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?
太阳系的起源
近代关于太阳系起源的理论是从18世纪康德提出的星云假说开始的。根据这一理论,大约50亿年前,太阳系还是一团弥漫的缓慢转动的气体云。由于其他天体的引力扰动或邻近超新星爆发的冲击波,这块气体云开始坍缩,稠密的核心变为原始太阳,周围旋转的尘粒和气体原子,形成一个薄盘--原太阳星云。如同原始星系云会分裂为众多恒星一样,类似的物理过程也会将原太阳星云分裂为大量引力束缚的团块(星子),星子具有小行星的尺度,其中一部分就是今天的小行星和彗核,另一部分通过碰撞合并长大成星胚。这些星胚继续吸积周围的物质,像滚雪球一样最后变为大行星及其卫星。由于所有这些天体均由围绕原太阳旋转的薄盘内的物质组成,这就很自然地说明了它们的共面性和同向性,少数的例外(如金星的逆向自转)可以用潮汐效应等其他因素来解释。
两类行星在物理和化学性质上差异也不难理解:在靠近太阳的内区,只有难熔的岩状物能留存下来,气体和易挥发的冰类物质都跑掉了。所以类地行星质量较小,密度较高。在太阳系外区,由于温度低得不能使冰类物质融化,在那里可以形成质量较大,能保留住氢和氦等轻元素,因而密度也较低的类木行星。较大的类木行星比较小的类地行星能收集到更多的星子,因而卫星较多。行星环可能是卫星形成后留下来的原始碎片,而彗星则可能是在太阳系边界处累积起来的原始物质。
红外天文卫星发现织女星周围有尘埃环,某些恒星有小质量伴星,许多新形成的太阳型恒星周围有星云盘。这些新发现告诉我们,太阳系并不是"独生子",它有着众多的兄弟姐妹,用比较方法进一步揭开太阳系起源和演化奥秘的日子已经不远了。
太阳对地球的影响
地球表面赖以生存和发展的场所。作为太阳系中的地球,在它的整个历史上始终受到太阳光和热的作用,它们与地球内部动力所引起的各种现象之间相互作用,驱动着地球表层的演化。当地球的大气圈河水圈形成以后,以太阳能为动力的太阳这台发动机驱动着大气和大洋环流,形成风、云、雨、雪。河流出现了,开始流入大洋,山脉受到剥蚀。这一切都在塑造和改变着地表的环境,影响着地球的生物圈,使地球的气候、生物以及地球化学循环趋于多样化。
当太阳的活动增强时,太阳巨大的能量突然释放,同时抛射出不同能量的粒子,使各种波长的电磁辐射迅速增强,并引起磁暴、极光,骚扰大气电离层,使近地空间状态发生扰动变化。当大耀斑爆发时,地球轨道附近粒子流的密度超过平时的10倍以上,对人造卫星、宇宙飞船及其中的仪器设备造成损伤,并严重威胁宇航员的健康和安全。增强的x射线会破坏电离层正常状态,导致信号衰减甚至中断。大量带电粒子到达地球前引起磁暴和电离层暴,严重影响无线电通信、地面与人造卫星或飞船间的空间通信、航空及航海通信。在高纬度地区,磁暴会产生感应电流,严重干扰高压供电系统,以致造成重大事故。太阳活动的地球物理效应和日地空间系统能量、质量、动量的转化过程已成为当代科学前沿的活跃的研究领域。
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