太阳系中行星的基本概况

爱国人士

本帖源自于爱心无限大大的天文基础知识电子书，鉴于直观性、安全性、直读性，小弟做加工奉献于上，大概不算侵权吧！

 

太阳系相关介绍

　　太阳系（solar system）就是我们现在所在的恒星系统。由太阳、8颗大行星（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（terrestrial planets）。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（jovian planets）。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（solar system）在宇宙中的位置

　　太阳系位于银河系边缘

　　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。

　　太阳系的构成

　　太阳系的中心是太阳，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“八行星”。按照距离太阳的远近，这八大行星依次是：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。

　　太阳系的起源和演化

　　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。

　　太阳系的运动

　　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。

　　对太阳系的探索与研究

　　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。

　　据美国天文学家研究太阳系正逐渐脱离银河系，研究人员发现，星际空间的磁场正推动太阳系以与银河系其它部分成60至90度角运行。之所以出现这种情况，是因为离太阳系最近的部分星际磁场并不像它看上去在银河系其它部分那样，与银河系的旋转臂平行。

 

爱国人士

全面了解----太阳(Sun)

 

爱国人士

太阳是距离地球最近的恒星，它的大小和亮度属于中等，按半径和温度归类属于G1型矮星，有磁场和自转。它是太阳系中最大的天体，包了太阳系将近98%的质量，直径是地球的109倍，体积是地球的130万倍。它是唯一可以详细研究表面结构的恒星，是一个巨大的天体物理实验室。但太阳只是银河系内一千亿颗恒星中普通的一员，位于银河系的对称平面附近，距离银河系中心约33000光年，在银道面以北约26光年,它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转，另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动。 　　可见的明亮表面称为光球，光球之上是5000公里厚的内层大气，称为色球层，在色球之上是极其稀薄的高温日冕，其范围可延伸到地球甚至更远的地方。太阳的活动来源于其核心部分。太阳的核心温度高达1500万摄氏度，压力超过地球的340亿倍。在这里发生着核聚变。聚变导致四个质子产生一个阿尔法粒子，并将能量释放至太阳的表面，通过对流过程散发出光和热。太阳上每秒钟有七亿吨的氢被转化成氦。在这过程中，约有五百万吨的净质量被释放。 　　太阳的年龄约为46亿年，它还可以继续燃烧约50亿年。在其存在的最后阶段，太阳中的氦将转变成重元素，太阳的体积也将开始不断膨胀，直至将地球吞没。在经过一亿年的红巨星阶段后，太阳将突然坍缩成一颗白矮星——所有恒星存在的最后阶段。再经历几万亿年，它将最终完全冷却。 　　距离 149，600，000千米 　　质量 1.9891E33克 　　平均角直径 31'59.3" 　　直径 1，392，000公里（地球的109.3倍） 　　体积 1.412E18(地球的1，306，000倍) 　　平均密度 1.41克/立方厘米 　　发光强度 2.84E27坎德拉 　　照度 1.27E5勒克斯 　　太阳常数 1.97卡/平方厘米*分 　　表面逃逸速度 618公里/秒 　　总辐射功率 3.88E33尔格/秒 　　赤道自转周期 26.9天（会合周） 　　极自转周期 31.1天 　　内部密度 每立方厘米150克 　　表面有效温度 5770K 　　内部温度 13，000，000K~25，000，000K 　　总辐射功率 3.83E26焦耳*秒 　　光谱型 G1 　　色指数 +0.45 　　目视星等 -26.86 　　绝对星等 +4.71 　　年龄 约50亿年 　　活动平均周期 11.04年 　　相对运动 向织女星方向19.4公里/秒；绕银心220公里/秒 　　光球层 　　光球是一层不透明的气体薄层，厚度约４００公里，它辐射出太阳能量的绝大部分。上面的斑点结构称为米粒组织，是太阳热气体云的顶部，大小约为３００～１４５０公里，形状为不规则多边形，持续时间约７～１０分钟，有垂直方向的振荡。光球的能量来自不同深度，形成不同温度的表面大气。 　　色球层 　　太阳能量经过这一区域自中心向外传递。这一层可见太阳耀斑。耀斑是太阳黑子形成前在色球层产生的灼热的氢云层。在光球层的某些区域，温度比周围稍低（通常是4000摄氏度），这便是黑子。 　　日冕 　　日冕是包围太阳的一层发光的高温稀薄气体，亮度很微弱，只有在日全食时和用日冕仪才能看到。这一区域有日饵。日冕最高可达200万K，因高温而不断发出带电微粒向外扩散，称为太阳风。当太阳黑子活动的极大年时，日冕的形状呈球型，而在极小年，两极的方向出现极羽。 日冕的最外面向太空伸展并辐射出从太阳产生的粒子。 　　太阳黑子 　　太阳黑子由暗黑的本影和在其周围的半影组成，形状变化很大，最小的黑子直径只有几百公里，没有半影，而最大的黑子直径比地球的直径还大几倍。太阳黑子是由于周围明亮光球背景的反衬才显的暗黑，实际上它们的温度达3800K，比融化的钨还亮热。黑子的重要特性是它们的磁场强度，黑子越大，磁场强度越高，大黑子的磁场强度可达4000高斯。太阳黑子活动呈周期出现，两次极大间的间隔平均为11.2年，叠加有一个为期80年的低幅度的周期。在黑子群周围常出现耀斑，发出的辐射和粒子同地球磁场和电离层相互作用会使地球上的短波无线电通讯中断并出现极光。

爱国人士

全面了解------水星（Mercury）

 

爱国人士

水星基本参数：

　　轨道半长径：　　　　　　　　　　　　5791万 千米 (0.38 天文单位)

　　公转周期：　　　　　　　　　　　　87.70 天

　　自转周期：　　　　　　　　　　　　　　58.65 日

　　平均轨道速度：　　　　　　　　　　　　47.89 千米/每秒

　　轨道偏心率：　　　　　　　　　　　　0.206

　　轨道倾角：　　　　　　　　　　　　7.0 度

　　行星赤道半径：　　　　　　　　　　　　2440 千米

　　质量(地球质量＝1)：　　　　　　　　0.0553

　　密度：　　　　　　　　　　　　　　　　5.43 克/立方厘米

　　卫星数：　　　　　　　　　　　　　　　　 无

　　公转轨道: 距太阳 57,910,000 千米 (0.38 天文单位)

　　赤道逃逸速度 4.25 km/sec 平均地表温度 179°C

　　最高地表温度 427°C 最低地表温度 -173°C

　　大气组成 氦 42% 钠 42% 氧 15% 其它 1%

　　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。

　　由于上述情况及水星轨道极度偏离正圆，将使得水星上的观察者看到非常奇特的景像，处于某些经度的观察者会看到当太阳升起后，随着它朝向天顶缓慢移动，将逐渐明显地增大尺寸。太阳将在天顶停顿下来，经过短暂的倒退过程，再次停顿，然后继续它通往地平线的旅程，同时明显地缩小。在此期间，星星们将以三倍快的速度划过苍空。在水星表面另一些地点的观察者将看到不同的但一样是异乎寻常的天体运动。

　　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。

　　

爱国人士

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。

　　水手号探测器的数据提供了一些近期水星上火山活动的初步迹象，但我们需要更多的资料来确认。

　　令人惊讶的是，水星北极点的雷达扫描（一处未被水手10号勘测的区域）显示出在一些陨石坑的被完好保护的隐蔽处存在冰的迹象。

全面了解----火星(Mars)

 

爱国人士

　火星地面

　　火星是太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远的次序为第四颗，它的体积在太阳系中居第七位。由于火星上的岩石、砂土和天空是红色或粉红色的，因此这颗行星又常被称作“红色的星球”。它同地球的距离不断变化，因此它的亮度也不断变化：最暗时的视星等约为+1.5等；最亮时则达到-2.9等，比最亮的天狼星还亮得多。它在众恒星间的视位置也不断变化，时而顺行，时而逆行。火星比地球小，赤道半径为3,395公里，为地球的53%，体积为地球的15%，质量为地球的10.8%，表面重力加速度为地球的38%。这颗红色的星球异常寒冷和干燥。尽管如此，火星仍然是太阳系中与地球最相似的一颗行星。它的体积比地球小，大气也比地球稀薄。

　　火星的南半球是类似月球的布满陨石坑的古老高原，而北半球大多由年轻的平原组成。火星上高24公里的“奥林匹斯”山可称为是太阳系中最高的山脉。在距火星大约几万公里的地方，有两颗非常小的星体，它们是火星的卫星。即火卫一和火卫二。

　　中国古代称火星为“荧惑”，而在西方古罗马的神话中，把它形象地比喻为身披盔甲浑身是血的战神“玛尔斯”。玛尔斯在希腊神话中的名字叫阿瑞斯。

　　与地球相似，火星周围也笼罩着大气层。火星大气层的主要成分是二氧化碳，其次是氮、氩，此外还有少量的氧和水蒸气。火星大气层与地球大气层都有氮存在，这是火星与地球最大的相似之处。

　　火星大气的密度不到地球大气的百分之一,表面大气压500～700毫巴。火星大气温度垂直分布与地球不同:由表面至50公里高度

　　德国《明镜》周刊报道，正在火星轨道上转动的欧洲航天局“火星快车”的观测结果，证实了过去一些科研小组的结论：在火星大气层中德国《明镜》周刊报道，正在火星轨道上转动的欧洲航天局“火星快车”的观测结果，证实了过去一些科研小组的结论：在火星大气层中含有甲烷，这为火星上可能有以微生物形式存在的生命，提供了进一步的证据。

　　甲烷俗名叫沼气，即使在地球上，现在也有细菌之类的一些微生物，它们依靠从氢和二氧化碳中制造的甲烷维持生命，从而可以在没有氧气的环境下生存。科学家根据化学知识认为，如果火星上有甲烷存在，这些甲烷不能产生很久，最多也不过是在几百年前形成。因此，这里必然有一个能不断向火星大气提供甲烷的“源泉”。这个“源泉”有三种可能：一是外来的小行星或彗星等碰撞火星带来甲烷；二是火星火山爆发喷出的；三是火星上微生物制造出来的。从而证实火星有生命的观点，最后一种可能最受欢迎，因为这本身就是证实。此外，科学家根据现有观测完全排除第一种可能。对于第二种可能分析上有些麻烦。首先，目前火星上没有活火山，但是科学家说，这并不说明问题，因为根据“火星快车”对火星上的死火山的观测，它们有的甚至是在几百万年前才成为死火山，而以前的几十亿年一直活跃。而且，即使甲烷来自火山喷发，也无损于科学家猜测火星有生命，因为火山喷出的岩浆使表面下的水以液体形式存在，从而易于生命存在。

　　其实，此前美国夏威夷的红外天文望远镜，以及设在智利的“双子星座”天文观象台，都发现过火星大气中有甲烷的迹象，但是“火星快车”上装备了“行星傅立业频谱仪”，因此能根据所测量到的火星大气频谱中显示出来的为甲烷所独有的频谱段，而确定性地证实火星大气中存在甲烷。这一点上，现在正在火星表面探测的美国“勇气号”和“机遇号”两个火星车，却远远赶不上，因为它们主要担负地质勘探任务，没有相应的测量甲烷的仪器。

　　含有甲烷，这为火星上可能有以微生物形式存在的生命，提供了进一步的证据。

　　据国外媒体1月10日报道，美国宇航局想知道为何火星上曾有过水而今却成了寒冷沙漠？为弄清原因，美国想研究火星的大气情况，而二大被选中的火星探测器将竞相争取此2011年令人动心的火星发射任务。

　　从20多个建议中，美国宇航局这周决定与两大探测器建造小组签订200万美元的研究合同。如果他们按计划进行，在今年底宣布制成了能揭示火星上层大气随时间变化的太空船，他们将可以获得4.75亿美元的奖金。

　　目前，火星上有二个火星车和三个轨道器在探测研究。科学家认为火星数亿年前有厚厚的大气，但好多都逃溢到了太空中，如今只有稀薄的一层大气了，且现有的火星大气中95%是二氧化碳。

　　“有关火星大气随时间变迁丢失水和二氧化碳，科学家存有许多问题，” 此次建议的赢家之一、火星大气与不稳定性变化（MAVEN）的主要调查者、美国科罗拉多州大学的布鲁斯-嘉库斯凯说。

　　了解火星大气在发生什么对确定此行星现在或曾经是否适合生命生存发展很重要。研究火星大气的化学组成与动态变化也是MAVEN竞争的重点，这就是名为“伟大逃溢”的项目，是由美国西南研究院提出的。

　　“伟大逃溢”项目的目标是通过测量火星上层大气的构成与动态变化来确定火星大气随时间的变化情况。周二在阿灵顿举行的火星科学计划会议上，美国宇航局的火星探测计划的首席科学家迈克尔-梅叶表示，局里很高兴获得了二大如此好的建议，希望有足够的钱来完成它们。

　　此项目由低成本火星探测计划——“侦察（Scout）”提供资金。美国宇航局的首个“火星侦察” 任务是建造凤凰号火星车，并计划在今年8月发射。除此火星车研究合同之外，美国宇航局还奖励位于圣路易斯的华盛顿大学的研究人员80万美元，因为他们参与研制了名为ExoMars的欧洲火星科学任务。此任务计划于2013年发射，将用来搜寻火星上今生前世的火星生命。

爱国人士

美国宇航局还奖励加州大学150万美元，因为他们提供了二个技术建议，此技术可以为ExoMars和其它未来火星探测器开发新的仪器。此仪器将能探测和分析火星上的有机物质。

　　近日点日距 2.065亿公里

　　远日点日距 2.491亿公里

　　轨道扁率 0.09

　　公转周期 686.98天

　　赤道半径 3398公里

　　扁率 0.0059

　　质量 6.418E26克

　　密度 3.94克/立方厘米

　　逃逸速度 5.0公里

　　自转周期 1.026天

　　黄赤交角 23.98

　　反照率 0.15

　　最大亮度 -2.8

全面了解------地球

junlin

感 謝 您 無 私 的 奉獻