太陽系的璀璨星球（一）——太陽、水星、金星、地球

06-06

王岳雷

太陽系是由太陽及其直接或間接運行的物體組成的引力界系統，在那些直接繞太陽運行的物體中，最大的八個是行星，行星分為近日行星，即水星、金星、地球和火星，由於離太陽過近，強勁的太陽風足以吹散近日行星表面絕大部分的氣體，使水蒸氣和甲烷氣體無法凝結，因此只有熔點、密度更高的物質才能留下，主要是以岩石狀為主，外裹一層氣體。與之相反的是，遠日行星-木星、土星、天王星、海王星，由於距太陽太遠，太陽風無力吹走冰和氣體，因此這些行星的氣體佔比很高，主要以氫氣和氦氣為主。其餘為明顯較小的物體，如矮行星、小行星和衛星及彗星系統。互相之間繞太陽運行或繞主星運行的物體。

太陽系

太陽系行星盤

太陽系內的行星距離示意圖

太陽系內行星的距離示意圖

太陽系的範圍

太陽

尤利西斯太空探測器，2001年對太陽進行了「快速掃描」

太陽系是由一個巨大的星際分子雲的引力崩潰形成的，歷時46億年。該系統的絕大部分質量是在太陽中，其餘大部分是木星中的質量。水星，金星，地球和火星這四個較小的內行星是類地行星，主要由岩石和金屬組成。四顆外行星是類木行星，是巨大的行星，比地球大得多。兩個最大的木星和土星是氣體巨人，主要由氫和氦組成；兩個最外層的行星天王星和海王星是冰巨人，主要由與氫和氦相比熔點較高的物質組成，稱為揮發物，如水，氨和甲烷。所有八顆行星幾乎都有圓形軌道，位於一個稱為黃道的近乎平坦的圓盤內。

太陽系的太陽是一個幾乎完美的熱等離子體球體，直徑約為139萬公里，即地球的109倍，質量約為地球的33萬倍，約佔太陽系總質量的99.86％。約四分之三的太陽質量是由氫氣（73.46％）組成，其餘大部分是氦氣（24.85％），其餘為氧氣（0.77％），碳（0.29％），鐵（0.16％），氖（0.12％），氮（0.09％），硅（0.07％），鎂（0.05％），硫（0.04％）等組成，太陽每秒燃燒600萬噸的氫氣，表面溫度約為5,778 K。距銀河核心平均距離約為2.7×10¹⁷公里（27,200光年）。太陽在繞行銀河系中心一周所需的時間估計2.5億個地球年，即（2.25–2.50）×10⁸年，整個太陽系以平均速度828,000公里/小時（230公里/秒）圍繞銀河系中心的軌道上行駛。太陽赤道半徑695,700公里，赤道周長4.379×10⁶公里，是地球的109倍；表面積6.09×10¹²平方公里，是地球的12,000倍；體積1.41×10¹⁸立方公里，是地球的130萬倍；太陽光照到地球需8分19秒，質量（1.98855±0.00025）×10³⁰公斤，是地球質量的333,000倍；平均密度1.408 克 /立方厘米，只有地球質量的0.255倍。表面溫度5,772 K，自轉周期25天9小時7分12秒，自轉速度7.189×10³ 公里/小時。

太陽

太陽的旋轉

2013年4月9日美國國家航空航天局拍的太陽照片

1992年6月7日拍攝的太陽，中間的兩個小的太陽黑子的直徑和地球的直徑大致相同，左下大黑子的陰影大約是地球直徑的5倍。

太陽表面的耀斑

太陽的日冕

1999年4月日食期間的太陽日冕

太陽上的日冕物質拋射到太空中

太陽的南極，在圖像的右下部分，可以看到一個大量物質的噴射

太陽的結構

2007年1月12日拍攝太陽上的絲狀等離子體

太陽耀斑

2012年8月爆發的太陽耀斑

2012年8月31日下午4點36分太陽的絲狀日冕

在國際空間站看太陽

日食時經過的彗星

日偏食

2011年2月15日情人節的太陽耀斑

2011年2月10日太陽整個表面的旋轉，是在極端紫外光下拍攝的

2008年8月1日19點9分56秒時在中國新疆哈密地區伊吾縣鷸子峽的日全食

2017年8月21日的日全食

太陽系也包含較小的物體，位於火星和木星軌道之間的小行星帶大多包含由岩石和金屬構成的地球行星，如地球行星。超越海王星軌道的是位於柯伊伯帶和分散的光星，這些光星是由海王星組成的主要由冰組成的海王星物體的群體，在柯伊伯帶中有幾十到幾萬個足夠大的物體，以至於它們被自身的重力所環繞。這些物體被歸類為矮行星。確定的矮行星包括小行星穀神星和跨海王星物體冥王星和鬩神星。除了這兩個地區，包括彗星，半人馬小行星和行星際塵埃雲在內的其他各種小體種群在太陽系自由旅行。

太陽風是從太陽向外流動的帶電粒子流，在被稱為日光層的星際介質中形成了一個氣泡狀區域。太陽風是來自太陽風的壓力等於星際介質的相反壓力的點；它延伸到分散星雲的邊緣。被認為是彗星來源的奧爾特雲，也可能比日光層距離大約一千倍。太陽系位於距離銀河系中心26,000光年的獵戶座手臂上。

日光層是空間區域界定的日層頂點，是太陽系免受星際介質輻射的邊界，避免受到來自銀河系中心星際物質的輻射及衝擊。其中太陽風密度比星際物質更大，它包含太陽系，太陽磁場和太陽風巨磁泡，吸收宇宙射線。由於缺乏準確的數據，目前還沒有可能確定邊界的確切位置，目前估計距太陽最小100 個天文單位。

太陽風保護太陽系的大致圈子

太陽風保護太陽系免受來自銀河系中心星際介質的輻射

卡西尼號發出的無線電波受太陽引力場影響的偏轉圖形

太陽系的主要組成部分是太陽，這是一個G2主序星，它包含了系統已知質量的99.86％，並在重力作用下佔主導地位。太陽系的四個最大的行星佔了剩餘質量的99％，木星和土星合計佔了90％以上。太陽系剩餘的物體（包括四顆行星，矮行星，衛星，小行星和彗星）一起占太陽系總質量的不到0.002％。

在太陽軌道上的大多數大物體位於地球軌道平面附近，稱為黃道。行星與黃道非常接近，而彗星和柯伊伯帶的物體往往與其有更大的角度。所有的行星和大多數其他物體沿著太陽正在旋轉的方向繞太陽運行（逆時針方向，從地球的北極看）。也有例外，如哈雷彗星。

太陽系繪製區域的整體結構包括太陽，四個相對較小的內行星，周圍是大部分岩石小行星帶，還有四個巨型行星被柯伊伯帶包圍，主要是冰冷的物體。天文學家有時非正式地把這個結構分成不同的區域。內太陽系包括四個地球行星和小行星帶。外太陽系是超越的小行星，包括四個巨大的行星。自發現柯伊伯帶以來，太陽系最外面的部分被認為是由海王星以外的物體構成的一個獨特區域。

太陽系的八顆行星

太陽系主要行星的相對尺寸和距離

太陽系中的大多數行星都有自己的二次系統，由被稱為天然衛星的行星物體或衛星（其中的兩個，木衛六和木衛三比水星更大）所軌道，而土星由行星環組成，細小的微小顆粒一起圍繞它們運行。大多數最大的天然衛星都在同步旋轉，一張臉永遠轉向他們的主星。

太陽系的所有行星都非常靠近黃道。它們越靠近太陽，它們越快行駛。

開普勒的行星運動定律描述了太陽周圍物體的軌道。按照開普勒定律，每個物體都以一個焦點與太陽一起沿著一個橢圓行進。靠近太陽的物體（具有較小的半長軸）傳播得更快，因為它們受太陽重力影響較大。在橢圓軌道上，行星與太陽的距離在一年中變化。一個行星與太陽最接近的距離稱為近日點，而距離太陽最遠的點稱為遠日點。行星的軌道幾乎是圓形的，但許多彗星，小行星和柯伊伯帶狀物體沿著高度橢圓的軌道。

太陽系中的太陽，大約含有整個太陽系98％的氫和氦。木星和土星幾乎是所有其餘的物質，也主要由氫和氦組成。太陽系中存在一個分梯度，由太陽的熱量和光照壓力產生；那些靠近太陽的物體受到熱和光壓的影響較大，這些物體由熔點高的元素組成。遠離太陽的物體主要由熔點較低的物質組成。在太陽系中，這些揮發性物質可以凝聚的邊界被稱為凍結線，距離太陽約5個天為單位。

內太陽系的行星主要由岩石組成，高熔點化合物的名稱，如硅酸鹽，鐵或鎳，在原行星狀星雲的幾乎所有條件下都保持固態。木星和土星主要由氣體組成，天文學術語是指熔點極低，蒸汽壓高的物質，如氫，氦和氖，這些物質在星雲中總是處於氣相中。冰，水，甲烷，氨，硫化氫和二氧化碳，熔點高達幾百開爾文。它們可以在太陽系中的不同地方被發現為冰，液體或氣體，而在星雲中則可以是固態或氣態。冰凍物質包括大行星的大部分衛星，以及天王星和海王星（所謂的「冰巨人」）的大部分以及海王星軌道以外的許多小物體。氣體和冰一起被稱為揮發物。

從地球到太陽的距離是1個天文單位（AU）（150,000,000公里）。為了比較，太陽的半徑是0.0047天文單位（700,000公里）。因此，地球的體積只是太陽的百萬分之一（10^?6）。最大的行星木星距太陽5.2個天文單位（7.8億公里），半徑71,000公里（0.00047 天文單位），而距離太陽最遠的行星海王星距離太陽30個天文單位（AU）（4.5×10⁹公里）。

除少數例外，行星離太陽越遠，其軌道與下一個靠近太陽的軌道之間的距離越大。例如，金星與太陽相距同水星距太陽多約0.33天文單位，而土星離木星4.3天文單位，海王星離天王星10.5天文單位。

如果太陽與海王星的距離縮放到100米，那麼太陽的直徑約為3厘米（約為高爾夫球直徑的三分之二），巨大的行星全部小於3毫米，地球的直徑與其他陸地行星相比，比這個尺度的跳蚤（0.3毫米）還要小。

太陽系是在45.68億年前由一個大分子雲中的一個地區的引力崩潰形成，這個初始雲可能是幾光年，可能生出幾顆恆星。就像典型的分子雲一樣，這種分子雲主要由氫氣，一些氦氣和少量的重元素組成，這些元素由前幾代恆星融合在一起。由於太陽系將成為太陽系前星雲，因此角動量守恆使其旋轉得更快。大部分集中的中心變得比周圍的星雲盤更熱。當收縮的星雲旋轉得更快時，它開始變平直徑約200天文單位的原行星盤和一個熱中濃縮的原恆星。由這個圓盤形成的行星，塵埃和氣體在其中相互吸引，凝聚成更大的物體。早期的太陽系中可能存在著數以百計的原行星，但是它們要麼合併，要麼被毀滅，留下行星，矮行星和剩餘的小體。

太陽系將保持大致如我們今天所知，直到太陽核心中的氫被完全轉化為氦，這將在今後大約50億年後發生。這將標誌著太陽主流生活的結束。在這個時候，太陽的核心將會崩潰，能源產量將比現在大得多。太陽的外層將擴大到現在直徑的大約260倍，太陽將成為一個紅色的巨人。由於它的表面積大大增加，太陽表面會比主要表面的要涼快得多（最冷的是2600K）。不斷膨脹的太陽預計會蒸發水星，使地球無法居住。最終，核心將足夠熱氦融合;太陽在燃燒核心氫氣的一小部分時間裡會燃燒氦氣。太陽不足以開始重元素的融合，核心的核反應將會減弱。它的外層將移動到太空中，留下一個白矮星，一個非常密集的物體，只有太陽的原始質量的一半，但只有地球的大小。彈出的外層將形成所謂的行星狀星雲，將一些形成太陽的物質，如富含更重的元素如碳，還原到星際介質中。

太陽是太陽系的明星，也是迄今為止最重要的組成部分。它的大質量（33.39萬地球質量）產生的核心溫度和密度足以維持氫與氦的核聚變，使其成為主序星。這釋放出大量的能量，大部分輻射到太空中，因為電磁輻射在可見光中達到峰值。

太陽是一個G2型的主序星。較熱的主序星更為明亮。太陽的溫度介於最熱的恆星和最酷的恆星之間。比太陽更明亮，更熱的恆星很少見，而被稱為紅矮星的明亮暗淡的恆星占銀河系恆星的85％。

太陽是我們的明星；它含有比氫和氦重的元素（天文術語中的「金屬」）比老年群II星更高。元素重於氫和氦，形成於古老而爆炸的恆星的核心，所以第一代恆星必須在宇宙運動中被這些原子富集之前死亡。最古老的恆星含有少量金屬，而後來出生的恆星則有更多。這種高度的金屬性被認為是太陽對行星系統發展的關鍵，因為行星是由「金屬」構成的。

太陽系裡絕大多數是由一個稱為行星際介質的近真空組成。隨著光的照射，太陽輻射出連續的帶電粒子（等離子體），稱為太陽風。這顆粒子以每小時150萬公里的速度向外傳播，形成了一個滲透行星際介質至少100個天文單位的脆弱氣旋。太陽表面的活動如太陽耀斑和日冕物質拋射擾亂了日光層，造成空間天氣和引起地磁風暴。太陽層內最大的結構是日光層電流片，這是由太陽旋轉磁場作用於行星際介質而形成的螺旋形。

地球的磁場阻止大氣被太陽風颳去。金星和火星沒有磁場，結果太陽風使他們的氣旋逐漸流入太空。日冕物質拋射和類似的事件從太陽表面吹來了磁場和大量的物質。這個磁場和物質與地球磁場的相互作用使得帶電粒子進入地球的高層大氣，在高層大氣中它的相互作用產生了在磁極附近看到的極光。

太陽圈和行星磁場（對於那些擁有它們的行星）部分地將太陽系與被稱為宇宙射線的高能星際粒子隔開。星際物質中宇宙線的密度和太陽磁場的強度在很長的時間尺度上都會發生變化，所以太陽系中宇宙線的穿透水平是有變化的，雖然有多少是未知的。

行星際物質至少有兩個像盤狀的宇宙塵埃區域。第一，黃道塵埃雲，位於太陽系內部，引起黃道光。這可能是由與行星的引力相互作用引起的小行星帶內的碰撞形成的。第二個塵埃雲從約10天文單位延伸到約40天文單位，可能是由柯伊伯帶內的類似碰撞造成的。

目前已知的太陽系最外的是小行星V774104，距太陽103個天文單位，於2015年11月10日發現的。

在太陽層以外是由各種氣體雲組成的星際物質，太陽系屬於本地星際雲，被認為是靠近相鄰的星際雲，是太陽日照層的最外緣，在外面的恆星處看見太陽光亮的邊界，太陽系裡的行星是看不到的。太陽系與星際物質氣體形成的弓形衝擊波界線（Bow Shock）外的局部星際雲是一個密集的區域，局部星際雲即太陽系本地星際雲（Lokale Wolke），雲的溫度約為6000開爾文，比太陽表面稍高（直徑為近30光年），稱為局部泡沫現象，屬高溫等離子體態，保護來自星際物質的超高能電子輻射對太陽系的影響。

太陽在銀河系的位置

太陽日光層電流片延伸到太陽系的外圍，是由太陽旋轉磁場對行星際介質中的等離子體的影響造成的。

外太空看太陽系

太陽系的衛星與地球大小的比較

太陽系內行星：

太陽系內行星包括地球行星和小行星帶的區域，內部主要由硅酸鹽和金屬組成，與太陽相對較近，這整個地區的半徑小於木星和土星軌道之間的距離。這個地區也在冰凍線之內，這個距離太陽不到5天文單位（約7億公里）。

四個內行星：從左到右：地球，火星，金星和水星的大小比較。

太陽系內行星和衛星的大小

水星（墨丘里Mercury）：墨丘里是羅馬神話中的信使赫爾墨斯即墨丘里，距太陽距離 57,894,376.07699千米或0.387個天文單位，是距太陽最近的行星，也是太陽系中最小的行星，遠日點0.466 697 天文單位（69816900公里），近日點0.307 499 天文單位（46,001,200公里），半長軸0.387 098 天文單位（57,909,050公里），平均軌道速度47.362米 / 秒，繞太陽一圈的軌道周期87.969天（0.240 846年），軌道周期115.88 d，自轉周期約58. 646天。直徑4878公里，平均半徑2,439.7公里，是0.3829個地球半徑；表面積7.48×10⁷平方公里，是0.147個地球；體積6.083×10¹⁰立方公里，是0.056個地球；平均密度5.427克 /立方厘米，質量3.3011×10²³千克，是0.055個地球質量，是所有其他行星質量的2.5倍。表面溫度427℃（白天），- 183℃（夜晚）。大氣層表面氣小於2×10百帕，由42％的分子氧，29.0％鈉，氫22.0％，6.0％氦氣，0.5％的鉀，微量的氬氣，氮氣，二氧化碳，水蒸氣，氙氣，氪氣和氖氣組成。

水星由大約70％的金屬和30％的硅酸鹽材料組成，水星的密度是5.427克/立方厘米，在太陽系中是第二高的，僅次於地球的5.515克/立方厘米。

水星沒有天然的衛星，除了撞擊坑之外，其唯一已知的地質特徵是波浪形的隆起或褶皺，可能是由於其歷史上早期的收縮時期產生的。水星非常脆弱的氣氛是由太陽風吹出的原子組成的。其較大的鐵芯和薄地幔還沒有得到充分的解釋。假設包括其外層被巨大的衝擊剝離；或者說，它被太陽年輕的能量所阻止。

水星

水星表面的彩色圖像

信使號探測器和水星

水星和地球的大小比較

水星北半球地圖，最低（紫色）到最高10公里（6.2英里）（紅色）。

水星的綜合圖象

水星的北極

水星的北極地區

水星上的倫勃朗撞擊坑，直徑715公里，是繼卡洛里斯盆地後水星的第二大衝擊盆地，美國航空航天局「信使」2008年10月6日拍攝發現。以荷蘭畫家倫勃朗·范賴恩（1606-1669）的名字命名。

水星上的卡洛里斯盆地，位於水星赤道以北，周圍的卡洛里山脈高約1公里至2公里。

水星的卡洛里斯盆地西北部

水星的卡洛里斯盆地中部的潘提翁槽溝

水星上的貝多芬撞擊坑，直徑為625公里，以路德維希·范·貝多芬（Ludwig van Beethoven）命名。

月亮（上）和水星（下）

水星北半球普羅科菲耶夫隕石坑

2006年11月8日拍攝的水星運行到太陽，水星在太陽盤中心下面只是一個小黑點，在左邊你可以看到923號太陽黑子，這比水星要大得多，在右邊你可以看到赤道上還有兩個太陽黑子。

2012年在敘利亞拍攝的的太陽和水星照片

拍攝的月亮黑暗面和上升的太陽日冕以及土星，火星和水星。

金星（維納斯Venus）：維納斯是羅馬神話中掌管愛情與美麗的女神，距離太陽1.082億千米（0.72天文單位），遠日點0.728213 AU（108,939,000公里），近日點0.718440 AU（10747.7萬公里），半長軸0.723332 AU（10820.8萬公里），直徑12,103.6公里，平均半徑6,051.8公里，是0.9499個地球半徑；表面積4.6023×10⁸平方公里，是0.902個地球；體積9.2843×10¹¹立方公里，是0.866個地球；平均密度5.24克 /立方厘米，質量4.8675×10²⁴千克，是0.815個地球質量，是所有其他行星質量的2.5倍。平均軌道速度35.02公里/秒，繞太陽一圈224.701天（0.615198年），自轉周期243.025天，金星上的晝和夜各約為59天，一晝夜相當於地球的118天。金星自轉方向跟天王星一樣與其它行星相反，是自東向西，赤道旋轉速度6.52 公里 /小時（1.81 米 / 秒）。表面溫度737 K （攝氏462度）。金星上的大氣壓強非常大，金星的大氣壓力為90個標準大氣壓（相當於地球海洋深1千米處的壓力），為地球的92倍，金星的大氣主要由二氧化碳組成，並含有少量的氮氣。

與地球質量接近，像地球一樣，在鐵心周圍有一層厚厚的硅酸鹽地幔，是一個充滿大氣的地質活動的證據。它比地球乾燥得九十倍。金星沒有天然的衛星。這是最熱的地球，表面溫度465℃?485℃，很可能是由於大氣中的溫室氣體。金星上沒有發現目前的地質活動的明確證據，但沒有磁場可以防止大氣層的消耗，這表明它的氣氛正在被火山爆發所補充。

金星

金星的兩半球

金星表面

金星的地平線圖像

金星地圖

金星上最高的瑪特山

金星上的薩帕斯山

金星西部高3公里的古拉蒙斯山，金星西部的一座火山

金星表面的古拉蒙斯山附近

2012年6月5日金星凌日

2012年11月的月亮和金星

麥哲倫探測器拍攝的金星，表面溫度超過700開爾文。

金星表面的環形山

金星表面最大的米德環形山，由麥哲倫探測器於1990年11月12日拍攝，直徑275公里

金星表面伊莎貝拉環形山，由麥哲倫探測器拍攝，直徑為175公里，是金星的第二大環形山

金星表面圓頂狀丘陵，最高高度為750米，在圖像的中心可以看到三個山丘，山丘可以看見熔岩噴發後的流動。

月亮和金星

2015年7月19日從國際空間站拍金星

2014年2月26日拍攝的月亮（左）和金星（右）

1990年2月14日伽利略金星探測器拍的金星大氣圖像

地球（Earth）：距離太陽1.5億公里（1個天文單位），遠日點152100000千米（1.017天文單位），近日點147095000公里（0.98327天文單位），半長軸149598023公里（1.00000102 天文單位），繞太陽一圈的軌道時期365.256363004 天（1.00001742096年），平均軌道速度29.78公里/秒（107200公里/小時）。自轉周期23小時56分4秒。直徑12,756公里，平均半徑6,371.0公里公里，赤道半徑6,378.137公里，極地半徑6,356. 752公里，赤道圓周40,075.017公里，極地經向圓周40,007.86公里，表面積510,072,000平方公里，土地面積148,940,000平方公里，占表面積的29.2％；海洋面積361,132,000平方公里，占表面積的70.8％；體積1.08321×10¹²立方公里，是0.866個地球；平均密度5507.85公斤/立方米，質量5.97237×10²⁴千克。大氣層表面氣壓101.325千帕（1標準大氣壓），由氮氣78.08％，氧氣20.95％，0.930％的氬氣，0.0402％二氧化碳等組成，在太空上看地球呈藍色。表面溫度15℃。

是內部行星中最大最密集的地區，也是唯一一個擁有當前地質活動的地方，也是唯一存在生命的地方。它的液態水圈在地球行星中是獨一無二的，也是唯一觀測到板塊構造的行星。地球的大氣與其他行星的大氣是完全不同的，因為生命的存在而改變了自由氧含量為21％。它有一顆天然衛星，月球是太陽系中唯一一顆地球行星的大衛星

地球

轉動的地球

從軌道上看月球被地球大氣遮蔽了一部分

美國猶他州的布萊斯峽谷國家公園

2007年9月3日從低地球軌道看費利克斯颶風

2007年9月3日哥倫比亞北部的菲利克斯颶風

2013年11月在南極洲羅斯冰架附近發現山（迪斯卡弗里火山Discovery）附近的透鏡雲

2016年2月在加利福尼亞州東南部莫哈韋沙漠之上的巨型的雲彩

由阿波羅8號上的宇航員拍攝的地球

阿波羅8號上的宇航員威廉·安德斯（William Anders）在太空中拍攝的人類第一幅地球圖像，南美洲附近

地球軸的傾角

地球上的歐洲，銀河在背景中

阿波羅7號1968年10月14日拍攝的夏威夷瓦胡島

發現號太空梭1984年11月13日拍攝的北印度洋的旋風

阿波羅11號在月球上空拍攝的地球

阿波羅11號機組人員返回地球時拍攝的地球

美國宇航局伽利略號飛船返回地球拍的地球和月球圖像

2015年4月9日美國極軌衛星探天器拍攝地球

美國宇航員麥坎德萊斯（McCandless）1984年第一個在太空中自由漂浮

地球與和平號

2010年6月21日太空中看地中海的塞普勒斯島

從太空中看地球

太空中看地球

2012年4月國際空間站拍攝拍攝的地球上的燈光

2015年1月30日在國際空間站拍攝

2015年4月1日在國際空間站拍攝，左上角是俄羅斯進步57號供應船

從太空中看月亮升起

2012年10月10日商業貨船從國際空間站分離

從太空中看太陽

「奮進號」太空梭拍攝非洲查德的艾米·庫西（Emi Koussi）火山口

在213公里的高度拍攝加勒比海西北部的大開曼島

2017年6月2日拍攝的摩洛哥海岸附近的雲彩

2016年12月6日拍攝的復活節島

2011年4月12日17時31分（美國東部標準時間下午1時31分）在美國東部形成一個類似撇號形狀的巨大的漩渦

2017年1月14日由美國國家航空航天局拍攝的朝鮮半島

2012年拍攝的地球夜間燈光

2012年4月拍攝的地球西半球夜間燈光

地球大氣層

地球上的閃電

地球極光

地球北極光

北極光和月亮

在冰島看北極光

北冰洋阿拉斯加巴羅北部博福特海

北冰洋的加拿大盆地

北冰洋，俄羅斯西部以北的北極冰山

美國宇航局探空火箭於2014年3月3日凌晨拍攝的極光

2011年10月25日在挪威特羅姆斯拍攝的紅色極光

國際空間站拍攝的一片明亮的綠色和紅色的極光

2012年7月15日，國際空間站約240英里的高度拍攝了南極光。

2015年8月15日國際空間站宇航員斯科特·凱利（Scott Kelly）拍攝北極光照片

2015年8月15日國際空間站宇航員斯科特·凱利拍攝北極光照片

2015年8月15日國際空間站宇航員斯科特·凱利拍攝北極光照片2

2014年7月7日國際空間站在澳大利亞南部的印度洋上空226英里處拍攝了南極光

塔斯馬尼亞州莫蒂默灣自然保護區的南極光

塔斯馬尼亞州莫蒂默灣自然保護區的南極光2

月球（Moon），月球被認為是在45.1億年前形成的，不久之後就是地球。最普遍接受的解釋是，月球是由地球和火星大小的忒伊亞行星（Theia）之間巨大撞擊後留下的碎片形成的。月球現在的平均軌道距離地球為384,402公里，距離地球近地點362600公里，遠地點405400公里，半長軸384399公里，繞地球一周的軌道時期和自轉周期為27.321661天（27天7小時43分11.559秒），平均半徑1,737.1公里，從地球上看月球的周期為29 天 12小時 44分2.9秒，赤道自轉速度4.627米/秒。平均軌道速度1.022公里/秒。直徑3,476.28公里，地球的半徑0.273倍，赤道半徑1,738.1公里，是地球的0.273北，極地半徑1,736.0公里，是地球的0.273倍，赤道周長10,921公里，表面積3.793×10⁷平方公里，是地球的0.074倍，體積2.1958×10¹⁰立方公里，是地球的0.020倍，平均密度3.35克 /立方厘米，平均密度為水的3.350倍。質量7.342×10²²千克，為地球的0.012300倍。表面溫度因為沒有大氣的保護，白天最高160℃，夜間最低-180℃。表面壓力白天10-7 帕，夜間10（1毫巴）。

月球表面有陰暗的部分和明亮的區域，亮區是高地，暗區是平原或盆地等低陷地帶，分別被稱為月陸和月海。早期的天文學家在觀察月球時，以為發暗的地區都有海水覆蓋，因此把它們稱為「海」。著名的有雲海，濕海，靜海等。而明亮的部分是山脈，那裡層巒疊嶂，山脈縱橫，到處都是星羅棋布的環形山，即月坑，這是一種環形隆起的低洼形。月球上直徑大於1000米的環形山多達33,000多個。位於南極附近的貝利環形山直徑295公里，可以把整個海南島裝進去。最深的山是牛頓環形山，深達8788米。除了環形山，月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現，別有一番風光。

月球背面的結構和正面差異較大。月海所佔面積較少，而環形山則較多。地形凹凸不平，起伏懸殊最長和最短的月球半徑都位於背面，有的地方比月球平均半徑長4公里，有的地方則短5公里（如范德格拉夫窪地）。背面未發現「質量瘤」。背面的月殼比正面厚，最厚處達150公里，而正面月殼厚度只有60公里左右。

45億年前，月球表面仍然是液體岩漿海洋。科學家認為組成月球的礦物克里普礦物（KREEP）展現了岩漿海洋留下的化學線索，克里普礦物實際上是科學家稱為「不兼容元素」的合成物 - 那些無法進入晶體結構的物質被留下，並浮到岩漿的表面對研究人員來說，克里普礦物是個方便的線索，說明了月殼的火山運動歷史，並可推測彗星或其他天體撞擊的頻率和時間。

月殼由多種主要元素組成，包括：鈾，釷，鉀，氧，硅，鎂，鐵，鈦，鈣，鋁及氫。。有些元素，例如：鈾，釷和鉀，本身已具放射性，因此能自行發射伽瑪射線但無論成因為何，每種元素髮出的伽瑪射線均不相同，每種均有獨特的譜線。特徵，而且可用光譜儀測量。

月球有豐富的礦藏，據介紹，月球上稀有金屬的儲藏量比地球還多月球上的岩石主要有三種類型，第一種是富含鐵，鈦的月海玄武岩；第二種是斜長岩，富含鉀，稀土和磷等，主要分布在月球高地；第三種主要是由0.1?1毫米的岩屑顆粒組成的角礫岩月球岩石中含有地球中全部元素和60種左右的礦物，其中6種礦物是地球沒有的。

月球的礦產資源極為豐富，地球上最常見的17種元素，在月球上比比皆是。以鐵為例，僅月面表層5厘米厚的沙土就含有上億噸鐵，而整個月球表面平均有10米厚的沙土。月球土壤中還含有豐富的氦3，利用氘和氦3進行的氦聚變可作為核電站的能源，這種聚變不產生中子，安全無污染，是容易控制的核聚變，不僅可用於地面核電站，而且特別適合宇宙航行。據悉，月球土壤中氦3的含量估計為715,000噸。從月球土壤中每提取一噸氦3，可得到6300噸氫，70噸氮和1600噸碳。

月球表面分布著22個主要的月海，除東海，莫斯科海和智海位於月球的背面（背向地球的一面）外，其他19個月海都分布在月球的正面（面向地球的一面）。在這些月海中存在著大量的月海玄武岩，22個海中所填充的玄武岩體積約1010千米，而月海玄武岩中蘊藏著豐富的鈦，鐵等資源。若假設月海玄武岩中鈦鐵礦含量為8％，或者說二氧化鈦含量為4.2％，則月海玄武岩中鈦鐵礦的總資源量約為1.3×10¹⁵?1.9×10¹⁵噸，儘管這種估算帶著很大的推測性與不確定性，但可以肯定的是月海玄武岩中豐富的鈦鐵礦是未來月球可供開發利用的最重要的礦產資源之一。

克里普岩是月球高地三大岩石類型之一，因富含鉀，稀土元素和磷而得名。克里普岩在月球上分布很廣泛。富含釷和鈾元素的風爆洋區的克里普岩被後期月海玄武岩所覆蓋，克里普岩混合併形成高灶和鈾物質，其厚度估計有10?20千米。風暴洋區克里普岩中的稀土元素總資源量約為225億至450億噸。克里普岩中所蘊藏的豐富的釷，軸也是未來人類開發利用月球資源的重要礦產資源之一。

此外，月球還蘊藏有豐富的鉻，鎳，鈉，鎂，硅，銅等金屬礦產資源。

月球

月球正面

月球正面的裂谷

月球背面

月球繞地球轉

月亮的地形

轉動中的月球

月亮

載至到1976年，載人和無人飛行器著陸月球地點地圖

在北半球觀察月球一個月的過程中，看到月球近側顯示了振動效因。

月球背面代達羅斯環形山

2016年11月14日觀察到的超級月亮，距離地球中心356,511公里，這是自1948年1月26日以來最接近的地方。下次要到2034年11月25日。

1969年5月22日阿波羅10號的月球艙降落在月球史密斯海以東約175英里

阿波羅8號看月球的一部分，阿波羅8號是美國阿波羅太空計劃的第二次載人航天飛行任務，於1968年12月21日發射升空，成為第一艘離開地球軌道，到達月球軌道，並安全返回地球的載人飛船。

美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗在月球上，阿波羅11號是在1969年7月20日20時18分降落月球，7月21日上午02:56:15登陸月球6小時後，阿姆斯特朗成為第一個踏上月球表面的人。

阿波羅11號的美國宇航員奧爾德林在月球上擺姿勢

阿波羅11號的「鷹」號登月艙在月球

阿波羅11號登陸月球

阿波羅11號到月球的照片

阿波羅11號的「鷹」號登月艙降落到月球

阿波羅15號的月球車在月亮上

嫦娥三號於2013年12月14日玉兔月球車降落在虹灣

嫦娥三號於2013年12月14日玉兔月球車降落在月球

2007年10月31日拍攝的月球虹灣，虹灣直徑236公里

未來月球殖民地的藝術表現

月球上的雨海

月球上雨海和哥白尼環形山，哥白尼環形山（最上面），直徑107公里

月球上的哥白尼環形山

2006年9月2日拍攝的月球表面

1997年7月拍攝的月亮和金牛座的壁宿五

伽利略號航天器於1992年12月7日拍攝的月亮

伽利略號航天器拍攝的月亮：月球海和灣：1風暴洋，2雨海，3冷海，4三海，5了解海，6水海，7體海，8氣海，9靜海，10安寧海，11花蜜海，12生育海，13泡沫海，14浪海，15史密斯海，16 Marginis海，17身海，18蛇海，19 Humboldtianum海，20中彩虹海，21蝴蝶灣，22個Lunicus灣，23信仰灣，24虹灣，25中灣，26榮譽灣，27緊縮灣， 28協和灣，29愛灣，30成功灣。

伽利略號航天器1992年10月16日和17日拍攝的月亮繞地球轉