颗大行星。有时称它们为“八大行星”。按照距离太阳的远近,这八颗行星依次是:最近的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。水星、金星、地球和火星也被称为类地行星,木星和土星也被称为巨行星,天王星、海王星也被称为远日行星。除了水星和金星外,其他的行星都有卫星。在火星和木星之间还存在着数十万个大小不等,形态各异的小行星,天文学家将这个区域称为小行星带。此外,太阳系中还有超过1000颗的彗星,以及不计其数的尘埃、冰团、碎块等小天体。
太阳系中的各个天体主要由氢、氦、氖等气体,冰(水、氨、甲烷)以及含有铁、硅、镁等元素的岩石构成。类地行星、地球、月球、火星、木星的部分卫星、小行星主要由岩石组成;木星和土星主要由氢和氦组成,其核可能是岩石或冰。
起源和演化
一般以为行星系统是恒星形成过程的一部分,但是也有学者认为这是两颗恒星差一点撞击而成。最普遍的理论是说太阳系是从星云形成。
恒星形成的基本过程为此:
1.星云中较密的核心部分变得太重,重心不稳定,开始分裂和崩溃坠落。一部分的重心能量变为放射的红外线,剩下的增加核心的温度。核心部分开始成为圆盘形状。
2.当密度和温度道足够高,氘融合燃烧开始发生,辐射的向外压力减慢(但不中止)临近其他核心崩溃。
3.其他的原料继续下落到这一颗原恒星,它们的角动量的作用可能导致双极流程。
4.最后,氢开始熔化在星的核心,外面剩余的包围材料被清除。
太阳星云这个假说,是1755年由伊曼努尔·康德提议。他说,太阳星云慢慢地转动,由于重力逐渐凝聚并且铺平,最终形成恒星和行星。一个相似的模型在1796年由拉普拉斯提出。
太阳星云开始直径大约100AU,质量是现在太阳的两三倍。在这个星云中,比较重的物质往中间落,积聚成块,是成为以后的行星。而星云外部越来越冷,因此靠里的行星有很多重的矿物质,而靠外的行星是气体或冰体。原太阳大约在46亿年前形成,以后八亿年中各个行星形成。
太阳系运动
太阳系是银河系的一部分。银河系是一个螺旋形星系,直径十万光年,包括两千多亿颗星。太阳是银河系较典型的恒星,离星系中心大约两万五千到两万八千光年。太阳系移动速度约每秒220公里,两亿两千六百万年在星系转一圈。
太阳系中的八大行星都位于差不多同一平面的近圆轨道上运行,朝同一方向绕太阳公转。除金星以外,其他行星的自转方向和公转方向相同。
彗星的绕日公转方向大都相同,多数为椭圆形轨道,一般公转周期比较长。
探索与研究
人类出于对自身生存环境了解的渴望以及日益紧张的地球资源,从1959年开始不断的通过空间探测器等进行空间探测,研究太阳系。目前主要集中在月球和火星的探测以及小行星和彗星的探测。
1.对太阳系的长期研究,分化出了这样几门学科:
【太阳系化学】
空间化学的一个重要分科,研究太阳系诸天体的化学组成(包括物质来源、元素与同位素丰度)和物理-化学性质以及年代学和化学演化问题。太阳系化学与太阳系起源有密切关系。
【太阳系物理学】
研究太阳系的行星、卫星、小行星、彗星、流星以及行星际物质的物理特性、化学组成和宇宙环境的学科。
2.太阳系内的引力定律:
太阳系内各天体之间引力相互作用所遵循的规律。
3.太阳系稳定性问题:
天体演化学和天体力学的基本问题之一。
4.太阳系和其他行星系
虽然学者同意另外还有其他和太阳系相似的天体系统,但直到1992年才发现别的行星系。至今已发现几十个行星系,但是详细材料还是很少。这些行星系的发现是依靠多普勒效应,通过观测恒星光谱的周期性变化,分析恒星运动速度的变化情况,并据此推断是否有行星存在,并且可以计算行星的质量和轨道。应用这项技术只能发现木星级的大行星,像地球大小的行星就找不到了。
此外,关于类似太阳系的天体系统的研究的另一个目的是探索其他星球上是否也存在着生命。
太阳与行星
太阳与八颗行星数据对照表(赤道直径以地球直径6370公里为单位),距离与轨道半径以天文单位为单位。
下表的数据都是相对于太阳的数值:
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天体|距离(AU)|赤道直径|质量|轨道半径(AU)|轨道倾角(度)|公转周期(年)|自转周期(天)|已发现卫星数
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太阳0109333,400------27.275--
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水星0.390.3820.055280.387107.00500.24085258.60
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金星0.720.9490.820.723.40.615243.0185(逆向自转)0
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地球1.001.001.001.0001.000.99731
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火星1.50.530.111.521.91.881.02602
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木星5.211.23185.201.311.860.413563
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土星9.59.41959.542.529.460.44447(有34颗已命名)
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天王星19.23.9814.619.220.884.010.718329
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海王星30.13.8117.230.061.8164.790.671313
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(1)1930年,冥王星被国际天文**合会正式确认为行星,但一些天文学家对其行星的身份仍持怀疑态度。
(2)根据2006年08月24日国际天文**合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”、不再被视为行星。
【第九大行星】
在19世纪末,很多天文学家推测海王星之外还有别的行星,因为测试海王星的轨道和理论算出的轨道不一样。他们叫这颗星“行星X”,是未知行星的意思。
美国天文学家帕西瓦尔·罗威尔在1909年和1913年两次寻找海王星之外的行星,但是没有找到。1915年结束之后,罗威尔发表论文,写出估测的行星数据。其实在那一年,他所在的天文台照到了冥王星的照片,但是直到1930年才认出这是一颗行星。
可是冥王星的质量太小,无法解释海王星的轨道。天文学家继续寻找“行星X”,但是这个名字又有了第十大行星的意思,因为X是拉丁文的10。直到“旅行者2号”探测器临近海王星,才发现海王星的质量一直算错很多。用正确的质量,加上冥王星的影响,海王星的现实轨道和计算轨道一致。
按照行星轨道计算,和地球差不多大小的行星不可能在60AU之内(冥王星现在离太阳大约30AU)。如果确实有第十大行星,它的轨道会很倾斜,很可能是外星系的天体,靠太阳太近,而被太阳吸引入轨。
一直以来,天文界对冥王星的地位一直有所争议。甚至有些地方的天文馆将冥王星从九大行星的地位中剔除。
根据2006年08月24日国际天文**合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”、不再被视为行星。
自21世纪以来,科学家在冥王星更远的外围分别发现了三颗较大的行星。依序为2004年所发现的“Sedna”,代号为2003VB12;2005年同时发表的“Santa”,代号为2003EL61及代号为2003UB313(发现者未公布其名称)的行星。
2005年7月19日美国科学家发现的2003UB313,研究人员估算其直径达3,000公里,被一些人认为很可能是太阳系第十大行星。但2006年国际天文**合大会决议:将其列入矮行星.
“水内行星”
天文学家曾发现离太阳最近的水星有一些无法解释的微小运动,天文学家怀疑可能有一个比水星更靠近太阳的行星的引力引起的,并用一个火神的名字给这个行星起名为“祝融星”(中文常译为“火神星”),但天文学家们观测了五十多年仍然未找到这颗行星。
“水内行星”的假设,已被科学家爱因斯坦的广义相对论排除。广义相对论的引力理论解释了水星的奇怪运动,但天文学家们仍未放弃对“水内行星”的探寻。
【行星的分类】
太阳系内众多包含固态表面,而其直径超过1公里的天体,它们的总表面积达17亿平方公里。
有人认为太阳其实是一个双星系统的主星,在遥远的地方存在着一个伴星,名为“涅米西斯”(Nemesis)。该假设是用作解释地球出现生物大灭绝的一些规则性,认为其伴星会摄动系内的小行星和彗星,使其改变轨道冲进太阳系,增加撞击地球的机会并出现定期生物灭绝。
行星的形成
类地行星是经由碰撞聚集固态的物质颗粒成为微小行星,再聚集微小行星形成的。
类木行星以水冰相互吸附为起点,质量够大后,进一步吸附氢、甲烷,形成气体行星。
太阳系的行星大致可分为两大类:类地行星与类木行星
类地行星
成员包括有水星、金星、地球、火星。是小而密的岩石世界,具有较稀少的大气。内部结构:中心有金属核心,外为石质的地壳所包围,表面有相当多的坑洞,平均密度约为3-5g/cm3。
巨行星
成员包括有木星、土星、天王星、海王星。是体积大、质量大、但是密度小的气体世界,具有浓密的大气。平均密度约≤1.75g/cm3,土星的密度约为0.7g/cm3,木星质量约为地球的318倍。结构:由内而外,中心有岩石核心、液态金属氢、液态分子氢、充满气体的大气层,表面有漩涡状的云层。另有行星环及为数众多的卫星环绕著太阳系的八大行星,以太阳为中心依序为:水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)。
到底谁是太阳系中最远的行星?
从1999年2月11日开始,冥王星终于变成太阳系中名符其实的最远的行星。根据JPL天文学家们的计算,从国际标准时(UT)9:08a.m.(中原标准时间17:08)开始的228年内,海王星都会是离太阳最远的行星。
这样看来,2月11日时,冥王星会不会和海王星发生碰撞呢?答案是:不会!为什么呢?冥王星和海王星若要相撞,则两者必须同时到达它们的轨道交点。冥王星和海王星的会合周期大约是497年,即冥王星每绕日二周,海王星已绕日三周。所以每当冥王星经过轨道交点的时候,海王星总会绕到别的地方,发生碰撞的机会微乎其微。此外,冥王星相对于黄道面的轨道倾角比其他行星都大很多,也是不会发生碰撞的原因之一。
冥王星的直径大约是2300公里左右,在所有行星中,它比类地行星(水、金、地、火)小很多,甚至比月球还小;它的性质跟巨大且为气态的类木行星(木、土、天王、海王)不一样;轨道倾角及偏心率也都比其他行星大很多。所以有些天文学家认为冥王星应不属于「行星」一族,而应是归类于「库伯带(KuiperBelt)」的成员。柯依伯带位于海王星和冥王星轨道外的区域,带中的天体都比冥王星小很多,而且大多是由冰所组成,可能是太阳系演化早期的残片。不过,冥王星的外形是成圆球形,与这些库伯带天体多为不规则状又有些许的不同;而且冥王星很规律地绕日旋转,所以,在经过众多争议之后,它仍被归为「行星」族。2006年08月24日国际天文**合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”,不再被视为行星。
所以我们对冥王星的认识非常有限。美国太空总署(NASA)下所属的喷射推进实验室(JPL)目前正在进行一个称为「冥王星库伯带(Pluto-KuiperExpress)」的计划,预计在公元2004年发射太空船,大约再10年之后,太空船就会飞掠冥王星和查龙,并探测库伯带中的天体。
根据2006年08月24日国际天文**合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”,不再被视为行星。从这一天起,冥王星不再是太阳系中最远的行星,海王星代替了它的地位。
八大行星天文资料
1水星
平均日距57,910,000km(0.38AU)
直径4,878km
质量3.30e23kg
密度5.43gm/cm
重力0.376G
公转87.97地球天
自转58.65地球天
水星是最靠近太阳的行星,由于水星距离太阳实在太近了,表面温度很高,太空船不易接近,在地球上也不容易观测,因为可观测的时间都集中在清晨太阳出来的前几分钟,和夕阳落下后的几分钟,时间不容易掌握,而且,在背景亮度尚高的情况下,要去找一颗比月亮大不了多少的水星,实在不是件轻松的事水星是最靠近太阳的行星,所以它运行的速度比其他行星都快,每秒的速度接近48公里,并且不到88天就公转太阳一周。水星非常小,是由岩石构成的,表面布满被流星撞击而形成的环形山和坑洞,另外有平滑,稀疏的坑洞平原。水星表面另外还有山脊,这是行星在40亿年前核心逐渐冷却与收缩所形成的,因此表面起伏不平。水星自转的速度非常缓慢,自转一周将近59个地球日,所以水星的一个太阳日(从日出到另一个日出)差不多要176个地球日—相当于水星一年88日的两倍长。水星的表面温度很悬殊,向阳面高达摄氏430度,阴暗面则在摄氏零下170度。当黑夜降临时,由于水星几乎没有大气层温度下降很快。大气成分包括由太阳风所捕捉到的微量氦和氢,或许还有一点其他的气体。
2金星
平均日距108,200,000km(0.72AU)
直径12,103.6km
质量4.869e24kg
密度5.24gm/cm
重力0.903G
公转224.7地球天
自转243地球天
金星是太阳系第二颗行星,全天最亮的行星就是金星,通常是在清晨或傍晚才看得到,最亮时的亮度可超过-4,有如一盏挂在山边的路灯,一般的望远镜即可观测,常可看到如月球的盈亏现象。在古代的西方世界,金星代表著美丽的女神金星是一颗岩石构成的行星,也是距离太阳第二远的行星。金星在绕太阳公转的同时也缓慢的反方向自转,因此使它成为太阳系中自转周期最长的行星,大约需243个地球日。
金星比地球稍微小一点,内部构造或许也类似。金星是除了太阳与月球外,天空中最亮的天体,这是因为它的大气层能强烈的反射阳光。大气层的主要成分是二氧化碳,它能在温室效应下吸收更多的热,因此,金星成了最热的行星,表面高温度可达摄氏480度。厚的云层内含有硫酸的小滴,并由风以每小时接近360公里的速度吹向行星各处。虽然金星需要243个地球日才能自转一周,但高速的风只需4个地球日就把云吹得环绕行星一圈。高温、酸云和极高的大气压力,(大约是地球表面的90倍),显示金星的环境恶劣。
3地球
平均日距149,600,000km(1.00AU)
直径12,756.3km
质量5.976e24kg
密度5.52gm/cm
重力1G(9.8m/s2)
公转365.26地球天
自转1地球天
美丽的地球,生命的奇迹,是宇宙的巧合或是上帝的杰作?地球是太阳系第三颗行星,有一卫星称为月亮,地球大气层的保护及距离太阳位置的适当,是生命起源的重要条件。
地球是距离太阳第三远的行星,也是直径最大和比重最大的岩石行星,同时也是唯一己知有生命存在的行星。地球内部的岩石和金属显示它是一颗典型的板块组成,由于板块推挤,因此交界处会发生地震和火山等活动。地球的大气层和同一张保护层,它能阻挡来自太阳有害人体的辐射,并防止流星撞击行星表面,除此之外,还能积存足够的热,防止气温急遽下降。地球表面有百分之七十为水所包围,其他行星的表面都未发现这类液态形式的水。地球有一个天然卫星——月球,它大得足以把这两个天体视为一个双行星系统。
4火星
平均日距227,940,000km(1.52AU)
直径6,794km
质量6.4219e23kg
密度3.94gm/cm
重力0.38G
公转686.98地球天
自转1.026地球天
火星是太阳系第四个行星,在晴朗的夜空里,代表战神的火星闪著火色的光芒,吸引著古今千万人的视线。十万年前有一颗来自火星的岩石坠落于地球的极区,冰封。人们在此陨石里发现了,可能是生命所留下的痕迹化石,这化石是三十亿年前在火星上形成的,科学家正积极的研究,并探测这颗表面充满神秘河道及火山的星球,火星上曾经有生命吗?
火星即常所说的红色行星,火星是太阳系中第三小的行星直径约为地求的二分之一,体积约为地球的十分之一,表面的重力约地球的三分之一强。火星的大气层比地球稀薄,只有地球大气层的百分之一,主要成分是二氧化碳。同时还有少量的云层和晨雾。因为大气层很薄,在火星上没有温室效应。火星赤道附近温度白天可达到27C,在夜晚可降至零下111C。
火星的北半球有许多由凝固的火山熔岩所形成的大平原,南半球有许多环形山与大的撞击盆地,另外还有几个大的、己熄灭的火山,例如奥林帕斯山,宽600公里,还有许多峡谷和分岔的河床。峡谷是地壳移动所造成的而河床一般认为是己乾涸的河流形成的。在火星上高纬度的地方,冬天时由于温度太低,大气中的二氧化碳会冻结,而在五十公里高的地方形成云,到了春天便消失。夏天时由于日照强烈,地面温度很高,地面附近的大气因受热而产生强劲的上什气流。这个股气流会将地面的灰尘往上卷,在空中吸收阳光的热而进一步提高大气的温度,使上升的速度增快,因此火星上常可看到大规模的暴石砂。
火星上最大的火山-------奥林柏斯山,高出地面24公里,几乎是地球上最高山3倍,同时也是太阳系最高的山。
5木星
平均日距778,330,000km(5.20AU)
直径142,984km(equatorial)
质量1.900e27kg
密度1.31gm/cm
重力2.34G
公转11.86地球年
自转0.414地球天
木星是太阳系第五颗行星,也是整个太阳系最大的行星,位于火星与土星之间,用一般的天文望远镜(60mm72倍)即可看到它表面的条纹及四颗明亮的卫星,是全天第二亮的行星仅次于金星,木星的亮度最高可超过-2。木星是距离太阳第五远的行星,也是四大气体行星中的第一个。它是最大且重的行星,直径有地球的11倍,质量是其他八个行星总和的2.5倍。木星可能有个小的石质核心,四周是由金属氢(液态氢,性质如同金属)所构成的内地函。内土诡函的外面是由液愈氢和氦所构成的外地函,它们融合成气态的大气层。木星的快速自转使大气层中的云形成带状与区层稳定的乱流形成白与红斑等特别的云,这两种都是巨大的风暴。最有名的云是一个称为大红斑的风暴,它由一个比地球宽三倍,升起于高云之上约七公里的旋涡圆柱状云所构成。
木星有一个薄、暗的主环,里面有个由朝向行星延伸的微粒所形成稀薄光环。目前己知有16个卫星。四个最大的卫星(称为伽利略木卫)是甘尼八德、卡利斯、埃欧和欧罗巴。甘尼八德与卡利斯多表面有许多坑洞,或许还有冰。欧罗巴表面表滑,并覆著冰,或许还有水。埃欧表面有许多发亮的红色、橘色和黄色的斑点。这些颜色来自于活火山的硫磺物质,由喷出表面高达数百公里的绒毛状熔岩所造成的。
6土星
平均日距1,429,400,000km(9.54AU)
直径120,536km(equatorial)
质量5.688e26kg
密度0.69gm/cm
重力1.16G
公转29.46地球年
自转0.436地球天
土星是太阳系第六颗行星,也是体积第二大的行星,有着美丽的环,在地球以一般的望远镜即可看见,土星、木星、天王星和海王星表面都是气体,故自转都相当快。土星的环主要是由冰及尘粒构成,据科学家推测,可能是因某卫星受不了土星强大的吸引力而解体成碎片。
土星的环平面与土星公转面不在同一个平面上,故当土星公转至某一位置时,土星的环平面刚好与我们的视线平行,我们在地球上便无法看到此一土星环,因为土星环实在太薄了,我们无法从侧面看到,另外,当土星环与阳光平行时,因环平面没有受光,故我们也无法看到。
土星是从太阳算起的第六颗行星,也是一个几乎和木星一样大的气体巨星,赤道直径约120500公里。土星可能有一个岩石与冰构成的小核心,周围是金属氢(液态氢,性质如同金属)构成的内地函。在内地函的外面是是由液态氢构成的外地函、融合成为气态的大气层。
土星的云层形成带状与区层,颇似木星,但由于外层的云薄而显得较模糊。风暴和漩涡发生在云中,看起来为呈红或白色椭圆。
土星有一个极薄但却很宽的环状系统,虽然厚不到一公里,却从行星表面朝外延伸约420000公里。主环包括数千条狭窄的细环,由小微粒和大到数公尺宽的冰块所构成。土星己有18颗卫星,其中有些在光环内运行,这会施加重力,影响到环的形状。有趣的是,卫星中的7颗为共内轨道,与别的卫星分享同一个轨道。天文学家相信这些共用轨道的卫星为来自同一,但后来碎裂的卫星。
7天王星
平均日距2,870,990,000km(19.218AU)
直径51,118km(equatorial)
质量8.686e25kg
密度1.28gm/cm
重力1.15G
公转84.81地球年
自转0.72地球天
天王星是太阳系第七颗行星,在太空船未到以前,人类并不知道它也有如土星一样美丽的环,天王星是人类用肉眼所能看到的最远的一颗行星,但,如果你没有受过专业的训练的话,是很难在众星里寻到的天王星(Uranus)的最大特徵是自转的倾斜度很大。一般行星的自转轴与其公转面都很接近垂共直,唯独天王星的自转轴成九十八度的倾斜,几乎是横躺著运行。因此,太阳有时整天都照在北极上,而这时的南半球就全天黑暗。天王星表面发出带有白色的蓝绿光彩,因此推测它的大气可能含有很多甲烷。而天王星的直径约为地球的四倍,质量约十四倍,但密度却不及地球的四分之一,这是因为天王星与其他木星型行一样,它们都是以氢、氦等气体为主要成分形成的。
九条细环天王星的赤道上空也有九条环,这九条环合起来的宽度约十万公里,大约为土星环三分之一宽。天王星的环之构造及成分与土星及木星的环大不相同,土星环是由几千条环夹著很狭窄的空隙形成的,而天王星的九条环却彼此都隔得很远。九条环中内侧的八条宽约十几公里,最外侧的一条则宽达一百公里以上。
8海王星
平均日距4,504,000,000km(30.06AU)
直径49,528km(equatorial)
质量1.0247e26kg
海王星是太阳系第八颗行星,有八颗卫星,海王星表面主要也是气体组成,也有类似木星表面的大红斑风暴云,我们称之为大黑斑,这个大风暴约是木星大红斑的一半,但也容得下整个地球。海王星亦有如土星的环,只是此环比天王星更细小。
由冰粒形成的木星环及土星环看起来非常明亮,但天王星竹环是由碳粒石或岩石粒形成的,所以非常暗淡,海王星是离太阳最远的行星,平均距离分别为45亿公里。海王星是一个巨大的气体行星,有小的石质核心,周围由液态与气态的混合体所组成。大气层内的云有显著的特微,其中最明显的是大黑斑,如地球般宽,还有小黑斑与速克达。大、小黑斑都是巨大的风暴,以每小时2000公里的速度吹遍整个行星。速克达是范围很广的卷云。海王星有四个稀薄的环和8颗卫星。崔顿是海王星最大的卫星,也是太阳系中,最冷的星体,温度在摄氏零下235度。有别于太阳系中大部分的卫星,崔顿是以海王星自转的反方向来绕其母行星运行。
海王星的四个又窄且暗细环,这环被造成原因是由微小的陨石猛烈的撞击海王星的卫星所造成灰尘微粒而形成。
宇宙起源说
关于宇宙的起源,现在普遍认同的是“大爆炸”模型。尽管我们不能百分之百肯定这个模型百分之百正确,但到目前为止,这个模型依然是最科学合理的。在没有足够的证据推翻它之前,我们还是用这个模型来阐述宇宙的起源。
从大爆炸3分钟以后经过约70万年,宇宙的温度降到3000K,电子与原子核结合成稳定的原子,光子不再被自由电子散射,宇宙由混沌变得清澈。然后又过了一段时间,当然这段时间长达几十亿年,中性原子在引力作用下逐渐凝聚为原星系,原星系聚在一起形成等级式结构的星系集团。与此同时,原星系本身又分裂形成无数的恒星。因为强大的引力,恒星炽烈地燃烧自己的核燃料;并合成碳、氧、硅、铁等重元素。在恒星生命即将结束时,通过爆发形式喷射出包含重元素的气体和尘埃。这些气体和尘埃又构成新一代恒星的原料;在某些恒星周围急剧降温的气体和尘埃会坍缩成一个旋转的物质团。这些物质团通过相互吸引碰撞和融合,最后形成无数个小行星、大行星。
大约50亿年前,我们的太阳系还是一团缓慢旋转的气体云。由于自身的引力效应或附近超新星爆发的能量冲击效应,这块气体云开始坍缩,至密的核心变为原始太阳,周围旋转的气体和尘埃,形成一个薄盘。随着时间的推移,这块薄盘逐渐分裂为大量的物质团。这些物质团的大部分慢慢的坍缩凝固成今天的小行星和彗核,另一部分通过碰撞合并形成现在的大行星及其卫星,比如地球和月亮。
在靠近太阳的一些行星上,只有难熔的岩状物能留存下来,气体和冰水类物质都挥发掉了;所以类地行星质量较小,密度较高。相反,在离太阳系较远的一些行星上,由于温度很低,冰类物质不能融化,在那里可以形成质量较大,密度较低的类木行星。因为引力大小的缘故,较大的类木行星比较小的类地行星能吸引到更多的原始物质团,因而卫星较多。象木星一样的行星环是卫星形成后留下来的原始碎片,而彗星则是在太阳系边界处积聚的原始物质。
太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统,它的最大范围约可延伸到1光年以外。太阳系的主要成员有:太阳(恒星)、八大行星(包括地球)、无数小行星、众多卫星(包括月亮),还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质.在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,其它天体的总和不到有太阳的0.2%。太阳是中心天体,它的引力控制着整个太阳系,使其它天体绕太阳公转,太阳系中的八大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)都在接近同一平面的近圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转。
天文数据
天体名称距离(*AU)半径(比较地球)质量(比较地球)轨道倾角(度)轨道偏心率倾斜度密度(g/cm3)
--------------------------------------------------------------------------------------------
太阳0109332,800---------1.410
水星0.390.380.0570.20560.1°5.43
金星0.720.950.893.3940.0068177.4°5.25
地球1.01.001.000.0000.016723.45°5.52
火星1.50.530.111.8500.093425.19°3.95
木星5.211.03181.3080.04833.12°1.33
土星9.59.5952.4880.056026.73°0.69
天王星19.24.0170.7740.046197.86°1.29
海王星30.13.9171.7740.009729.56°1.64
注:*AU,为一种天文单位,地球到太阳之间的距离为一AU。
八颗行星中,一般把水星、金星、地球和火星称为类地行星,它们的共同特点是其主要由石质和铁质构成,半径和质量较小,但密度较高。把木星、土星、天王星和海王星称为类木行星,它们的共同特点是其主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成,石质和铁质只占极小的比例,它们的质量和半径均远大于地球,但密度却较低。作为矮行星的冥王星是特殊的一颗行星。行星离太阳的距离具有规律性,即从离太阳由近到远计算,行星到太阳的距离(用a表示)a=0.4+0.3*2n-2(天文单位)其中n表示由近到远第n个行星(详见上表)地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的自转周期为12小时到一天左右,但水星、金星、冥王星自转周期很长,分别为58.65天、243天和6.387天,多数行星的自转方向和公转方向相同,但金星则相反。除了水星和金星,其它行星都有卫星绕转,构成卫星系。
在太阳系中,现已发现1600多颗彗星,大多数彗星是朝同一方向绕太阳公转,但也有逆向公转的。彗星绕太阳运行中呈现奇特的形状变化。太阳系中还有数量众多的大小流星体,有些流星体是成群的,这些流星群是彗星瓦解的产物。大流星体降落到地面成为陨石。太阳系是银河系的极微小部分,它只是银河系中上千亿个恒星中的一个,它离银河系中心约8.5千秒差距,即不到3万光年。太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动。可见,太阳系不在宇宙中心,也不在银河系中心。太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团小云塌缩而成的,它的寿命约为100亿年呢!
太阳系的分类:
分类:
这些物体的分类是次要的争论。按传统说法,太阳系被分为行星(绕太阳公转的大物体),它们的卫星(如月球,绕行星公转的各种大小的星体),小行星(小型的密集的绕太阳公转的星体)和彗星(小个体的冰质的绕高度偏心轨道公转的星体)。不幸的是,太阳系远比这里提到的复杂:
有几个卫星比冥王星大,并有两个大于水星;
有几个小卫星很有可能是被吸引到的小行星;
彗星有时与小行星进行区别;
Kuiper带物体和别的类似Chiron的物体运行不太符合计算;
地球/月球和冥王星/冥卫一的运动系统有时被认为是“双星系统”。
别的分类是以化学组成为基础的,或以起源假说为基础,这个正在试图以自然规律加以证实,但它们常常由于太多的级别或太多的例外而终止使用。大多数星体是独一无二的;我们当前所理解的是不足以建立清楚的分类的。在随后的几页,我将使用常用的分类。
这九大行星通常按以下几个方法分类:
根据组成:
固态的由石头构成的行星:水星,金星,地球和火星:
固态行星主要由岩石与金属构成,高密度,自转速度慢,固态表面,没有光环,卫星较少。
较大的气态行星:木星,土星,天王星和海王星:
气态行星主要由氢和氦构成,密度低,自转速度快,大气层厚,有光环和很多卫星。
冥王星。
根据大小:
小行星:水星,金星,地球,火星和冥王星。
小行星的直径小于13000公里。
巨行星:木星,土星,天王星和海王星。
巨行星的直径大于48000公里。
水星和冥王星有时被称作次行星(lesserplanets)(不要与次级行星(minorplanets)--小行星的官方命名--相混乱)。
巨行星有时被称为气态行星。
根据相对太阳的位置:
内层行星:水星,金星,地球和火星。
外层行星:木星,土星,天王星,海王星和冥王星。
在火星和木星之间的小行星带组成了区别内层行星和外层行星的标志。
根据相对地球的位置:
地内行星:水星和金星。
离太阳与地球较近。
地内行星看起来的如同地球上看有时不完整的月亮。
地球。
地外行星:火星到冥王星。
离太阳与地球较远。
地外行星看起来通常是完整的,或近乎完整的。
根据历史:
古典行星:水星,金星,火星,木星和土星。
史前即以得知
可用肉眼观测
现代行星:天王星,海王星,冥王星。
近现代所发现
用望远镜观测
地球
未知点:
太阳系是怎样起源的?一般来说是由尘粒与气体的星云压缩形成的,但详情很不清楚。
行星系统如何与其他星系共处?已有了木星般大小的在附近轨道运动的物件的恒星的极好的证据。组成固态行星的条件是什么?看起来地球这样的星体并不是独一无二的,但目前还没有直接证据证明这个或其他。
太阳系的别的地方有生命吗?如果没有的话,为什么地球会特殊呢?
太阳系外有生命吗?智慧生物存在吗?
生命是不是整个宇宙进化时稀少而又不寻常甚至独一无二的事件或者说它是不是可适应的,广泛阔展的,通常都有的?
谜之一:水星如何诞生。太阳系由九大行星其中水星、金星、地球、火星及冥王星,是以岩石为主要成份的“地球型行星”;木星、土星、天王星及海王星,是大量气体包围的“木星型行星”。
最靠近太阳的行星是水星,它是如何诞生的呢?有两种说法:一、由于水星最靠近太阳,科学家认为水星是在原始太阳系星云中的高温区域,由凝固的金属铁及其它富含物质的材料物质堆积而成。二、水星是在巨大的原始行星互相碰撞的时候,由彼此的金属铁融合而成。
太阳系八大之谜
谜之一:水星如何诞生。太阳系由九大行星其中水星、金星、地球、火星及冥王星,是以岩石为主要成份的“地球型行星”;木星、土星、天王星及海王星,是大量气体包围的“木星型行星”。
谜之二:金星为什么灼热?金星的大小和地球最接近,两颗行星的内部构造可能也很相似。但根据探测船和雷达观测,金星是一个灼热的世界,如同炼狱,表面笼罩着二氧化碳的浓厚大气。地表温度高达450摄氏度左右,是地球地表温度的30倍。
由于金星靠近太阳,当太阳能量上升之后,金星上的水化为气体释出到大气中。这时,原本溶于海中的二氧化碳也积存大气中,引发强烈的温室效应,导致地表温度暴增。
谜之三:月球离地球越来越远?月球目前距离地球大约60倍地球半径。但是,由于在地球和月球之间的潮汐力的影响,月球正以每年约3厘米的速度慢离地球远去。另一方面,地球的自转速度也逐渐变慢
也就是说,以前月球比现在更靠近地球,而地球的自转速度比现在更快。证据就在科学家发现的“二枚贝”化石上。二枚贝的成长速度会随着潮汐的涨落而变化,一边成长一边形成树木年轮一样的条纹,条纹数量和宽度依潮湿的大小而异。根据这些条文数量和宽度,科学家发现,大约5亿年前,地球一天之有21小时,1年有410天。
谜之四:真的有火星人吗?1996年8月美国航空太空总署研究小组发表研究成果说火星曾有生命存在,证据是掉落在南极大陆的火星陨石。
研究小组在陨石中的碳酸盐部分检测出有机物,推断远古时代的火星,应该像30多亿年前的地球。那时地球已有生命,因此不能否定火星曾有生命的可能性。
谜之五:木星为什么有大红斑?地球人观测位于木星南半球的大红斑,已经有300多年了。大红斑差不多有两个地球那么大。
大红斑是反时针旋转的高度压云形成的巨大旋涡。它之所以呈现红色,是因为云下层的磷化氢被搬运到上空,受到太阳紫外线照射而转化为磷的缘故。大红斑是如何形成的呢?目前科学家还不清楚。
谜之六:气体卫星为什么有环?木星、土星、天王星、海王星全部有环,各不相同。土星的环又薄又暗,由岩石粒子构成。土星的环又大又亮,有水冰构成。环的成因,有几种不同的说法。其中一种是:过去存在的卫星或彗星被行星的潮汐力破坏,分裂成小碎片,有的碎片进入环绕行星公转的轨道,因而形成了环。
谜之七:冥王星以外有什么?以前有人主张,冥王星以外可能有第十颗行星星。
1992年夏天,科学发现冥王星轨道外面有一颗直径250公里左右新天体接着41颗轨道长半径大于海王星的天体陆续现身。
此外,1950年,天文学家欧特统计了当时已经观测到的周期彗星的轨道,结果发现绝大多数周期彗星都是从距离太阳几万AU(天文单位)的地方全方位飞来,可能有一个呈球壳状包住太阳系的彗星巢。整个彗星巢,叫做“欧特云”。
谜之八:太阳系尽头在哪里?科学家说,太阳会喷出高能量带电粒子,称为“太阳风”。太阳风吹刮的范围一直达到冥王星轨道外面,形成一个巨大的磁气圈,叫做“日圈”。日圈外面有星际风在吹刮,但是太阳风会保护太阳系不受星际风侵袭、并在交界处形成震波面。
日圈的终极境界叫做“日圈顶层”,这就是太阳所支配的最远端,可以把这里视为太阳系的尽头。
至于日圈层顶距离太阳有多乐?它的形状如何?航海家1号和2号已分别飞到距离太阳66AU和51AU的地方,希望日后能够揭开太阳系最远的面貌。
太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统,它的最大范围约可延伸到1光年以外。太阳系的主要成员有:太阳(恒星)、九大行星(包括地球)、无数小行星、众多卫星(包括月亮),还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质.在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,其它天体的总和不到有太阳的0.2%。太阳是中心天体,它的引力控制着整个太阳系,使其它天体绕太阳公转,太阳系中的九大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星)都在接近同一平面的近圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转。
距离
(AU)
半径
(地球)
质量
(地球)
轨道倾角
(度)
轨道
偏心率
倾斜度
密度
(g/cm3)
太阳0109332,800---------1.410
水星0.390.380.0570.20560.1°5.43
金星0.720.950.893.3940.0068177.4°5.25
地球1.01.001.000.0000.016723.45°5.52
火星1.50.530.111.8500.093425.19°3.95
木星5.211.03181.3080.04833.12°1.33
土星9.59.5952.4880.056026.73°0.69
天王星19.24.0170.7740.046197.86°1.29
海王星30.13.9171.7740.009729.56°1.64
冥王星39.50.180.00217.150.2482119.6°2.03
九大行星中,一般把水星、金星、地球和火星称为类地行星,它们的共同特点是其主要由石质和铁质构成,半径和质量较小,但密度较高。把木星、土星、天王星和海王星称为类木行星,它们的共同特点是其主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成,石质和铁质只占极小的比例,它们的质量和半径均远大于地球,但密度却较低。冥王星是特殊的一颗行星。行星离太阳的距离具有规律性,即从离太阳由近到
远计算,行星到太阳的距离(用a表示)a=0.4+0.3*2n-2(天文单位)其中n表示由近到远第n个行星(详见上表)地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的自转周期为12小时到一天左右,但水星、金星、冥王星自转周期很长,分别为58.65天、243天和6.387天,多数行星的自转方向和公转方向相同,但金星则相反。除了水星和金星,其它行星都有卫星绕转,构成卫星系。
在太阳系中,现已发现1600多颗彗星,大多数彗星是朝同一方向绕太阳公转,但也有逆向公转的。彗星绕太阳运行中呈现奇特的形状变化。太阳系中还有数量众多的大小流星体,有些流星体是成群的,这些流星群是彗星瓦解的产物。大流星体降落到地面成为陨石。太阳系是银河系的极微小部分,它只是银河系中上千亿个恒星中的一个,它离银河系中心约8.5千秒差距,即不到3万光年。太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动。可见,太阳系不在宇宙中心,也不在银河系中心。太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团小云塌缩而成的,它的寿命约为100亿年。