太阳系的资料
水星
水星最接近太阳,是太阳系中第二小行星。水星在直径上小于木卫三和土卫六,但它更重。
公转轨道: 距太阳 57,910,000 千米 (0.38 天文单位)
行星直径: 4,880 千米
质量: 3.30e23 千克
在古罗马神话中水星是商业、旅行和偷窃之神,即古希腊神话中的赫耳墨斯,为众神传信的神,或许由于水星在空中移动得快,才使它得到这个名字。
早在公元前3000年的苏美尔时代,人们便发现了水星,古希腊人赋于它两个名字:当它初现于清晨时称为阿波罗,当它闪烁于夜空时称为赫耳墨斯。不过,古希腊天文学家们知道这两个名字实际上指的是同一颗星星,赫拉克赖脱(公元前5世纪之希腊哲学家)甚至认为水星与金星并非环绕地球,而是环绕着太阳在运行。
仅有水手10号探测器于1973年和1974年三次造访水星。它仅仅勘测了水星表面的45%(并且很不幸运,由于水星太靠近太阳,以致于哈博望远镜无法对它进行安全的摄像)。
水星的轨道偏离正圆程度很大,近日点距太阳仅四千六百万千米,远日点却有7千万千米,在轨道的近日点它以十分缓慢的速度按岁差围绕太阳向前运行(岁差:地轴进动引起春分点向西缓慢运行,速度每年0.2",约25800年运行一周,使回归年比恒星年短的现象。分日岁差和行星岁差两种,后者是由行星引力产生的黄道面变动引起的。)在十九世纪,天文学家们对水星的轨道半径进行了非常仔细的观察,但无法运用牛顿力学对此作出适当的解释。存在于实际观察到的值与预告值之间的细微差异是一个次要(每千年相差七分之一度)但困扰了天文学家们数十年的问题。有人认为在靠近水星的轨道上存在着另一颗行星(有时被称作Vulcan,“祝融星”),由此来解释这种差异,结果最终的答案颇有戏剧性:爱因斯坦的广义相对论。在人们接受认可此理论的早期,水星运行的正确预告是一个十分重要的因素。(水星因太阳的引力场而绕其公转,而太阳引力场极其巨大,据广义相对论观点,质量产生引力场,引力场又可看成质量,所以巨引力场可看作质量,产生小引力场,使其公转轨道偏离。类似于电磁波的发散,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,传向远方。--译注)
在1962年前,人们一直认为水星自转一周与公转一周的时间是相同的,从而使面对太阳的那一面恒定不变。这与月球总是以相同的半面朝向地球很相似。但在1965年,通过多普勒雷达的观察发现这种理论是错误的。现在我们已得知水星在公转二周的同时自转三周,水星是太阳系中目前唯一已知的公转周期与自转周期共动比率不是1:1的天体。
水星上的温差是整个太阳系中最大的,温度变化的范围为90开到700开。相比之下,金星的温度略高些,但更为稳定。
水星在许多方面与月球相似,它的表面有许多陨石坑而且十分古老;它也没有板块运动。另一方面,水星的密度比月球大得多,(水星 5.43 克/立方厘米 月球 3.34克/立方厘米)。水星是太阳系中仅次于地球,密度第二大的天体。事实上地球的密度高部分源于万有引力的压缩;或非如此,水星的密度将大于地球,这表明水星的铁质核心比地球的相对要大些,很有可能构成了行星的大部分。因此,相对而言,水星仅有一圈薄薄的硅酸盐地幔和地壳。
巨大的铁质核心半径为1800到1900千米,是水星内部的支配者。而硅酸盐外壳仅有500到600千米厚,至少有一部分核心大概成熔融状。
事实上水星的大气很稀薄,由太阳风带来的被破坏的原子构成。水星温度如此之高,使得这些原子迅速地散逸至太空中,这样与地球和金星稳定的大气相比,水星的大气频繁地被补充更换。
水星的表面表现出巨大的急斜面,有些达到几百千米长,三千米高。有些横处于环形山的外环处,而另一些急斜面的面貌表明他们是受压缩而形成的。据估计,水星表面收缩了大约0.1%(或在星球半径上递减了大约1千米)。
水星上最大的地貌特征之一是Caloris 盆地,直径约为1300千米,人们认为它与月球上最大的盆地Maria相似。如同月球的盆地,Caloris盆地很有可能形成于太阳系早期的大碰撞中,那次碰撞大概同时造成了星球另一面正对盆地处奇特的地形。
除了布满陨石坑的地形,水星也有相对平坦的平原,有些也许是古代火山运动的结果,但另一些大概是陨石所形成的喷出物沉积的结果。
水星有一个小型磁场,磁场强度约为地球的1%。
至今未发现水星有卫星。
通常通过双筒望远镜甚至直接用肉眼便可观察到水星,但它总是十分靠近太阳,在曙暮光中难以看到。Mike Harvey的行星寻找图表指出此时水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由“星光灿烂”这个天象程序作更多更细致的定制。
金星
金星是离太阳第二近,太阳系中第六大行星。在所有行星中,金星的轨道最接近圆,偏差不到1%。
轨道半径: 距太阳 108,200,000 千米 (0.72 天文单位)
行星直径: 12,103.6 千米
质量: 4.869e24 千克
金星 (希腊语: 阿佛洛狄特;巴比伦语: Ishtar)是美和爱的女神,之所以会如此命名,也许是对古代人来说,它是已知行星中最亮的一颗。(也有一些异议,认为金星的命名是因为金星的表面如同女性的外貌。)
金星在史前就已被人所知晓。除了太阳与月亮外,它是最亮的一颗。就像水星,它通常被认为是两个独立的星构成的:晨星叫Eosphorus,晚星叫Hesperus,希腊天文学家更了解这一点。
既然金星是一颗内层行星,从地球用望远镜观察它的话,会发现它有位相变化。伽利略对此现象的观察是赞成哥白尼的有关太阳系的太阳中心说的重要证据。
第一艘访问金星的飞行器是1962年的水手2号。随后,它又陆续被其他飞行器:金星先锋号,苏联尊严7号(第一艘在其他行星上着陆的飞船)、尊严9号(第一次返回金星表面照片[左图])访问(迄今已总共至少20次)。最近,美国轨道飞行器Magellan成功地用雷达产生了金星表面地图。
金星的自转非常不同寻常,一方面它很慢(金星日相当于243个地球日,比金星年稍长一些),另一方面它是倒转的。另外,金星自转周期又与它的轨道周期同步,所以当它与地球达到最近点时,金星朝地球的一面总是固定的。这是不是共鸣效果或只是一个巧合就不得而知了。
金星有时被誉为地球的姐妹星,在有些方面它们非常相像:
-- 金星比地球略微小一些(95%的地球直径,80%的地球质量)。
-- 在相对年轻的表面都有一些环形山口。
-- 它们的密度与化学组成都十分类似。
由于这些相似点,有时认为在它厚厚的云层下面金星可能与地球非常相像,可能有生命的存在。但是不幸的是,许多有关金星的深层次研究表明,在许多方面金星与地球有本质的不同。
金星的大气压力为90个标准大气压(相当于地球海洋深1千米处的压力),大气大多由二氧化碳组成,也有几层由硫酸组成的厚数千米的云层。这些云层挡住了我们对金星表面的观察,使得它看来非常模糊。这稠密的大气也产生了温室效应,使金星表面温度上升400度,超过了740开(总以使铅条熔化)。金星表面自然比水星表面热,虽然金星比水星离太阳要远两倍。
云层顶端有强风,大约每小时350千米,但表面风速却很慢,每小时几千米不到。
地球
地球是距太阳第三颗,也是第五大行星:
轨道半径: 149,600,000 千米 (离太阳1.00 天文单位)
行星直径: 12,756.3 千米
质量: 5.9736e24 千克
地球是唯一一个不是从希腊或罗马神话中得到的名字。Earth一词来自于古英语及日耳曼语。这里当然有许多其他语言的命名。在罗马神话中,地球女神叫Tellus-肥沃的土地(希腊语:Gaia, 大地母亲)
直到16世纪哥白尼时代人们才明白地球只是一颗行星。
地球,当然不需要飞行器即可被观测,然而我们直到二十世纪才有了整个行星的地图。由空间拍到的图片应具有合理的重要性;举例来说,它们大大帮助了气象预报及暴风雨跟踪预报。它们真是与众不同的漂亮啊!
地球由于不同的化学成分与地震性质被分为不同的岩层(深度-千米):
0- 40 地壳
40- 400 Upper mantle - 上地幔
400- 650 Transition region - 过渡区域
650-2700 Lower mantle - 下地幔
2700-2890 D'' layer - D"层
2890-5150 Outer core - 外核
5150-6378 Inner core - 内核
地壳的厚度不同,海洋处较薄,大洲下较厚。内核与地壳为实体;外核与地幔层为流体。不同的层由不连续断面分割开,这由地震数据得到;其中最有名的有数地壳与上地幔间的莫霍面-不连续断面了。
地球的大部分质量集中在地幔,剩下的大部分在地核;我们所居住的只是整体的一个小部分(下列数值×10e24千克):
大气 = 0.0000051
海洋 = 0.0014
地壳 = 0.026
地幔 = 4.043
外地核 = 1.835
内地核 = 0.09675
地核可能大多由铁构成(或镍/铁),虽然也有可能是一些较轻的物质。地核中心的温度可能高达7500K,比太阳表面还热;下地幔可能由硅,镁,氧和一些铁,钙,铝构成;上地幔大多由olivene,pyroxene(铁/镁硅酸盐),钙,铝构成。我们知道这些金属都来自于地震;上地幔的样本到达了地表,就像火山喷出岩浆,但地球的大部分还是难以接近的。地壳主要由石英(硅的氧化物)和类长石的其他硅酸盐构成。就整体看,地球的化学元素组成为:
34.6% 铁
29.5% 氧
15.2% 硅
12.7% 镁
2.4% 镍
1.9% 硫
0.05% 钛
地球是太阳系中密度最大的星体。
其他的类地行星可能也有相似的结构与物质组成,当然也有一些区别:月球至少有一个小内核;水星有一个超大内核(相当于它的直径);火星与月球的地幔要厚得多;月球与水星可能没有由不同化学元素构成的地壳;地球可能是唯一一颗有内核与外核的类地行星。值得注意的是,我们的有关行星内部构造的理论只是适用于地球。
不像其他类地行星,地球的地壳由几个实体板块构成,各自在热地幔上漂浮。理论上称它为板块说。它被描绘为具有两个过程:扩大和缩小。扩大发生在两个板块互相远离,下面涌上来的岩浆形成新地壳时。缩小发生在两个板块相互碰撞,其中一个的边缘部份伸入了另一个的下面,在炽热的地幔中受热而被破坏。在板块分界处有许多断层(比如加利福尼亚的San Andreas断层),大洲板块间也有碰撞(如印度洋板块与亚欧板块)。目前有八大板块:
北美洲板块 - 北美洲,西北大西洋及格陵兰岛
南美洲板块 - 南美洲及西南大西洋
南极洲板块 - 南极洲及沿海
亚欧板块 - 东北大西洋,欧洲及除印度外的亚洲
非洲板块 - 非洲,东南大西洋及西印度洋
印度与澳洲板块 - 印度,澳大利亚,新西兰及大部分印度洋
Nazca板块 - 东太平洋及毗连南美部分地区
太平洋板块 - 大部分太平洋(及加利福尼亚南岸)
还有超过廿个小板块,如阿拉伯,菲律宾板块。地震经常在这些板块交界处发生。绘成图使得更容易地看清板块边界。
地球的表面十分年轻。在50亿年的短周期中(天文学标准),不断重复着侵蚀与构造的过程,地球的大部分表面被一次又一次地形成和破坏,这样一来,除去了大部分原始的地理痕迹(比如星体撞击产生的火山口)。这样一来,地球上早期历史都被清除了。地球至今已存在了45到46亿年,但已知的最古老的石头只有40亿年,连超过30亿年的石头都屈指可数。最早的生物化石则小于39亿年。没有任何确定的记录表明生命真正开始的时刻。
71%的地球表面为水所覆盖。地球是行星中唯一一颗能在表面存在有液态水(虽然在土卫六的表面存在有液态乙烷与甲烷,木卫二的地下有液态水)。我们知道,液态水是生命存在的重要条件。海洋的热容量也是保持地球气温相对稳定的重要条件。液态水也造成了地表侵蚀及大洲气候的多样化,目前这是在太阳系中独一无二的过程(很早以前,火星上也许也有这种情况)。
地球的大气由77%的氮,21%氧,微量的氩、二氧化碳和水组成。地球初步形成时,大气中可能存在大量的二氧化碳,但是几乎都被组合成了碳酸盐岩石,少部分溶入了海洋或给活着的植物消耗了。现在板块构造与生物活动维持了大气中二氧化碳到其他场所再返回的不停流动。大气中稳定存在的少量二氧化碳通过温室效应对维持地表气温有极其深远的重要性。温室效应使平均表面气温提高了35摄氏度(从冻人的-21℃升到了适人的14℃);没有它海洋将会结冰,而生命将不可能存在。
丰富的氧气的存在从化学观点看是很值得注意的。氧气是很活泼的气体,一般环境下易和其他物质快速结合。地球大气中的氧的产生和维持由生物活动完成。没有生命就没有充足的氧气。
地球与月球的交互作用使地球的自转每世纪减缓了2毫秒。当前的调查显示出大约在9亿年前,一年有481天又18小时。
火星
火星为距太阳第四远,也是太阳系中第七大行星:
公转轨道: 离太阳227,940,000 千米 (1.52 天文单位)
行星直径: 6,794 千米
质量: 6.4219e23 千克
火星(希腊语: 阿瑞斯)被称为战神。这或许是由于它鲜红的颜色而得来的;火星有时被称为“红色行生”。(趣记:在希腊人之前,古罗马人曾把火星人微言轻农耕之神来供奉。而好侵略扩张的希腊人却把火星作为战争的象征)而三月份的名字也是得自于火星。
火星在史前时代就已经为人类所知。由于它被认为是太阳系中人类最好的住所(除地球外),它受到科幻小说家们的喜爱。但可惜的是那条著名的被Lowell“看见”的“运河”以及其他一些什么的,都只是如Barsoomian公主们一样是虚构的。
第一次对火星的探测是由水手4号飞行器在1965年进行的。人们接连又作了几次尝试,包括1976年的两艘海盗号飞行器。此后,经过长达20年的间隙,在1997年的七月四日,火星探路者号终于成功地登上火星。
火星的轨道是显著的椭圆形。因此,在接受太阳照射的地方,近日点和远日点之间的温差将近30摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K(-55℃,-67华氏度),但却具有从冬天的140K(-133℃,-207华氏度)到夏日白天的将近300K(27℃,80华氏度)的跨度。尽管火星比地球小得多,但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。
除地球,火星是具有最多各种有趣地形的固态表面行星。其中不乏一些壮观的地形:
- 奥林匹斯山脉: 它在地表上的高度有24千米(78000英尺),是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过500千米,并由一座高达6千米(20000英尺)的悬崖环绕着;
- Tharsis: 火星表面的一个巨大凸起,有大约4000千米宽,10千米高;
- Valles Marineris: 深2至7千米,长为4000千米的峡谷群;
- Hellas Planitia: 处于南半球,6000多米深,直径为2000千米的冲击环形山。
火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。
在火星的南半球,有着与月球上相似的曲型的环状高地。相反的,它的北半球大多由新近形成的低平的平原组成。这些平原的形成过程十分复杂。南北边界上出现几千米的巨大高度变化。形成南北地势巨大差异以及边界地区高度剧变的原因还不得而知(有人推测这是由于火星外层物增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的)。最近,一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。这个疑点将由“火星全球勘测员”来解决。
火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成;外包一层熔岩,它比地球的地幔更稠些;最外层是一层薄薄的外壳。相对于其他固态行星而言,火星的密度较低,这表明,火星核中的铁(镁和硫化铁)可能含带较多的硫。
如同水星和月球,火星也缺乏活跃的板块运动;没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。由于没有横向的移动,在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。再加之地面的轻微引力,造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是,人们却未发现火山最近有过活动的迹象。虽然,火星可能曾发生过很多火山运动,可它看来从未有过任何板块运动。
火星上曾有过洪水,地面上也有一些小河道,十分清楚地证明了许多地方曾受到侵蚀。在过去,火星表面存在过干净的水,甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间,而且据估计距今也有大约四十亿年了。(Valles Marneris不是由流水通过而形成的。它是由于外壳的伸展和撞击,伴随着Tharsis凸起而生成的)。
在火星的早期,它与地球十分相似。像地球一样,火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动,火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中,从而无法产生意义重大的温室效应。因此,即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置,火星表面的温度仍比地球上的冷得多。
火星的那层薄薄的大气主要是由余留下的二氧化碳(95.3%)加上氮气(2.7%)、氩气(1.6%)和微量的氧气(0.15%)和水汽(0.03%)组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴(比地球上的1%还小),但它随着高度的变化而变化,在盆地的最深处可高达9毫巴,而在Olympus Mons的顶端却只有1毫巴。但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应,但那些仅能提高其表面5K的温度,比我们所知道的金星和地球的少得多。
火星的两极永久地被固态二氧化碳(干冰)覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的,它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天,二氧化碳完全升华,留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过,所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层。这种现象的原因还不知道,但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的。或许在火星表面下较深处也有水存在。这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化使火星的气压改变了25%左右(由海盗号测量出)。
但是最近通过哈博望远镜的观察却表明海盗号当时勘测时的环境并非是典型的情况。火星的大气现在似乎比海盗号勘测出的更冷、更干了(详细情况请看来自STScI站点)。
海盗号尝试过作实验去决定火星上是否有生命,结果是否定的。但乐观派们指出,只有两个小样本是合格的,并且又并非来自最好的地方。以后的火星探索者们将继续更多的实验。
火星的卫星
火星有两个小型的近地面卫星。
卫星 距离(千米) 半径(千米) 质量(千克) 发现者 发现日期
火卫一 9000 11 1.08e16 Hall 1877
火卫二 23000 6 1.80e15 Hall 1877
木星
木星是离太阳第五颗行星,而且是最大的一颗,比所有其他的行星的合质量大2倍(地球的318倍)。
公转轨道: 距太阳 778,330,000 千米 (5.20 天文单位)
行星直径: 142,984 千米 (赤道)
质量: 1.900e27 千克
木星(a.k.a. Jove; 希腊人称之为 宙斯)是上帝之王,奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护人,它是Cronus(土星)的儿子。
木星是天空中第四亮的物体(次于太阳,月球和金星;有时候火星更亮一些),早在史前木星就已被人类所知晓。根据伽利略1610年对木星四颗卫星:木卫一,木卫二,木卫三和木卫四(现常被称作伽利略卫星)的观察,它们是不以地球为中心运转的第一个发现,也是赞同哥白尼的日心说的有关行星运动的主要依据;由于伽利略直言不讳地支持哥白尼的理论而被宗教裁判所逮捕,并被强迫放弃自己的信仰,关在监狱中度过了余生。
木星在1973年被先锋10号首次拜访,后来又陆续被先锋11号,旅行者1号,旅行者2号和Ulysses号考查。目前,伽利略号飞行器正在环绕木星运行,并将在以后的两年中不断发回它的有关数据。
气态行星没有实体表面,它们的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大(我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径)。我们所看到的通常是大气中云层的顶端,压强比1个大气压略高。
木星由90%的氢和10%的氦(原子数之比, 75/25%的质量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。土星有一个类似的组成,但天王星与海王星的组成中,氢和氦的量就少一些了。
木星可能有一个石质的内核,相当于10-15个地球的质量。
内核上则是大部分的行星物质集结地,以液态金属氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿巴压强下才存在,木星内部就是这种环境(土星也是)。液态金属氢由离子化的质子与电子组成(类似于太阳的内部,不过温度低多了)。在木星内部的温度压强下,氢气是液态的,而非气态,这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的“冰”。
最外层主要由普通的氢气与氦气分子组成,它们在内部是液体,而在较外部则气体化了,我们所能看到的就是这深邃的一层的较高处。水、二氧化碳、甲烷及其他一些简单气体分子在此处也有一点儿。
云层的三个明显分层中被认为存在着氨冰,铵水硫化物和冰水混合物。然而,来自伽利略号的证明的初步结果表明云层中这些物质极其稀少(一个仪器看来已检测了最外层,另一个同时可能已检测了第二外层)。但这次证明的地表位置十分不同寻常(左图)--基于地球的望远镜观察及更多的来自伽利略号轨道飞船的最近观察提示这次证明所选的区域很可能是那时候木星表面最温暖又是云层最少的地区。
木星和其他气态行星表面有高速飓风,并被限制在狭小的纬度范围内,在连近纬度的风吹的方向又与其相反。这些带中轻微的化学成分与温度变化造成了多彩的地表带,支配着行星的外貌。光亮的表面带被称作区(zones),暗的叫作带(belts)。这些木星上的带子很早就被人们知道了,但带子边界地带的漩涡则由旅行者号飞船第一次发现。伽利略号飞船发回的数据表明表面风速比预料的快得多(大于400英里每小时),并延伸到根所能观察到的一样深的地方,大约向内延伸有数千千米。木星的大气层也被发现相当紊乱,这表明由于它内部的热量使得飓风在大部分急速运动,不像地球只从太阳处获取热量。
木星表面云层的多彩可能是由大气中化学成分的微妙差异及其作用造成的,可能其中混入了硫的混合物,造就了五彩缤纷的视觉效果,但是其详情仍无法知晓。
色彩的变化与云层的高度有关:最低处为蓝色,跟着是棕色与白色,最高处为红色。我们通过高处云层的洞才能看到低处的云层。
木星表面的大红斑早在300年前就被地球上的观察所知晓(这个发现常归功于卡西尼,或是17世纪的Robert Hooke)。大红斑是个长25,000千米,跨度12,000千米的椭圆,总以容纳两个地球。其他较小一些的斑点也已被看到了数十年了。红外线的观察加上对它自转趋势的推导显示大红斑是一个高压区,那里的云层顶端比周围地区特别高,也特别冷。类似的情况在土星和海王星上也有。目前还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间。
木星向外辐射能量,比起从太阳处收到的来说要多。木星内部很热:内核处可能高达20,000开。该热量的产量是由开尔文-赫尔姆霍兹原理生成的(行星的慢速重力压缩)。(木星并不是像太阳那样由核反应产生能量,它太小因而内部温度不够引起核反应的条件。)这些内部产生的热量可能很大地引发了木星液体层的对流,并引起了我们所见到的云顶的复杂移动过程。土星与海王星在这方面与木星类似,奇怪的是,天王星则不。
木星与气态行星所能达到的最大直径一致。如果组成又有所增加,它将因重力而被压缩,使得全球半径只稍微增加一点儿。一颗恒星变大只能是因为内部的热源(核能)关系,但木星要变成恒星的话,质量起码要再变大80倍。
木星有一个巨型磁场,比地球的大得多,磁层向外延伸超过6.5e7千米(超过了土星的轨道!)。(小记:木星的磁层并非球状,它只是朝太阳的方向延伸。)这样一来木星的卫星便始终处在木星的磁层中,由此产生的一些情况在木卫一上有了部分解释。不幸的是,对于未来太空行走者及全身心投入旅行者号和伽利略号设计的专家来说,木星的磁场在附近的环境捕获的高能量粒子将是一个大障碍。这类“辐射”类似于,不过大大强烈于,地球的电离层带的情况。它将马上对未受保护的人类产生致命的影响。
伽利略号号飞行器对木星大气的探测发现在木星光环和最外层大气层之间另存在了一个强辐射带,大致相当于电离层辐射带的十倍强。惊人的是,新发现的带中含有来自不知何方的高能量氦离子。
木星有一个同土星般的光环,不过又小又微弱。它们的发现纯属意料之外,只是由于两个旅行者1号的科学家一再坚持航行10亿千米后,应该去看一下是否有光环存在。其他人都认为发现光环的可能性为零,但事实上它们是存在的。这两个科学家想出的真是一条妙计啊。它们后来被地面上的望远镜拍?/ca>
太阳系
在远古的时候,人们就注意到天上许多星星的相对位置是恒定不变的。但有5颗亮星却在众星之间不断地移动。因此人们把“动”的星星称为“行星”,“不动”的星星称为“恒星”,并给行星各自起了名字,即:水星、金星、火星、木星和土星。其中水星也称辰星,它最靠近太阳,不超过一辰(30度)。金星又叫太白星或启明星、长庚星。它光彩夺目,是全天最亮的星;火星又称“荧惑”,因它的火红颜色而得名;木星也称岁星,它大约12年运行一周天,每年差不多行经一次(全天分成十二次),古代用它来纪年;土星也称镇星或填星,因为它大约28年运行一周天,一年镇守一宿(中国古代把全天分成二十八宿)。这就是人们肉眼能看见的五大行星,中国古代统称它们为“五星”,再加上太阳、月亮总称为“七曜”。
近两个世纪以来,天文学家又发现了3颗大行星(天王星、海王星和冥王星)。这样,包括地球在内的9颗行星就构成了一个围绕太阳旋转的行星系统。离太阳最近的行星是水星,以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。除了水星和金星之外,所有的行星都有卫星。在火星和木星之间存在着数十万颗大小不等、形状各异的小行星,天文学家把这个区域称为小行星带。此外,太阳系中还有许许多多的彗星、流星以及稀薄的微尘粒和气体等。
太阳质量占太阳系总质量的99.8%,它以自己强大的引力将太阳系里的所有天体牢牢地吸引在它的周围,使它们不离不散、井然有序地绕自己旋转。同时,太阳又作为一颗普通恒星,带领它的成员,万古不息地绕银河系的中心运动。
...
太 阳
清晨,当你站在茫茫大海的岸边或登上五岳之首的泰山,眺望东方冉冉升起的一轮红日时,一种蓬勃向上的激情会从心底油然而生。人们热爱太阳,崇拜太阳,赞美太阳,把太阳看作是光明和生命的象征。
太阳在人类生活中是如此的重要,以致人们一直对它顶礼膜拜。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。印度人认为,当第一道阳光照射到恒河时,世界才开始有了万物。而在希腊神话中,太阳神被称为“阿波罗”。他是天神宙斯(Zeus)的儿子,他高大英俊,多才多艺,同时还是光明之神、医药之神、文艺之神、音乐之神、预言之神。他右手握着七弦琴,左手托着象征太阳的金球。
太阳处于太阳系的中心,是太阳系的主宰。它的质量占太阳系总质量的99.865%,是太阳系所有行星质量总和的745倍。所以,她有足够强大的吸引力,带领它大大小小的家族成员围着自己不停地旋转。
太阳是我们唯一能观测到表面细节的恒星。我们直接观测到的是太阳的大气层,它从里向外分为光球、色球和日冕三层。虽然就总体而言,太阳是一个稳定、平衡、发光的气体球,但它的大气层却处于局部的激烈运动之中。如:黑子群的出没,日珥的变化,耀斑的爆发等等。太阳活动现象的发生与太阳磁场密切相关。太阳周围的空间也充满从太阳喷射出来的剧烈运动着的气体和磁场。
2016年1月20日,美国科学家宣布,在太阳发现一颗未为人知绰号"第9大行星"的巨型行星。《天文学杂志》研究员巴蒂金(KonstantinBatygin)和布朗(MikeBrown)表示,他们通过数学模型和电脑模拟发现这颗行星,虽然没有直接观察到。该星体质量约是地球的10倍,轨道与太阳平均距离比海王星的远20倍,这颗新行星绕太阳运行一周需时1万至2万年。这行星质量约是冥王星的5千倍,科学家认为这颗行星属气态,类似天王星和海王星,将是真正的第9大行星。
太阳系是银河系的一部分。银河系是一个棒旋星系,直径十万光年,包括一千亿到四千亿恒星。太阳是银河系较典型的恒星,离星系中心大约2.5-2.8万光年。太阳系移动速度约220㎞/s,2.26亿年转一圈。
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。
轨道环绕太阳的天体被分为三类:行星、矮行星和太阳系小天体。
行星是环绕太阳且质量够大的天体。
这类天体能称为大行星的天体有8个:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
在这个家族中,离太阳最近的行星是水星,向外依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它们当中,肉眼能看到的只有五颗,对这五颗星,各国命名不同,我国古代有五行学说,因此便用金、木、水、火、土这五行来分别把它们命名为金星、木星、水星、火星和土星,这并不是因为水星上有水,木星上有树木才这样称呼的。而欧洲呢,则是用罗马神话人物的名字来称呼它们。近代发现的三颗远日行星,西方按照以神话人物名字命名的传统,以天空之神、海洋之神和冥土之神的名称来称呼它们,在中文里便相应译为天王星、海王星和冥王星。
九大行星与太阳按体积由大到小排序为太阳、木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星、冥王星。它们按质量、大小、化学组成以及和太阳之间的距离等标准,大致可以分为三类:类地行星〈水星、金星、地球、火星〉;巨行星〈木星、土星〉;远日行星〈天王星、海王星、冥王星〉。它们在公转时有共面性、同向性、近圆性的特征。在火星与木星之间存在着数十万颗大小不等,形状各异的小行星,天文学把这个区域称为小行星带。除此以外,太阳系还包括许许多多的彗星和无以计数的天外来客——流星。
太阳系资料
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。
你可以把整个太阳系想象成一个缩小一亿倍的模型,此时地球直径大概只有1.3公分长,还没有一个1元硬币大,而月球的公转半径则有30公分长,它们距离直径1.5公尺的太阳有150公尺远;像哈蜜瓜大小的木星距太阳750公尺远;橘子大小的土星距太阳1.5公里远;柠檬大小的天王星和海王星则分别在3公里及4.5公里远处......在这个模型中,人的大小就像是个原子,而离太阳系最近的恒星则在4万公里之外!在2003年的8月26日,美国NASA将向太空这发射一颗耗资12亿美元的新一代红外线天文望远镜,寻找一颗被称做灭绝地球的“复仇女神”的太阳伴星。
1846年,天文学家注意到天王星以一种与牛顿第一定律相矛盾的规律偏离正常轨道“摆动”,这意味着科学家们只有两种选择∶要么重写牛顿的物理定律,要么“发明”一颗新的行星来解释这种奇怪的重力拖曳现象,结果天文学家们发现了“海王星”的存在。今天,科学家们又遇到了相同的难题,研究彗星轨道长达20年之久的美国路易斯安那大学的数名天文学家发现,一些经过太阳系的彗星轨道也存在“重力影响”现象,这种异常现象只能用一种理由来解释∶那就是在太阳系边缘,还存在着一颗以前从未被科学家们所知的太阳伴星或行星。
有科学家提出惊人假设,在我们太阳系边缘的黑暗地带,存在着一颗以前从未为世人所知的太阳伴星——褐矮星,也就是在我们的太阳系内拥有两颗恒星∶一颗是太阳,另一颗就是这颗仍未被现有太空望远镜探测到的褐矮星——它跟太阳互相绕着彼此旋转。
美国科学家于2002年发现了一个类似星球的新物体。其位置在冥王星外5亿公里的地方。它正围绕太阳旋转,每288年转一圈。 这个新发现物体的直径约1280公里,为地球直径的十分之一,是自72年前发现冥王星以来太阳系的最大发现。
这个新物体是美国加利福尼亚理工大学研究人员布朗及其同事特鲁希略在2002年6月4日发现的。其大小是所有小行星的总和。
此星体是用加利福尼亚帕洛玛天文台的望远镜发现的,后来又用哈勃太空望远镜对进行了研究。天文学家将这个新物体暂时取名"夸欧尔",编号为"2002 L
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基础知识
太阳系由太阳、九大行星、66颗行星的卫星,大量的小星体(彗星及小行星),行星际间的介质。
太阳系内层包含太阳,水星,金星,地球,火星;外层的行星为木星,土星,天王星,海王星和冥王星。
这些行星都以太阳为中心以椭圆轨道公转,虽然除了水星和冥王星的十分接近于圆。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);除金星和天王星外自转方向也如此。
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(lesser planets)(不要与次级行星(minor planets)--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?
太阳系的形成过程
太阳系的形成和太阳自身演化密不可分,太阳的形成要经历三个时期五个过程,即星云时期、变星时期和主序星时期,五个过程是冷凝收缩过程、快引力收缩过程、慢引力收缩过程、耀变过程和氢燃烧过程,而行星的形成仅仅是太阳演化过程中的副产品,也就是太阳演化到某个阶段才形成了行星和卫星等天体。这是个非常复杂的演化过程,既有规律性,又有特殊性,还有偶然性,本文只略述太阳系的形成过程,不作理论推导和复杂的数学计算,只给出计算的结果。
星云时期(包括冷凝收缩过程和快引力收缩过程)太阳系是银河系的一部分,距银心2.5万光年,在猎户旋臂附近,太阳带领她的大家族以250公里/秒的速度绕银河中心旋转,周期约2亿年,50亿年之前若干亿年太阳系原始星云就在这个位置上。她是巨大的银河系原始气体云团(即星际云)冷缩断裂后分离出来的一小块星云,有初始速度和一定温度(不是高温),星云直径约3000天文单位,其实星云没有明显的边界,是个弥漫的氢气团,密度很低,约10.17克/厘米3,星云质量是太阳质量的1.5——2倍,温度在300K以下,有自转,但很慢,几乎和公转同步,星云主要成分是氢,占71%,其次是氦占27%,其它各种元素占2%,这里面包括从超新星爆发飞来的重元素和金属物质,还有挥发性物质和尘埃等。太阳系原始星云绕银河系中心运转,一开始就有角动量,在冷凝收缩过程中自转加快,就使自转不再与公转同步,又由于星云内侧和外侧到银心距离不等,在绕银心做开普勒运动时形成速度梯度,里快外慢,出现较差转动,星云在银心的潮汐力作用下发生湍动,并形成大大小小的涡流,各个涡流之间相互碰撞和兼并,又形成大的涡旋,最后形成一个更大的中心旋涡,由于星云继续缓慢的冷凝收缩,旋涡自转速度逐渐加快,大量物质开始向旋涡中心汇聚,致使中心区物质密度增大,引力增强,形成中心引力区,于是物质又在引力作用下加快向中心旋落,星云的冷凝收缩逐渐被引力收缩所代替,这时星云已由原来的3000天文单位缩至70天文单位,大约经过几十亿年的时间,其间星云体温度下降到几十K,物质损失较大,部分物质散逸到宇宙空间。
随着星云中心引力区的增强,加快了物质向中心旋落,形成了星云坍缩,进入快引力收缩过程。在星云内部物质从四面八方沿着涡旋方向迅速向中心下落,形成粗细不同的螺旋线式的物质流,星云也逐渐拉向扁平,形成阔边帽式的园盘,螺线状的物质流逐渐演变成四条旋臂,只要角动量不足就不会形成圆环,只能形成旋臂。从正面看犹如缩小的银河系,成旋涡结构,从侧面看类似NGC4594天体(M104),在平行总角动量轴的方向上收缩不受限制,坍缩迅速,增加的引力势能转变为物质的内能,而在赤道平面上收缩受到限制,这是因为受到离心加速度的作用削弱了引力,使收缩缓慢,才形成中央凸起四周扁平的带有旋臂的园盘,从总体看星云仍在继续收缩,角动量仍然向旋臂和中心区转移,当内旋臂收缩到距中心5.2天文单位时,转速逐渐达到13.1公里/秒,自转产生的离心力和中心区的引力相平衡,旋臂就停留在这一位置而不再收缩,但中心区的物质继续快速收缩,中心区与旋臂发生断裂,中心区继续收缩形成原太阳,占星云总质量的99.8%,而四条旋臂的质量还不到0.2%,此时原太阳对旋臂仍有很强的引力作用,同样旋臂也对原太阳有牵制作用,原太阳的自转受到滞后作用,转速渐渐减慢下来,把原太阳的角动量又转移到旋臂上,这时旋臂上物质只要角动量不足还会继续向中心旋落,但到达内旋臂处就不能再落下去了,因此内旋臂物质积累越来越多,而外旋臂物质相对减少了。当四条旋臂逐个达到开普勒轨道速度就演变成四道园环,园环位置按提丢斯—彼得定则分布,分别在木、土、天、海轨道位置上,它们的角动量占星云总角动量的99.5%,这就是太阳系角动量分布奇特的原因。以此种方式形成的拉普拉斯环不存在所需角动量不足的困难。 中心区坍缩成原太阳,物质密度增大,分子间相互碰撞频繁,产生的内部压强逐渐增大,使核心处物质挤压在一起形成星核,并释放大量能量,中心温度升高,增加的热能通过对流方式向外传播,星体呈现微微放热状态,整个星云体类似猎户座KL红外源区一样的天体。星云时期的快引力收缩过程历时很短,大约几千年,我们常说太阳有50亿年的历史,大概就从这时算起吧。
变星时期(包括慢引力收缩过程和耀变过程):星云形成四道园环后,绝大部分质量都集中在中心区百分之一天文单位范围内,物质密度大增,分子间相互碰撞更加频繁,温度升高,压强增大。当内部辐射压和自吸引力接近相等时出现准流体平衡,星体不再收缩或者仅有微小脉动收缩,太阳的雏型基本形成,中心是快速旋转的坚实星核,核外是辐射区,再往外到表面是对流层,原太阳逐渐转入慢引力收缩过程。
原太阳内部物质运动非常复杂,因物质是气态流体,与刚体大不一样,在自转中出现了许多复杂的运动状态,因惯性离心力的作用赤道物质有拉向扁平的趋势,两极处物质必向赤道方向流动,极处物质减少了,但引力的作用是维持球形水准面,所以也必有物质向两极处流去,以补充那里的物质不足,于是在赤道两侧形成旋转方向不同的涡流,并随物质流动渐渐靠近赤道,这就是有名的蝴蝶图,这种状态直保持到现在,如太阳黑子运动。随物质对流和自转相互作用,角动量向赤道转移,从而形成星体的较差自转。核心处高密高压和高温不断增加,扰乱了热平衡梯度,通过混合长把动能和热量向外传输,温度较低的物质向下沉,形成对流,并发展为从内到外的湍流。当中心温度上升到2000K时,氢不能保持分子状态,而变成原子,并吸收大量热能,促使压力骤降,抵不住引力,中心区崩陷为体积更小密度更大的内核,并产生强烈的射电辐射,这些能量辐射可从星体稀薄处穿过而到达星体表面,因而可形成一些亮条,这就是H——H式天体。
星体内部不仅有高速运动分子产生的热能,还有原子级释放的电磁能,核心温度更高,星体自转虽然减慢下来,但星核还是快速自旋,核区附近的等离子体也随之快速旋转,星体磁场产生了,磁力线从两极附近穿出,星体这时产生了射电辐射,而内部热能不断传送到表面,表面温度可达1000K,并放射红光,这种能量传递时起时伏,表面温度也就忽高忽低,表现的星等就是忽大忽小的变化。有时能量积累到一定程度还会发生猛烈地喷发,抛出物质,在几天之内星等可上升5、6个等级,这个时期相当于金牛T型变星期或者类似鲸鱼座UV型耀星期,即为耀变过程。
原太阳中心区的温度逐渐升高,当达到80万K时,氢被点燃发生核聚变,首先是氢和氘聚变为一个氦核,产生光子并释放大量核能,突然猛增千百倍能量,必将产生猛烈地喷发,星体亮度也就突然增亮好多倍,这就是耀星或新星爆发,原太阳进入耀变过程,在这期间内发生过多次猛烈地喷发,释放大量能量和抛射物质,并带走一部分角动量,比较大的喷发有四次。因太阳质量不算太大,就没有更大的全面爆发,仅仅是局部喷发而已。
喷发是从星体内部核反应区开始的,那里的星核自转非常快,可达每秒数百公里。物质具有极高的能量,因此喷出物高温高速,第一次喷出物的质量约是太阳质量的百万分之三,温度一万多度,喷出速度高达每秒616.5公里,呈熔融半流体状态,高速自旋,在飞离原太阳过程中边降温边减速,当它到达目前金星轨道处速度刚好与开普勒轨道速度同步,便留在轨道上绕原太阳运转。仅过几十年,原太阳又发生第二次喷发,喷出物比前次略多些,仍是高温熔融状态,高速自旋,初速度比前次略大,当它进入到现今的地球轨道处便绕原太阳运行。又过数百年,原太阳又发生第三次喷发,这时的星核温度进一步增高,达300万度,发生氘、锂、铍、硼等核反应,释放能量更大,喷出物质没有前两次多,但初速度却大些,其中最大的一个团块进入到现今的火星轨道上,更多的碎块遍布在木星和火星轨道之间,经过三次喷发,原太阳处于暂时休顿状态,持续几千年,但星体中心温度仍在继续升高,当达到700万度时发生四氢聚变氦的质子——质子反应,释放大量光子和能量,原太阳发生第四次猛烈喷发,这次喷发物是太阳质量的千万分之二,初速度比前三次都大,因此飞出更远,其中一块较大的喷出物撞击在天王星边缘,溅起的物质碎块抵达海王星轨道处,更多的碎块遍布太阳系空间,有的飞出海王星的外侧。这时原太阳表面温度上升到数千度,放热发光。一个光芒四射的恒星即将诞生。原太阳在变星时期大约有4亿年。
主序星时期(包括氢燃烧过程和未发生的氦燃烧过程):原太阳经过几次耀变逐渐趋于稳定状态,进入氢燃烧过程,释放核能,星核中心核反应区温度可达1500万度,核反应出现碳氮循环反应,但大量的还是质子——质子反应,核中心密度达160克/厘米3,中心压力3.4×1016帕,抵住星体的引力收缩,达到新的热平衡梯度,不再发生喷发现象,进入相对稳定期。这时星体表面温度达5770K,成为G型星,太阳辐射主要是电磁辐射和带电粒子流,外层大气不断发射的稳定粒子流——即太阳风,驱散星周物质,使太阳更加明朗了,成为一颗年轻的主序星。太阳在主序星期已有46亿年了。太阳活动仍在继续中,表现为11年一个周期,说明太阳还在继续演化中。当太阳中心温度达到1亿度,氦核聚变为碳核和氧核反应,进入氦燃烧过程。
类木行星和规则卫星的形成:原始星云在快引力收缩过程形成的四道园环,恰在海、天、土、木四颗类木行星的轨道上,环内物质受中心天体的引力作用有向内运动的趋势,还受惯性离心力作用有向外运动的趋势,同时还有开普勒较差转动的影响,必造成环物质形成大大小小的涡流,并相互碰撞和兼并,由小涡流变成大漩涡,最后形成一个带有若干条旋臂(至少有四条大旋臂)的大旋涡和孤立的小漩涡,物质向漩涡中心汇聚,形成中心引力区,加快了引力收缩,自转速度更快了,惯性离心力也就更大了,当离心力和中心体引力平衡时,星体就不再收缩,旋臂的旋转速度达到开普勒轨道速度时就演变成卫星园环,形成阔边帽式的天体,又经过引力吸积,清除行星轨道环上的物质,逐渐演变成原行星。 原始星云密度是梯度分布,越往里密度越大,外部密度小,还因部分物质向内转移,所以外侧两道环形成的两颗行星质量就小,这就是海王星和天王星,内侧两道环形成的两颗行星质量就大,这就是土星和木星,各行星内部都有坚实的星核,温度高达数千度,最高可达3万度,中心压力为1012帕以上,但还不够点燃氢的条件,没有发生核聚变反应,产能机制仍然是引力势能转变而来的热能和释放原子级的电磁能,星核的高速旋转形成磁场,内部热能通过对流传送到星体表面,因此类木行星都有放热现象和强度不同的射电辐射。木星的大红斑便是内部热能向外传输过程中形成的涡流,类木行星表面温度都很低,呈液态状,因星体是在收缩过程中形成的,为保持角动量守恒,自转就快一些。
中心体形成行星之后,周围的卫星园环在远离洛希极限处只要达到洛希密度都可以形成卫星,孤立的小漩涡也能形成小卫星,这样的卫星都是规则卫星,但在洛希极限附近及内侧受本星体的潮汐作用,不会形成卫星,只能以环的形式存在,因此四颗类木行星最初都有一个庞大壮观的光环。
类地行星、月球和冥王星等的形成:原太阳在耀变过程有四次猛烈地喷发,高温熔融半流体状的喷出物在进入金星、地球和火星轨道处绕原太阳旋转,成为原行星。在金星轨道的原行星质量约为5.2×1027克,半径6165公里,自转周期2.72小时,自转线速度为3.95公里/秒,由于原星体是从高温熔融状态凝固而成,所以星体成粘稠状,粘滞系数很大,这时星体内部还没有发生分异作用,在高速自旋中受惯性离心力的作用将星体拉成长球形,同时在原太阳引力的长期摄动下,长球形又逐渐变成一端大一端小的纺锤形,随时间推移,纺锤形被拉开形成两颗姊妹星,一大一小,互相绕着转。根据角动量守恒原理,二星距离逐渐增大,绕转速度就变慢,当二星相距60万公里时,它们绕质心的自转几乎和绕太阳的公转同步。当二星距离接近61.6万公里时,小星绕到大星的内侧(即靠近原太阳这边),太阳对小星的引力等于两颗姐妹星之间的引力,小星就不再转到大星的外侧了,而是二星共同绕原太阳公转,这时二星自转周期与公转周期相等。但开普勒轨道是离太阳近速度大,离太阳远速度小,在内侧的小星轨道速度比大星轨道速度大,小星逐渐运行到大星的前面,同时在引力磨擦作用下将大星拉转成逆向自转,而自身也拉成顺向自转,但自转很慢,随时间推移,小星渐渐离开原有轨道而进入一条新的绕太阳轨道,又经过若干周期形成了今天的水星轨道,原有的姊妹星变成了金星和水星。因此水星的偏心率和倾角都大,自转周期略小于公转周期,而留在原轨道上的大星就是金星,它被拉成逆向自转,同时拉斜一点,倾角略微偏大一些。
进入到地球轨道的第二次喷出物质量是6.05×1027克,半径为6444公里,自转周期5小时,自转线速度2.2公里/秒,和上次同样,从高温熔融状态凝固而成,星体内刚好要发生分异作用,受快速自转的离心力作用和太阳的摄动,也是分离成一大一小的姊妹星,互绕质心共同转动,由于太阳长期摄动,二星距离渐渐拉大,自转也就逐渐变慢,直到今天地球和月球的位置,地球自转周期为24小时,月球自转和绕地球公转同步,总是一面朝向地球。地月分离证据可在月球上找到,在月球朝向地球一面有个300米高的突起部分便是地月分离处的证据,地球上的分离处不易看到,其位置可能在非洲,而不象有的人所说月球是从太平洋分离出去的,如今月球仍以每年3厘米的速度远离地球,可以推想再过若干万年月球也会从地球身边跑掉,而进入太阳系内成为一颗新行星。
原太阳的第三次喷出物有一大块进入火星轨道后形成了火星和火星卫星,但是火星的卫星后来遭受一次小行星的猛烈碰撞,将它撞裂,并使轨道向火星方向内移,形成了今天的火卫一,另一碎块成为火卫二。
喷出物还有大量碎块进入火星和木星轨道之间,逐渐冷凝形成小行星。
还有一些碎块被类木行星俘获形成不规则卫星,当然也有碎块和尘埃进入光环和降落在其它天体上。
原太阳第四次喷发比前三次猛烈得多,喷出物数量与第三次的差不多,初速度较大,喷出的物质遍布整个太阳系空间,其中有一大团块快速自旋,质量约是冥王星的30倍,以617.49公里/秒的速度从原太阳喷发而出,进入到天王星轨道时正从天王星自转轴上方斜冲下来,撞击在天王星边缘上,把它的角动量传递给天王星,并随天王星一起转动98°角,使天王星躺在轨道上自转,同时在撞击处溅起两大块物质和若干碎块,在从天王星区飞出时形成一列,速度逐渐减慢下来,在进入海王星轨道时,前面一个质量为1.3×1025克,速度为4.7公里/秒,紧跟在后面的一块质量为1。77×1024克,还有一些碎块,最后面的一个质量为2.2×1025克,速度为4。4公里/秒,它们正好从海王星内侧(靠近太阳的一边)相距36万公里处飞过,而这个位置恰是海王星卫星的开普勒轨道,所以它们又被海王星俘获为卫星,并从海王星前面绕过来,成为逆行轨道卫星,而前面的一个因为速度略大,形成的轨道偏心率就大,它的远星点必在朝向太阳的方向,也许经过几个周期(或者仅一个周期),当它到达海王星的远星点时恰受太阳引力作用又绕太阳运转,成为太阳的一颗新行星,这就是冥王星,同时把它后面紧随而来的那个小块一同带走,成为绕冥王星的一颗卫星卡戎,所以冥王星轨道才有17°倾角和0.25的偏心率,其轨道又与海王星轨道有交会处。当然那个质量为2.2×1025克的大块就绕海王星逆行,成为海卫一了。海卫一上面少有陨坑,说明它是较后期形成的,缺少陨星撞击。
第四次喷发出来的碎块物质遍布整个太阳系空间,有的被大行星俘获成为卫星,有的降落在各天体上变成陨星,还有的进入到四颗类木行星的光环里和小行星带里,还有一部分飞到海王星外侧,形成柯伊伯带。当然不排除后来有少量的彗星物质也进入到柯伊伯带里,估计还会有一些碎块飞出太阳系。
太阳系究竟有多大?
随着科技进步,太阳系的大小不断被增加,并没有确定大小。一般来说,如果太阳系从太阳开始到冥王星轨道,它的半径达到60多亿公里,那么太阳系的直径应该是120亿公里。随着科学技术以及天文学家对太阳系的进一步探索,最后人们发现,太阳系的边界远不止这些,也就是说太阳系的直径远远大于120亿公里,那...
太阳系中每一个成员详细资料?
1. 行星的形成:类地行星是由固态物质颗粒碰撞聚集形成微小行星,再聚集微小行星形成类地行星。类木行星以水冰相互吸附为起点,质量足够大后,进一步吸附氢、甲烷,形成气体行星。2. 类地行星与类木行星:太阳系的行星大致可分为两大类:类地行星和类木行星。类地行星包括水星、金星、地球、火星,是...
太阳系的直径有1光年吗
没有。太阳系直径 300亿千米=0.003光年 1光年=9 4542 5495 5488千米。也有说法:太阳直径是1391960千米(约0.014亿千米),但太阳系的直径是不好确定,因为太阳系的边界尚未确定。如果按引力影响算,太阳系的半径可达2光年(约946080亿千米),直径则是4光年,190亿千米。太阳系是以太阳为中心,...
太阳系属于什么系统?
天体系统的层次:天体系统的层次:地月系——太阳系——银河系——总星系 河外星系——总星系 1、最高一级天体系统:总星系;2、最低一级天体系统:地月系。天体:天体是宇宙中物质的存在形式。星光闪烁——恒星;恒星卫士——行星;行星卫士——卫星;轮廓模糊——星云;一闪即逝——流星;拖着长尾...
太阳系中有几颗星星
无数颗星星。太阳系是以太阳为中心,和所有受到太阳的引力约束天体的集合体。包括八大行星(由离太阳从近到远的顺序:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)、以及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体。广义上,太阳系的领域包括太阳,四颗像地球的...
试述太阳系的组成和特征。急,请各位帮帮忙。谢谢!
一、太阳系的组成:太阳系的领域包括太阳,四颗像地球的内行星,由许多小行星组成的小行星带,四颗由气体组成的巨大外行星和充满冰冻小岩石被称为柯伊伯带的小天体区。太阳系有八大行星,分别是水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星。二、太阳系的特征:1、纵观太阳系的历史,太阳扮...
关于太阳的资料
太阳是距离地球最近的恒星,是太阳系的中心天体。太阳系质量的 99.87% 都集中在太阳。太阳系中的地球以及其他类地行星、巨行星都围绕着太阳运行。另外围绕太阳运动的还有小行星、流星、彗星、超海王星型天体以及灰尘。太阳的构成 太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区、对流层和大气层。由于太阳外层气...
关于太阳50字资料
太阳是太阳系的中心天体,占有太阳系总体质量的99.86%。太阳是一颗黄矮星(光谱为G2V),黄矮星的寿命大致为100亿年,目前太阳大约45.7亿岁。 在大约50至60亿年之后,太阳内部的氢元素几乎会全部消耗尽,太阳的核心将发生坍缩,导致温度上升,这一过程将一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。
关于太阳的资料怎么写作文
1. 关于太阳的资料(作文专用) 太阳是太阳系中最大的物体. 它拥有全部太阳系质量的99.8% (木星具有剩余的大部分质量)。 太阳在许多神话中被人格化: 古希腊人称它为 Helios, 而古罗马人称它为 Sol。 太阳的质量由75%氢和25%氦组成(原子数量的92.1%为氢,7.8%为氦); 其他物质 ("金属")的数量总合仅为0....
太阳系距离银河系中心多远
太阳系距离银河系中心有2.61万光年。太阳系是以太阳为中心,和所有受到太阳的引力约束天体的集合体。包括八大行星(由离太阳从近到远的顺序:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)、以及至少173颗已知的卫星等。银河系是一个棒旋星系,直径约10万光年,包括一千亿到四千亿恒星。太阳...