宇宙地理知識「太陽系」
基礎知識太陽系由太陽、九大行星、66顆行星的衛星，大量的小星體（彗星及小行星），行星際間的介質。太陽系內層包含太陽，水星，金星，地球，火星；這些行星都以太陽為中心以橢圓軌道公轉，雖然除了水星和冥王星的十分接近於圓。行星軌道中或多或少在同一平面內（稱為黃道面並以地球公轉軌道面為基準）。黃道面與太陽赤道僅有7度的傾斜。冥王星的軌道大都脫離了黃道面，傾斜度達17度。上面的圖表從一個特定的高於黃道面的透視角顯示了各軌道的相對大小及關係（非圓的現象顯而易見）。它們繞軌道運動的方向一致（從太陽北極上看是逆時針方向）；除金星和天王星外自轉方向也如此。分類：這些物體的分類是次要的爭論。按傳統說法，太陽系被分為行星（繞太陽公轉的大物體），它們的衛星（如月球，繞行星公轉的各種大小的星體），小行星（小型的密集的繞太陽公轉的星體）和彗星（小個體的冰質的繞高度偏心軌道公轉的星體）。不幸的是，太陽系遠比這裡提到的複雜：有幾個衛星比冥王星大，並有兩個大於水星；有幾個小衛星很有可能是被吸引到的小行星；彗星有時與小行星進行區別；Kuiper帶物體和別的類似Chiron的物體運行不太符合計算；地球/月球和冥王星/冥衛一的運動系統有時被認為是「雙星系統」。別的分類是以化學組成為基礎的，或以起源假說為基礎，這個正在試圖以自然規律加以證實，但它們常常由於太多的級別或太多的例外而終止使用。大多數星體是獨一無二的；我們當前所理解的是不足以建立清楚的分類的。在隨後的幾頁，我將使用常用的分類。這九大行星通常按以下幾個方法分類：根據組成：固態的由石頭構成的行星：水星，金星，地球和火星：固態行星主要由岩石與金屬構成，高密度，自轉速度慢，固態表面，沒有光環，衛星較少。較大的氣態行星：木星，土星，天王星和海王星：氣態行星主要由氫和氦構成，密度低，自轉速度快，大氣層厚，有光環和很多衛星。冥王星。根據大小:小行星：水星，金星，地球，火星和冥王星。小行星的直徑小於13000公里。巨行星：木星，土星，天王星和海王星。巨行星的直徑大於48000公里。水星和冥王星有時被稱作次行星(lesser planets)（不要與次級行星(minor planets)－－小行星的官方命名－－相混亂）。巨行星有時被稱為氣態行星。根據相對太陽的位置：內層行星：水星，金星，地球和火星。外層行星：木星，土星，天王星，海王星和冥王星。在火星和木星之間的小行星帶組成了區別內層行星和外層行星的標誌。根據相對地球的位置：地內行星：水星和金星。離太陽與地球較近。地內行星看起來的如同地球上看有時不完整的月亮。地球。地外行星：火星到冥王星。離太陽與地球較遠。地外行星看起來通常是完整的，或近乎完整的。根據歷史：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觀測現代行星：天王星，海王星，冥王星。近現代所發現用望遠鏡觀測地球未知點：太陽系是怎樣起源的？一般來說是由塵粒與氣體的星雲壓縮形成的，但詳情很不清楚。行星系統如何與其他星系共處？已有了木星般大小的在附近軌道運動的物件的恆星的極好的證據。組成固態行星的條件是什麼？看起來地球這樣的星體並不是獨一無二的，但目前還沒有直接證據證明這個或其他。太陽系的別的地方有生命嗎？如果沒有的話，為什麼地球會特殊呢？太陽系外有生命嗎？智慧生物存在嗎？生命是不是整個宇宙進化時稀少而又不尋常甚至獨一無二的事件或者說它是不是可適應的，廣泛闊展的，通常都有的？外層的行星為木星，土星，天王星，海王星和冥王星。太陽
質量（克）1.9891E33日地平均距離（米）1.49597870E11日地最遠距離（米）1.5210E11日地最近距離（米）1.4710E11太陽常數(卡·每平方厘米·每分)1.97視差8.794148"半徑（公里）696265表面積（平方公里）6.087E12體積（立方公里）1.412E18平均密度（克·每立方厘米）1.409表面有效溫度(絕對溫度）5770總輻射功率（焦·每秒）3.83E26赤道自轉會合周期(天）26.9極區自轉會合周期(天）31.1光譜型G2V目視星等-26.74絕對目視星等4.83熱星等-26.82絕對熱星等4.75發光強度(坎德拉）2.84E27照度(勒克斯）1.27E5表面重力加速度（地球為1）27.9表面脫離速度（公里/秒）618中心溫度（絕對溫度）1.5E7中心密度（克·每立方厘米）1.6E8中心壓力（達因/平方厘米）3.4E17速度（公里/秒）19.7太陽總向（赤經，赤緯）α=18h07m,δ=+30°年齡約50億年活動周期的平均長度11.04年太陽是距離地球最近的恆星，是太陽系的中心天體。太陽系質量的99.87%都集中在太陽，它強大的引力控制著大小行星、彗星等天體的運動。它孕育了地球文明，並且始終影響著地球生物。它是唯一可以詳細研究表面結構的恆星，是一個巨大的天體物理實驗室。但太陽只是銀河系內一千億顆恆星中普通的一員，位於銀河系的對稱平面附近，距離銀河系中心約33000光年，在銀道面以北約26光年,它一方面繞著銀心以每秒250公里的速度旋轉，另一方面又相對於周圍恆星以每秒19.7公里的速度朝著織女星附近方向運動。日 核太陽的中心核反應區。約佔太陽半徑的20％，集中了太陽質量的一半。高溫高壓使這裡的氫原子核聚變為氦，根據愛因斯坦的質能轉換關係E=mc2，每秒鐘有質量為6億噸的氫熱核聚變為5.96億噸的氦，釋放出相當於400萬噸氫的能量，根據目前對太陽內部氫含量的估計，太陽至少還有50億年的正常壽命。輻 射 區日核外面一層稱為輻射區，範圍從0.25個太陽半徑到0.86太陽半徑邊緣溫度約為70萬開。從日核反應區發出的能量開始是以高能伽瑪射線的形式發出，輻射區通過對這些高能粒子的吸收、再發射實現能量傳遞，經過無數次這種再吸收再輻射的漫長過程（一個光子脫離太陽可能需要1000年的時間）,高能伽馬射線經過X射線、極紫外線、紫外線逐漸變為可見光和其他形式的輻射。若沒有輻射區的中介作用，太陽將是一個僅發射高能射線的不可見天體。對 流 層在輻射區外側，太陽氣體呈對流的不穩定狀態，厚度大約14萬公里這裡的溫度、壓力和密度變化梯度很大，物質徑向對對流運動強烈而又非均勻性，可產生低頻聲波，將機械能通過光球傳輸到太陽的外層大氣。光 球對流層上面的太陽大氣稱為光球，溫度約5770開，即太陽的平均有效溫度，光球內的溫度隨深度而增加，大氣透明度有限，因此在觀測中有臨邊昏暗現象。幾乎全部可見光都是從這一層發射出的。光球上最顯著的現象是太陽黑子，由於它比周圍區域的溫度相對較低約為4200開，使其看起來是「黑」的，實際上是具有強磁場的低溫漩渦。光球面上存在著不隨時間變化且均勻分布的米粒狀氣團，它們呈激烈的起伏運動，是從對流層上升到光球的熱氣團，稱為米粒組織，直徑約1000到2000公里，它們時而出現時而消失，壽命約十分鐘，存在超米粒組織，尺度達三萬公里左右，壽命約20小時。色 球光球厚度約2000公里，幾乎是透明的，平常看不到，只有在日全食時或使用專門的慮光鏡觀測。色球溫度從底層的4500開上升到頂部的數萬開。色球上玫瑰紅色的舌狀氣體如烈火升騰，稱為日珥，大的日珥高於日面幾十萬公里。還有無數被稱為針狀體的高溫等離子小日珥，針狀體可高達9000多公里，寬約1000公里，平均壽命約五分鐘。日珥在日面上的投影稱為暗條。在色球與日冕之間有時會突然發生劇烈的爆發現象，稱為耀斑。耀斑常發生在黑子群附近上空從射電波段到Ｘ射線的輻射通量會突然增強，同時大量高能粒子和等離子體噴發，對地球空間環境產生很大影響。日 冕太陽的最外層大氣。由高溫、低密度的等離子體組成。日冕溫度達一二百萬開。高溫使氣體獲得克服太陽引力的動能，形成不斷發射的較穩定粒子流太陽風，是造成彗星尾背向太陽的主要動力。水
星軌道長半徑(天文距離單位)0.387九大行星中水星最靠近太陽，水星和太陽之間的視角距不超過28度，我國古代稱其為「辰星」。水星公轉軌道的近日點進動受太陽強大質量影響，有每世紀快43〞的反常進動，可用相對論解釋。水星凌日平均每世紀發生13次，下次水星凌日將發生在1999年11月15日。九大行星中，除地球之外，水星的密度最大。可能有一個含鐵豐富的緻密內核，直徑大約和月球相當。1974年3月、9月和1975年3月，美國發射的"水手10號"探測了水星，向地面發回5000多張照片。水星地貌酷似月球，大小不一的環形山，還有輻射紋、平原、裂谷、盆地等地形。水星大氣非常稀薄，晝夜溫差很大，陽光直射處溫度高達427℃，夜晚降低到-173℃。水星有出人意料的微弱的磁場和輻射帶。軌道長半徑(千萬公里)57.9公轉的恆星周期(日)87.70公轉的會合周期(日)116軌道偏心率0.206軌道傾角(度)7.0升交點黃經(度)47.9近日點黃經(度)76.8平均軌道速度(公里)47.89赤道半徑(公里)2439扁率0.0質量(地球質量=1)0.0553密度(克/立方厘米)5.43赤道引力(地球=1)0.38逃逸速度(公里/秒)4.3自轉周期(日)58.65黃赤交角(度)0反照率0.06最大亮度-1.9衛星數(已確認的)無金
星軌道長半徑(天文距離單位)0.723 金星有濃密的大氣層，為了揭開這層面紗，20世紀60年代美國和蘇聯開始競相發射探測器到金星上去，僅在1978年12月4日到25日，美蘇就各有兩個考察船在進行著陸。金星沒有輻射帶和磁場，大氣中二氧化碳的含量在97%以上，還有少量的氮、氬、一氧化碳、水蒸氣及氯化氫等。強烈的「溫室效應」使金星表面溫度高達465-485攝氏度，溫差很小，基本上沒有晝夜、季節和地區的差別。金星表面的氣壓為90，相當於地球上海洋深處900米左右所受的壓力。表面風速大約2-3米/秒，隨高度的增加，風速逐漸增大，在50-70公里高空，風速高達100米/秒，強烈的對流產生了頻繁的閃電。在離金星表面30-88公里的空間，是一層濃密的硫酸霧。金星表面不存在任何液態水，沒有任何生命形式存在的可能。金星上最高的山脈是麥克斯威爾山，高度11270米,北半球大高原長3200公里，寬1600公里，比西藏高原大的多，有一條大裂縫穿過赤道地區，是太陽系天體上發現的最大裂縫。軌道長半徑(千萬公里)108.2公轉的恆星周期(日)224.70公轉的會合周期(日)586軌道偏心率0.007軌道傾角(度)3.4升交點黃經(度)76.3近日點黃經(度)131.0平均軌道速度(公里)35.03赤道半徑(公里)6052扁率0.0質量(地球質量=1)0.8150密度(克/立方厘米)5.24赤道引力(地球=1)0.91逃逸速度(公里/秒)10.4自轉周期(日)(逆向)243.01黃赤交角(度)177.8反照率0.85最大亮度-4.4衛星無金星是天空中除了太陽和月亮外最亮的星，亮度最大時比全天最亮的恆星天狼星亮14倍，我國古代稱它為「太白」，在地球上看金星和太陽的最大視角不超過48度，因此金星不會整夜出現在夜空中，我國民間稱黎明時分的金星為啟明星，傍晚時分的金星為長庚星。金星自轉一周比公轉一周還慢，所以金星上的一年比一天還短，並且是逆向自轉，金星上看到的太陽是西升東落。金星也有凌日現象，下次金星凌日將發生在公元2004年6月8日。地
球 軌道長半徑(天文距離單位)1.000 地球在茫茫宇宙中是個很不起眼但又得天獨厚的星球。地球是太陽系中唯一適宜生命存在的天體。 地球是一個三軸橢球體，赤道處略為隆起，兩極略為扁平，赤道半徑比極半徑長20多公里。通過研究地震波、地磁波和火山爆發，一般認為地球內部有四個同心球層：內核、外核、地幔和地殼。地殼是由多塊斷裂的塊體組成，大陸地殼平均厚約30多公里，海洋地殼僅5至8公里。地殼上層主要由硅鋁氧化物構成，下層為玄武岩層，主要由硅鎂氧化物構成。地幔厚度約2900公里，放射性元素集中，蛻變放熱，將岩石熔融，是岩漿的發源地，物質呈可塑性固態，推動地殼板塊的運動。地核平均厚度約3400公里，外核呈液態，內核為固態，主要由鐵鎳等金屬元素構成，中心溫度達6600℃，與太陽表面溫度相當，壓力可達370萬個大氣壓。軌道長半徑(千萬公里)149.6公轉的恆星周期(日)365.26公轉的會合周期(日)-軌道偏心率0.017軌道傾角(度)0.0升交點黃經(度)0.0近日點黃經(度)102.3平均軌道速度(公里)29.79赤道半徑(公里)6378扁率0.0034質量(地球質量=1)1.000密度(克/立方厘米)5.52赤道引力(地球=1)1.00逃逸速度(公里/秒)11.2自轉周期(日)0.9973黃赤交角(度)23.44反照率0.40最大亮度-衛星數(已確認的)1地球引力束縛著大量氣體，形成地球大氣層，大氣質量約六千萬億噸，差不多佔地球總質量的百萬分之一，大氣層最高可能延伸到離地面6400公里左右。大氣中氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,還有少量水蒸氣和塵埃等。根據各層大氣的不同特點,從地面開始依次分為對流層、平流層、中間層、電離層和磁層。太陽發出的帶電粒子被地球磁場俘獲，在地球高空形成一條帶電粒子帶，分為內外兩條，因為是美國科學家范艾倫最先發現的，因此又稱為內范艾倫帶和外范艾倫帶。地球磁場使太陽風繞過地球,形成了一個被太陽風包圍的、彗星狀的地球磁場區域，稱為磁層。當太陽活動激烈時，磁層等離子片中的高能粒子快速沿磁力線向地球極區沉降，形成千資百態、絢麗多彩的極光。地球擁有一顆天然衛星——月球。火
星軌道長半徑(天文距離單位)1.524火星是一個冷酷的,沒有生命的世界,表面75%是由硅酸鹽,褐鐵礦等鐵氧化物構成的沙漠,一片橙紅和棕紅色的戈壁景象。 火星上一天的長度幾乎和地球相同;自轉軸傾角也和地球差不多,因此火星上也有四季的變化。當地球和火星運行到太陽的同一側並差不多排列在一條直線時,稱為火星沖日,由於火星的橢圓軌道偏心率較大,每隔15-17年有一次與地球特別接近的沖,稱為大沖,是觀測火星的最佳時刻。火星表面重力加速度是地球的2/5,難以束縛很多氣體分子,因而大氣非常稀薄,主要成分是二氧化碳,約佔95%。赤道附近中午溫度20攝氏度左右,晝夜溫差超過100攝氏度。兩極地區有隨季節變化的極冠,北極冠主要由水冰構成,南極冠是由二氧化碳乾冰組成。火星極冠中的水若全部融化,火星表面將覆蓋一個平均10米厚的水層。軌道長半徑(千萬公里)227.9公轉的恆星周期(日)686.98公轉的會合周期(日)779.87軌道偏心率0.093軌道傾角(度)1.8升交點黃經(度)49.2近日點黃經(度)335.3平均軌道速度(公里)24.13赤道半徑(公里)3398扁率0.0059質量(地球質量=1)0.1074密度(克/立方厘米)3.94赤道引力(地球=1)0.38逃逸速度(公里/秒)5.0自轉周期(日)1.0260黃赤交角(度)23.98反照率0.15最大亮度-2.8衛星數(已確認的)21877年義大利天文學家喬·斯基亞巴雷利觀測了火星大沖後發表了他繪製的火面圖。在將義大利文的「河流」一詞翻譯成英文時，誤譯為「運河」。本世紀50年代，蘇聯有位科學家從顏色變化上認為火星表面一些地區的光譜與地球上高寒帶一些植物的分光特徵相似，從而推論火星上有耐寒植被。這些傳奇使火星蒙
上了一層神秘面紗。為了了解火星的真面目，二十世紀六十年代以來，美國個前蘇聯發射了許多火星探測器對火星進行就近觀測和實驗。 火星表面表現為兩個截然不同的半球，被一個大約傾斜於赤道30度的大圓分開,南部半個球面崎嶇不平，部滿環形山，最大的直徑約1600公里，局部地區環形山的密度與月球和水星差不多；北部半個球面相對平坦。火星最高的山峰是「奧林匹斯火山」，其底部直徑約500公里，火山口直徑72公里，高度約25000米，幾乎是珠穆朗瑪峰的三倍。最大的峽谷是「水手9號」發現的水手谷，綿延5000多公里，寬200公里，比周圍地面低6-7公里。火星表面不存在液態水，但從發現的數千條幹枯河床來看，火星從前曾經有過水。木
星木星是太陽系九大行星中最大的一個，它的體積可以容納1300多個地球。它的質量是地球質量的300多倍。把太陽系所有其他行星的質量全加起來還不及木星質量的一半。 木星在橢圓軌道上繞太陽運行一周需要11.86年，與太陽平均距離是7.78億千 木星米.由於木星離太陽遙遠, 木星表面溫度比地球表面低得多。根據「先驅者」11號宇宙飛船測得的溫度約為-150°C。 木星自轉很快，自轉一周只需9小時50分30秒，是太陽系中自轉最快的一個。由於快速自轉，使木星形狀變扁，不是正圓形，而是中腰鼓起的橢圓形。很快的旋轉速度帶動它的大氣層頂端的雲層，竟以約35400千米/小時的速度旋轉，這種高速產生的離心力就把雲層拉成線絲，從而使木星赤道上空高高隆起。木星圓面上有許多帶狀紋，每條帶狀紋都與木星的赤道平行。這些帶狀紋是木星的大氣環流。 木星是一個沒有固體表面的星球，表面充滿液態的氫。地球上的物體只要獲得11.2千米/秒的速度就能飛離地球，木星上的物體必須具有60千米/秒的速度才能擺脫木星的引力，飛離木星。 在離木星幾十萬千米處圍繞木星赤道的區域，有一個由黑色碎石塊構成的環，叫做木星環。木星環的厚度約30千米，寬數千千米，以7小時的周期圍繞木星高速旋轉。每個石塊的直徑從數十米到數百米。這個木星環的外緣距離木星中心約12.8萬千米。在木星的南半球，有一個顏色明亮而鮮艷的大紅斑，300多年來，大紅斑的形狀幾乎沒有變化，大小和顏色卻經常變幻。長度最長時達到4萬千米，最少也有1萬多千米，一般保持在2萬千米左右，寬度變化不大。大紅斑顏色有時鮮紅，有時略帶棕色或淡玫瑰色。當它的位置在東西方向上時會有漂移。 木星探測器探明：大紅斑原來是木星大氣雲層中的一個大旋渦，其中飄浮著五顏六色的雲，有棕紅色的、棕黃色的、橙色的、白色的，五彩繽紛。它們主要由紅磷化合物構成，而且不停地激烈運動。科學家們批出，這實際上是木星大氣中的帶電粒子，在木星旋轉磁場作用下的螺旋運動中形成的猛烈風暴。尋找太陽系第十顆大行星太陽系有幾顆大行星？我們現已知道太陽系裡有九顆大行星。離太陽最近的是水星，由里向外依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、最外面是冥王星。對太陽系九大行星的認識，有悠久的歷程。古時人們在天空中僅能看到火星、金星、火星、木星、土星這五顆行星。我國古代稱金星為太白，木星為歲星，水星為辰星，火星為熒星，土星為填星或鎮星。在國外，古羅馬神話中各種神的名字成為星的名字，如稱水星為商神麥邱立、火星為戰神瑪爾斯、木星為愛神朱庇特、金星為太陽神阿波羅的先驅和使者。1543年，波蘭天文學家哥白尼創立了「日心說」，讓太陽取代地球坐上了「宇宙中心」的寶座，人們才知道自己居住的地球是太陽系的一顆行星。從此，天文學上有了「太陽系」這個名稱，太陽系的行星也不斷被發現。1781年，英國天文學家威廉·赫歇耳，發現了天王星；1846年，英國的來當斯和法國的勒威耶，發現了海王星；1930年，洛威爾天文台的青年天文工作者湯博，發現了冥王星。到此，太陽系發現了九顆大行星。太陽系裡的九顆大行星，如何一母所生的九個兄弟，它們不但排列得很規則，而且像賽跑運動員在一個場地上比賽，非常有秩序地沿著各自的跑道，一刻不停地朝同一個方向繞著太陽在轉圈子。雖然它們有的跑得快，有的跑得慢，但從來不爭搶跑道。太陽系是否有第十顆大行星呢？這是不解之謎，不少科學家長期尋找著第十顆大行星。科學家認為，現在的九大行星軌道之間是找不到第十大行星的，只有在水星軌道以內，或者到冥王星軌道以外才能找到，前者稱為「水內行星」，後者稱為「冥外行星」。科學家從上個世紀就努力尋找水內行星。雖然有的發現了一些「蛛絲馬跡」，但經不少科學家的檢驗，沒有找到水內行星的身邊去實地觀測，1976年美國專門發射了一艘宇宙飛船在那裡整整尋找了一年，也沒有找到可以證明存在水內行星的痕迹。由此看來，存在水內行星的可能性十分渺茫，甚至可以完全排除了。科學家尋找冥外行星也做了許多工作。天文學家根據觀測資料計算，認為冥外行星如果存在，可能在離太陽105公里以外的地方，質量約為地球質量的5-10倍。 12現在，科學家已用了超大型望遠鏡對準這顆未知行星可能出現的地方，拍攝了數以萬計照片，正希望從這些照片中像砂里淘金似地找到它。此外，美國發射的「先驅者」十號和十一號宇宙探測器，在太陽系邊緣附近作了大量觀測，企圖找到冥外行星。1987年7月9日，美國「先驅者號」宇宙探測器的主要研究人員稱，太陽系可能存在第十顆大行星，但它的軌道很不尋常，幾乎與其他行星的軌道成直角傾斜，行星的質量比地球大4倍，公轉周期至少需要700年。太陽系究竟有沒有第十顆大行星？至今說法不一，仍然是一個沒有肯定答案的謎，期待今後的長期觀測回答。也許，這個謎將由你來揭開謎底。
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