八大行星特指太陽(yáng)系八大行星,從離太陽(yáng)的距離從小到大依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。1930年由美國(guó)天文學(xué)家湯博發(fā)現(xiàn)的冥王星曾被認(rèn)為是大行星,但隨著一顆比冥王星更大、更遠(yuǎn)的天體的發(fā)現(xiàn),2006年8月24日召開(kāi)的國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)第26屆大會(huì)將其定義為矮行星。
冥王星出列 冥王星被排除在大行星之外的原因:一是由于其發(fā)現(xiàn)的過(guò)程是基于一個(gè)錯(cuò)誤的
理論;二是由于當(dāng)初將其質(zhì)量估算錯(cuò)了,誤將其納入到了大行星的行列,它被劃為矮行星。
行星的定義
一是必須圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的天體;
二是
質(zhì)量足夠大,能依靠自身
引力使天體呈圓球狀;
三是其軌道附近應(yīng)該沒(méi)有其他物體
。
冥王星對(duì)最后一條條件不符,冥王星的軌道是和
海王星有所交集的。
【水星】 英文名:Mercury
水星最接近太陽(yáng),是太陽(yáng)系中最小最輕的行星。水星在直徑上小于
木衛(wèi)三和
土衛(wèi)六。
水星基本參數(shù):
軌道半長(zhǎng)徑: 5791萬(wàn)
千米 (0.38 天文單位)
公轉(zhuǎn)周期: 87.70 天
自轉(zhuǎn)方向:自西向東
平均軌道速度: 47.89 千米/每秒
軌道偏心率: 0.206
軌道
傾角: 7.0 度
行星
赤道半徑: 2440 千米
質(zhì)量(地球質(zhì)量=1): 0.0553
密度: 5.43 克/立方厘米
自轉(zhuǎn)周期: 58.65 日
衛(wèi)星數(shù): 無(wú)
公轉(zhuǎn)軌道: 距太陽(yáng) 57,910,000 千米 (0.38 天文單位)
在古
羅馬神話中水星是
商業(yè)、
旅行和偷竊之神,即古希臘
神話中的
赫耳墨斯,為眾神傳信的神,或許由于水星在空中移動(dòng)得快,才使它得到這個(gè)名字。
早在公元前3000年的蘇美爾時(shí)代,人們便發(fā)現(xiàn)了水星,古
希臘人賦于它兩個(gè)名字:當(dāng)它初現(xiàn)于清晨時(shí)稱為
阿波羅,當(dāng)它閃爍于夜空時(shí)稱為赫耳墨斯。不過(guò),古希臘天文學(xué)家們知道這兩個(gè)名字實(shí)際上指的是同一顆星星,赫拉克賴脫(公元前5世紀(jì)之希臘哲學(xué)家)甚至認(rèn)為水星與
金星并非環(huán)繞地球,而是環(huán)繞著太陽(yáng)在運(yùn)行。
僅有水手10號(hào)探測(cè)器于1973年和1974年三次造訪水星。它僅僅勘測(cè)了水星表面的45%(并且很不幸運(yùn),由于水星太靠近太陽(yáng),以致于哈博望遠(yuǎn)鏡無(wú)法對(duì)它進(jìn)行安全的攝像)。
水星的軌道偏離正圓程度很大,近日點(diǎn)距太陽(yáng)僅四千六百萬(wàn)千米,遠(yuǎn)日點(diǎn)卻有7千萬(wàn)千米,它在軌道近日點(diǎn)所具有的圍繞太陽(yáng)的緩慢歲差現(xiàn)象,被稱為“水星近日點(diǎn)軌道進(jìn)動(dòng)”。(歲差:地軸進(jìn)動(dòng)引起春分點(diǎn)向西緩慢運(yùn)行,速度每年0.2",約25800年運(yùn)行一周,使回歸年比
恒星年短的現(xiàn)象。分日歲差和行星歲差兩種,后者是由行星引力產(chǎn)生的黃道面變動(dòng)引起的。)在十九世紀(jì),天文學(xué)家們對(duì)水星的軌道半徑進(jìn)行了非常仔細(xì)的觀察,但無(wú)法運(yùn)用牛頓力學(xué)對(duì)此作出適當(dāng)?shù)慕忉?。存在于?shí)際觀察到的值與預(yù)告值之間的細(xì)微差異是一個(gè)次要(每千年相差七分之一度)但困擾了天文學(xué)家們數(shù)十年的問(wèn)題。有人認(rèn)為在靠近水星的軌道上存在著另一顆行星(有時(shí)被稱作Vulcan,“祝融星”),由此來(lái)解釋這種差異,結(jié)果最終的答案頗有戲劇性:愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論。在人們接受認(rèn)可此理論的早期,水星運(yùn)行的正確預(yù)告是一個(gè)十分重要的因素。(水星因太陽(yáng)的引力場(chǎng)而繞其公轉(zhuǎn),而太陽(yáng)引力場(chǎng)極其巨大,據(jù)廣義相對(duì)論觀點(diǎn),質(zhì)量產(chǎn)生引力場(chǎng),引力場(chǎng)又可看成質(zhì)量,所以巨引力場(chǎng)可看作質(zhì)量,產(chǎn)生小引力場(chǎng),使其公轉(zhuǎn)軌道偏離。類似于電磁波的發(fā)散,變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),傳向遠(yuǎn)方。--譯注)
在1962年前,人們一直認(rèn)為水星自轉(zhuǎn)一周與公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是相同的,從而使面對(duì)太陽(yáng)的那一面恒定不變。這與月球總是以相同的半面朝向地球很相似。但在1965年,通過(guò)多普勒雷達(dá)的觀察發(fā)現(xiàn)這種理論是錯(cuò)誤的?,F(xiàn)在我們已得知水星在公轉(zhuǎn)二周的同時(shí)自轉(zhuǎn)三周,水星是太陽(yáng)系中目前唯一已知的公轉(zhuǎn)周期與自轉(zhuǎn)周期共動(dòng)比率不是1:1的天體。
由于上述情況及水星軌道極度偏離正圓,將使得水星上的觀察者看到非常奇特的景像,處于某些經(jīng)度的觀察者會(huì)看到當(dāng)太陽(yáng)升起后,隨著它朝向天頂緩慢移動(dòng),將逐漸明顯地增大尺寸。太陽(yáng)將在天頂停頓下來(lái),經(jīng)過(guò)短暫的倒退過(guò)程,再次停頓,然后繼續(xù)它通往地平線的旅程,同時(shí)明顯地縮小。在此期間,星星們將以三倍快的速度劃過(guò)蒼空。在水星表面另一些地點(diǎn)的觀察者將看到不同的但一樣是異乎尋常的天體運(yùn)動(dòng)。
水星上的溫差是整個(gè)太陽(yáng)系中最大的,溫度變化的范圍為90開(kāi)到700開(kāi)。相比之下,金星的溫度略高些,但更為穩(wěn)定。
水星在許多方面與月球相似,它的表面有許多隕石坑而且十分古老;它也沒(méi)有板塊運(yùn)動(dòng)。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)。水星是太陽(yáng)系中僅次于地球,密度第二大的天體。事實(shí)上地球的密度高部分源于萬(wàn)有引力的壓縮;或非如此,水星的密度將大于地球,這表明水星的鐵質(zhì)核心比地球的相對(duì)要大些,很有可能構(gòu)成了行星的大部分。因此,相對(duì)而言,水星僅有一圈薄薄的硅酸鹽地幔和地殼。
巨大的鐵質(zhì)核心半徑為1800到1900千米,是水星內(nèi)部的支配者。而硅酸鹽外殼僅有500到600千米厚,至少有一部分核心大概成熔融狀。
事實(shí)上水星的大氣很稀薄,由太陽(yáng)風(fēng)帶來(lái)的被破壞的原子構(gòu)成。水星溫度如此之高,使得這些原子迅速地散逸至太空中,這樣與地球和金星穩(wěn)定的大氣相比,水星的大氣頻繁地被補(bǔ)充更換。
水星的表面表現(xiàn)出巨大的急斜面,有些達(dá)到幾百千米長(zhǎng),三千米高。有些橫處于環(huán)形山的外環(huán)處,而另一些急斜面的面貌表明他們是受壓縮而形成的。據(jù)估計(jì),水星表面收縮了大約0.1%(或在星球半徑上遞減了大約1千米)。
水星上最大的地貌特征之一是Caloris
盆地(右圖),直徑約為1300千米,人們認(rèn)為它與月球上最大的盆地Maria相似。如同月球的盆地,Caloris盆地很有可能形成于太陽(yáng)系早期的大碰撞中,那次碰撞大概同時(shí)造成了星球另一面正對(duì)盆地處奇特的地形(左圖)。
除了布滿隕石坑的地形,水星也有相對(duì)平坦的平原,有些也許是古代火山運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,但另一些大概是隕石所形成的噴出物沉積的結(jié)果。
水手號(hào)探測(cè)器的數(shù)據(jù)提供了一些近期水星上火山活動(dòng)的初步跡象,但我們需要更多的資料來(lái)確認(rèn)。
令人驚訝的是,水星北極點(diǎn)的
雷達(dá)掃描(一處未被水手10號(hào)勘測(cè)的區(qū)域)顯示出在一些隕石坑的被完好保護(hù)的隱蔽處存在冰的跡象。
水星有一個(gè)小型磁場(chǎng),磁場(chǎng)強(qiáng)度約為地球的1%。
至今未發(fā)現(xiàn)水星有衛(wèi)星。
通常通過(guò)雙筒望遠(yuǎn)鏡甚至直接用肉眼便可觀察到水星,但它總是十分靠近太陽(yáng),在曙暮光中難以看到。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時(shí)水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由“星光燦爛”這個(gè)天象程序作更多更細(xì)致的定制。
【金星】 英文名:Venus
八大行星之一,中國(guó)古代稱之為太白或太白金星。它有時(shí)是晨星,黎明前出現(xiàn)在東方天空,被稱為“啟明”;有時(shí)是昏星,黃昏后出現(xiàn)在西方天空,被稱為“
長(zhǎng)庚”。金星是全天中除太陽(yáng)和月亮外最 亮的星,猶如一顆耀眼的鉆石,于是古希臘人稱它為阿佛洛狄忒--愛(ài)與美的女神,而羅馬人則稱它為
維納斯--美神。
金星基本參數(shù)
自轉(zhuǎn)方向:自東向西
公轉(zhuǎn)周期:224.701天
平均軌道速度:35.03 千米/每秒
軌道偏心率:0.007
軌道傾角:3.4 度
赤道直徑:12,103.6千米
直 徑:12105千米
質(zhì)量(地球質(zhì)量=1):0.8150
密度:5.24 克/立方厘米
衛(wèi)星數(shù)量:0
公轉(zhuǎn)半徑:108,208,930 km(0.72 天文單位)
表面面積:4.6億平方千米
自轉(zhuǎn)時(shí)間:243.02天
逃逸速度:10.4 千米/秒
金星在史前就已被人所知曉。除了太陽(yáng)與月亮外,它是最亮的一顆。
金星是一顆內(nèi)層行星,從地球用望遠(yuǎn)鏡觀察它的話,會(huì)發(fā)現(xiàn)它有位相變化。伽利略對(duì)此現(xiàn)象的觀察是贊成哥白尼的有關(guān)太陽(yáng)系的太陽(yáng)中心說(shuō)的重要證據(jù)。
第一艘訪問(wèn)金星的飛行器是1962年的水手2號(hào)。隨后,它又陸續(xù)被其他飛行器:金星先鋒號(hào),蘇聯(lián)尊嚴(yán)7號(hào)、尊嚴(yán)9號(hào)訪問(wèn)。
金星的自轉(zhuǎn)非常不同尋常,一方面它很慢(金星日相當(dāng)于243個(gè)地球日,比金星年稍長(zhǎng)一些),另一方面它是倒轉(zhuǎn)的。另外,金星自轉(zhuǎn)周期又與它的軌道周期同步,所以當(dāng)它與地球達(dá)到最近點(diǎn)時(shí),金星朝地球的一面總是固定的。這是不是共鳴效果或只是一個(gè)巧合就不得而知了。
金星有時(shí)被譽(yù)為地球的姐妹星,在有些方面它們非常相像:
-- 金星比地球略微小一些(95%的地球直徑,80%的地球質(zhì)量)。
?。?在相對(duì)年輕的表面都有一些環(huán)形山口。
?。?它們的密度與化學(xué)組成都十分類似。
由于這些相似點(diǎn),有時(shí)認(rèn)為在它厚厚的云層下面金星可能與地球非常相像,可能有生命的存在。但是不幸的是,許多有關(guān)金星的深層次研究表明,在許多方面金星與地球有本質(zhì)的不同。
金星的大氣壓力為90個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(相當(dāng)于地球海洋深1千米處的壓力),大氣大多由二氧化碳組成,也有幾層由硫酸組成的厚數(shù)千米的云層。這些云層擋住了我們對(duì)金星表面的觀察,使得它看來(lái)非常模糊。這稠密的大氣也產(chǎn)生了溫室效應(yīng),使金星表面溫度上升400度,超過(guò)了740開(kāi)(足以使鉛條熔化)。金星表面自然比水星表面熱,雖然金星比水星離太陽(yáng)要遠(yuǎn)倍。云層頂端有強(qiáng)風(fēng),大約每小時(shí)350千米,但表面風(fēng)速卻很慢,每小時(shí)幾千米不到。
【地球】
英文:earth
地球是距太陽(yáng)第三顆,也是第五大行星:
軌道半徑: 149,600,000 千米 (離太陽(yáng)1.00 天文單位)
行星直徑: 12,756.3 千米
質(zhì)量: 5.9736e24 千克
赤道引力(地球=1) 1.00
逃逸速度(公里/秒) 11.2
自轉(zhuǎn)周期(日) 0.9973
公轉(zhuǎn)周期(日)365.2422
黃赤交角(度) 23.26
反照率 0.30
自轉(zhuǎn)方向:自西向東
地球是唯一一個(gè)不是從希臘或羅馬神話中得到的名字。Earth一詞來(lái)自于古英語(yǔ)及日耳曼語(yǔ)。這里當(dāng)然有許多其他語(yǔ)言的命名。在羅馬神話中,地球女神叫Tellus-肥沃的土地(希臘語(yǔ):Gaia, 大地母親)
直到16世紀(jì)哥白尼時(shí)代人們才明白地球只是一顆行星。
地球,當(dāng)然不需要飛行器即可被觀測(cè),然而我們直到二十世紀(jì)才有了整個(gè)行星的地圖。由空間拍到的圖片應(yīng)具有合理的重要性;舉例來(lái)說(shuō),它們大大幫助了氣象預(yù)報(bào)及暴風(fēng)雨跟蹤預(yù)報(bào)。它們真是與眾不同的漂亮??!
地球由于不同的化學(xué)成分與地震性質(zhì)被分為不同的巖層(深度-千米):
0- 40 地殼
40- 400 Upper mantle - 上地幔
400- 650 Transition region - 過(guò)渡區(qū)域
650-2700 Lower mantle - 下地幔
2700-2890 D'' layer - D"層
2890-5150 Outer core - 外核
5150-6378 Inner core - 內(nèi)核
地殼的厚度不同,海洋處較薄,大洲下較厚。內(nèi)核與地殼為實(shí)體;外核與地幔層為流體。不同的層由不連續(xù)斷面分割開(kāi),這由地震數(shù)據(jù)得到;其中最有名的有數(shù)地殼與上地幔間的莫霍面-不連續(xù)斷面了。
地球的大部分質(zhì)量集中在地幔,剩下的大部分在地核;我們所居住的只是整體的一個(gè)小部分(下列數(shù)值×10e24千克):
大氣 = 0.0000051
海洋 = 0.0014
地殼 = 0.026
地幔 = 4.043
外地核 = 1.835
內(nèi)陸核 = 0.09675
地核可能大多由鐵構(gòu)成(或鎳/鐵),雖然也有可能是一些較輕的物質(zhì)。地核中心的溫度可能高達(dá)7500K,比太陽(yáng)表面還熱;下地??赡苡晒瑁V,氧和一些鐵,鈣,鋁構(gòu)成;上地幔大多由olivene,pyroxene(鐵/鎂硅酸鹽),鈣,鋁構(gòu)成。我們知道這些金屬都來(lái)自于地震;上地幔的樣本到達(dá)了地表,就像火山噴出巖漿,但地球的大部分還是難以接近的。地殼主要由石英(硅的氧化物)和類長(zhǎng)石的其他硅酸鹽構(gòu)成。就整體看,地球的化學(xué)元素組成為:
34.6% 鐵
29.5% 氧
15.2% 硅
12.7% 鎂
2.4% 鎳
1.9% 硫
0.05% 鈦
地球是太陽(yáng)系中密度最大的
星體。
其他的
類地行星可能也有相似的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)組成,當(dāng)然也有一些區(qū)別:月球至少有一個(gè)小內(nèi)核;水星有一個(gè)超大內(nèi)核(相當(dāng)于它的直徑);
火星與月球的地幔要厚得多;月球與水星可能沒(méi)有由不同化學(xué)元素構(gòu)成的地殼;地球可能是唯一一顆有內(nèi)核與外核的類地行星。值得注意的是,我們的有關(guān)行星內(nèi)部構(gòu)造的理論只是適用于地球。
不像其他類地行星,地球的地殼由幾個(gè)實(shí)體板塊構(gòu)成,各自在熱地幔上漂浮。理論上稱它為板塊說(shuō)。它被描繪為具有兩個(gè)過(guò)程:擴(kuò)大和縮小。擴(kuò)大發(fā)生在兩個(gè)板塊互相遠(yuǎn)離,下面涌上來(lái)的巖漿形成新地殼時(shí)。縮小發(fā)生在兩個(gè)板塊相互碰撞,其中一個(gè)的邊緣部份伸入了另一個(gè)的下面,在熾熱的地幔中受熱而被破壞。在板塊分界處有許多斷層(比如加利福尼亞的San Andreas斷層),大洲板塊間也有碰撞(如印度洋板塊與亞歐板塊)。目前有六大板塊:
美洲板塊 - 北美洲,南美洲,西大西洋及格陵蘭島
南極板塊 - 南極洲及沿海
歐亞板塊 - 東北大西洋,歐洲及除印度外的亞洲
非洲板塊 - 非洲,東南大西洋及西印度洋
印度洋板塊 - 印度,澳大利亞,新西蘭及大部分印度洋
太平洋板塊 - 大部分太平洋(及加利福尼亞南岸)
還有超過(guò)廿個(gè)小板塊,如阿拉伯,菲律賓板塊。地震經(jīng)常在這些板塊交界處發(fā)生。繪成圖使得更容易地看清板塊邊界。
地球的表面十分年輕。在50億年的短周期中(天文學(xué)標(biāo)準(zhǔn)),不斷重復(fù)著侵蝕與構(gòu)造的過(guò)程,地球的大部分表面被一次又一次地形成和破壞,這樣一來(lái),除去了大部分原始的地理痕跡(比如星體撞擊產(chǎn)生的火山口)。這樣一來(lái),地球上早期歷史都被清除了。地球至今已存在了45到46億年,但已知的最古老的石頭只有40億年,連超過(guò)30億年的石頭都屈指可數(shù)。最早的生物化石則小于39億年。沒(méi)有任何確定的記錄表明生命真正開(kāi)始的時(shí)刻。
71%的地球表面為水所覆蓋。地球是行星中唯一一顆能在表面存在有液態(tài)水(雖然在土衛(wèi)六的表面存在有液態(tài)乙烷與甲烷,木衛(wèi)二的地下有液態(tài)水)。我們知道,液態(tài)水是生命存在的重要條件。海洋的熱容量也是保持地球氣溫相對(duì)穩(wěn)定的重要條件。液態(tài)水也造成了地表侵蝕及大洲氣候的多樣化,目前這是在太陽(yáng)系中獨(dú)一無(wú)二的過(guò)程(很早以前,火星上也許也有這種情況)。
地球的大氣由77%的氮,21%氧,微量的氬、二氧化碳和水組成。地球初步形成時(shí),大氣中可能存在大量的二氧化碳,但是幾乎都被組合成了碳酸鹽巖石,少部分溶入了海洋或給活著的植物消耗了?,F(xiàn)在板塊構(gòu)造與生物活動(dòng)維持了大氣中二氧化碳到其他場(chǎng)所再返回的不停流動(dòng)。大氣中穩(wěn)定存在的少量二氧化碳通過(guò)溫室效應(yīng)對(duì)維持地表氣溫有極其深遠(yuǎn)的重要性。溫室效應(yīng)使平均表面氣溫提高了35攝氏度(從凍人的-21℃升到了適人的14℃);沒(méi)有它海洋將會(huì)結(jié)冰,而生命將不可能存在。
豐富的氧氣的存在從化學(xué)觀點(diǎn)看是很值得注意的。氧氣是很活潑的氣體,一般環(huán)境下易和其他物質(zhì)快速結(jié)合。地球大氣中的氧的產(chǎn)生和維持由生物活動(dòng)完成。沒(méi)有生命就沒(méi)有充足的氧氣。
地球與月球的交互作用使地球的自轉(zhuǎn)每世紀(jì)減緩了2毫秒。當(dāng)前的調(diào)查顯示出大約在9億年前,一年有481天又18小時(shí)。
地球的衛(wèi)星:月球(月亮)[moon]
月球俗稱月亮,也稱太陰。在太陽(yáng)系中是地球唯一的天然衛(wèi)星。月球是最明顯的天然衛(wèi)星的例子。在太陽(yáng)系里,除水星和金星外,其他行星都有天然衛(wèi)星。月球的年齡大約有46億年。月球有殼、幔、核等分層結(jié)構(gòu)。最外層的月殼平均厚度約為60-65公里。月殼下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分體積。月幔下面是月核,月核的溫度約為1000度,很可能是熔融狀態(tài)的。月球直徑約3476公里,是地球的3/11。體積只有地球的1/49,質(zhì)量約7350億億噸,相當(dāng)于地球質(zhì)量的1/81,月面的重力差不多相當(dāng)于地球重力的1/6。
【火星】 英文名: Mars
火星為距太陽(yáng)第四遠(yuǎn),也是太陽(yáng)系中第七大行星:
火星基本參數(shù):
軌道半長(zhǎng)徑: 22794萬(wàn) 千米 (1.52 天文單位)
公轉(zhuǎn)周期: 686.98 日
平均軌道速度: 24.13 千米/每秒
軌道偏心率: 0.093
軌道傾角: 1.8 度
行星赤道半徑: 3398 千米
質(zhì)量(地球質(zhì)量=1): 0.1074
密度: 3.94 克/立方厘米
自轉(zhuǎn)周期: 1.026 日
自轉(zhuǎn)方向:自西向東
衛(wèi)星數(shù): 2
公轉(zhuǎn)軌道: 離太陽(yáng)227,940,000 千米 (1.52 天文單位)
火星(希臘語(yǔ): 阿瑞斯)被稱為戰(zhàn)神。這或許是由于它鮮紅的顏色而得來(lái)的;火星有時(shí)被稱為“紅色行星”。(趣記:在希臘人之前,古羅馬人曾把火星作為農(nóng)耕之神來(lái)供奉。而好侵略擴(kuò)張的希臘人卻把火星作為戰(zhàn)爭(zhēng)的象征)而“三月”的名字也是得自于火星。
火星在史前時(shí)代就已經(jīng)為人類所知。由于它被認(rèn)為是太陽(yáng)系中人類最好的住所(除地球外),它受到科幻小說(shuō)家們的喜愛(ài)。但可惜的是那條著名的被Lowell“看見(jiàn)”的“運(yùn)河”以及其他一些什么的,都只是如Barsoomian公主們一樣是虛構(gòu)的。
第一次對(duì)火星的探測(cè)是由水手4號(hào)飛行器在1965年進(jìn)行的。人們接連又作了幾次嘗試,包括1976年的兩艘海盜號(hào)飛行器(左圖)。此后,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)20年的間隙,在1997年的七月四日,火星探路者號(hào)終于成功地登上火星(右圖)。
火星的軌道是顯著的橢圓形。因此,在接受太陽(yáng)照射的地方,近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)之間的溫差將近30攝氏度。這對(duì)火星的氣候產(chǎn)生巨大的影響?;鹦巧系钠骄鶞囟却蠹s為218K(-55℃,-67華氏度),但卻具有從冬天的140K(-133℃,-207華氏度)到夏日白天的將近300K(27℃,80華氏度)的跨度。盡管火星比地球小得多,但它的表面積卻相當(dāng)于地球表面的陸地面積。
除地球外,火星是具有最多各種有趣地形的固態(tài)表面行星。其中不乏一些壯觀的地形:
?。?奧林匹斯山脈: 它在地表上的高度有24千米(78000英尺),是太陽(yáng)系中最大的山脈。它的基座直徑超過(guò)500千米,并由一座高達(dá)6千米(20000英尺)的懸崖環(huán)繞著(右圖);
- Tharsis: 火星表面的一個(gè)巨大凸起,有大約4000千米寬,10千米高;
?。?Valles Marineris: 深2至7千米,長(zhǎng)為4000千米的峽谷群(標(biāo)題下圖);
?。?Hellas Planitia: 處于南半球,6000多米深,直徑為2000千米的沖擊環(huán)形山。
火星的表面有很多年代已久的環(huán)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,有著與月球上相似的曲型的環(huán)狀高地(左圖)。相反的,它的北半球大多由新近形成的低平的平原組成。這些平原的形成過(guò)程十分復(fù)雜。南北邊界上出現(xiàn)幾千米的巨大高度變化。形成南北地勢(shì)巨大差異以及邊界地區(qū)高度劇變的原因還不得而知(有人推測(cè)這是由于火星外層物增加的一瞬間產(chǎn)生的巨大作用力所形成的)。最近,一些科學(xué)家開(kāi)始懷疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。這個(gè)疑點(diǎn)將由“火星全球勘測(cè)員”來(lái)解決。
火星的內(nèi)部情況只是依靠它的表面情況資料和有關(guān)的大量數(shù)據(jù)來(lái)推斷的。一般認(rèn)為它的核心是半徑為1700千米的高密度物質(zhì)組成;外包一層熔巖,它比地球的地幔更稠些;最外層是一層薄薄的外殼。相對(duì)于其他固態(tài)行星而言,火星的密度較低,這表明,火星核中的鐵(鎂和硫化鐵)可能含帶較多的硫。
如同水星和月球,火星也缺乏活躍的板塊運(yùn)動(dòng);沒(méi)有跡象表明火星發(fā)生過(guò)能造成像地球般如此多褶皺山系的地殼平移活動(dòng)。由于沒(méi)有橫向的移動(dòng),在地殼下的巨熱地帶相對(duì)于地面處于靜止?fàn)顟B(tài)。再加之地面的輕微引力,造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是,人們卻未發(fā)現(xiàn)火山最近有過(guò)活動(dòng)的跡象。雖然,火星可能曾發(fā)生過(guò)很多火山運(yùn)動(dòng),可它看來(lái)從未有過(guò)任何板塊運(yùn)動(dòng)。
火星上曾有過(guò)洪水,地面上也有一些小河道(右圖),十分清楚地證明了許多地方曾受到侵蝕。在過(guò)去,火星表面存在過(guò)干凈的水,甚至可能有過(guò)大湖和海洋。但是這些東西看來(lái)只存在很短的時(shí)間,而且據(jù)估計(jì)距今也有大約四十億年了。(Valles Marneris不是由流水通過(guò)而形成的。它是由于外殼的伸展和撞擊,伴隨著Tharsis凸起而生成的)。
在火星的早期,它與地球十分相似。像地球一樣,火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉(zhuǎn)化為含碳的巖石。但由于缺少地球的板塊運(yùn)動(dòng),火星無(wú)法使二氧化碳再次循環(huán)到它的大氣中,從而無(wú)法產(chǎn)生意義重大的溫室效應(yīng)。因此,即使把它拉到與地球距太陽(yáng)同等距離的位置,火星表面的溫度仍比地球上的冷得多。
火星的那層薄薄的大氣主要是由余留下的二氧化碳(95.3%)加上氮?dú)猓?.7%)、氬氣(1.6%)和微量的氧氣(0.15%)和水汽(0.03%)組成的?;鹦潜砻娴钠骄髿鈮簭?qiáng)僅為大約7毫巴(比地球上的1%還小),但它隨著高度的變化而變化,在盆地的最深處可高達(dá)9毫巴,而在Olympus Mons的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席卷整顆行星的颶風(fēng)和大風(fēng)暴?;鹦悄菍颖”〉拇髿鈱与m然也能制造溫室效應(yīng),但那些僅能提高其表面5K的溫度,比我們所知道的金星和地球的少得多。
火星的兩極永久地被固態(tài)二氧化碳(干冰)覆蓋著。這個(gè)冰罩的結(jié)構(gòu)是層疊式的,它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天,二氧化碳完全升華,留下剩余的冰水層。由于南部的二氧化碳從沒(méi)有完全消失過(guò),所以我們無(wú)法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層(左圖)。這種現(xiàn)象的原因還不知道,但或許是由于火星赤道面與其運(yùn)行軌道之間的夾角的長(zhǎng)期變化引起氣候的變化造成的?;蛟S在火星表面下較深處也有水存在。這種因季節(jié)變化而產(chǎn)生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右(由海盜號(hào)測(cè)量出)。
但是最近通過(guò)哈博望遠(yuǎn)鏡的觀察卻表明海盜號(hào)當(dāng)時(shí)勘測(cè)時(shí)的環(huán)境并非是典型的情況?;鹦堑拇髿猬F(xiàn)在似乎比海盜號(hào)勘測(cè)出的更冷、更干了(詳細(xì)情況請(qǐng)看來(lái)自STScI站點(diǎn))。
海盜號(hào)嘗試過(guò)作實(shí)驗(yàn)去決定火星上是否有生命,結(jié)果是否定的。但樂(lè)觀派們指出,只有兩個(gè)小樣本是合格的,并且又并非來(lái)自最好的地方。以后的火星探索者們將繼續(xù)更多的實(shí)驗(yàn)。
一塊小隕石(SNC隕石)被認(rèn)為是來(lái)自于火星的。
1996年8月6日,戴維·朱開(kāi)(David McKay) 等人宣稱,在火星的隕石中首次發(fā)現(xiàn)有有機(jī)物的構(gòu)成。那作者甚至說(shuō)這種構(gòu)成加上一些其他從隕石中得到的礦物,可以成為火星古微生物的證明。(左圖?)
如此驚人的結(jié)論,但它卻沒(méi)有使有
外星人存在這一結(jié)論成立。自以戴維·朱開(kāi)發(fā)表意見(jiàn)后,一些反對(duì)者的研究也被發(fā)布。但任何結(jié)論都應(yīng)當(dāng)“言之有理,言之有據(jù)”。在沒(méi)有十分肯定宣布結(jié)論之前仍有許多事要做。
在火星的熱帶地區(qū)有很大一片引力微弱的地方。這是由火星全球勘測(cè)員在它進(jìn)入火星軌道時(shí)所獲得的意外發(fā)現(xiàn)。它們可能是早期外殼消失時(shí)所遣留下的。這或許對(duì)研究火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、過(guò)去的氣壓情況,甚至是古生命存在的可能都十分有用。
在夜空中,用肉眼很容易看見(jiàn)火星。由于它離地球十分近,所以顯得很明亮。邁克·哈衛(wèi)的行星尋找圖表顯示了火星以及其它行星在天空中的位置。越來(lái)越多的細(xì)節(jié),越來(lái)越好的圖表將被如星光燦爛這樣的天文程序來(lái)發(fā)現(xiàn)和完成。
英文名: Jupiter
木星是離太陽(yáng)第五顆行星,而且是最大的一顆,比所有其他的行星的合質(zhì)量大2倍(地球的318倍)。 被稱為“行星之王”。
公轉(zhuǎn)軌道: 距太陽(yáng) 778,330,000 千米 (5.20 天文單位)
自轉(zhuǎn)方向:自西向東
行星直徑: 142,984 千米 (赤道)
質(zhì)量: 1.900e27 千克
木星(a.k.a. Jove; 希臘人稱之為 宙斯)是上帝之王,奧林匹斯山的統(tǒng)治者和羅馬國(guó)的保護(hù)人,它是Cronus(
土星)的兒子。
木星是天空中第四亮的物體(次于太陽(yáng),月球和金星;有時(shí)候火星更亮一些),早在史前木星就已被人類所知曉。根據(jù)伽利略1610年對(duì)木星四顆衛(wèi)星:木衛(wèi)一,木衛(wèi)二,木衛(wèi)三和木衛(wèi)四(現(xiàn)常被稱作伽利略衛(wèi)星)的觀察,它們是不以地球?yàn)橹行倪\(yùn)轉(zhuǎn)的第一個(gè)發(fā)現(xiàn),也是贊同哥白尼的日心說(shuō)的有關(guān)行星運(yùn)動(dòng)的主要依據(jù);由于伽利略直言不諱地支持哥白尼的理論而被宗教裁判所逮捕,并被強(qiáng)迫放棄自己的信仰,關(guān)在監(jiān)獄中度過(guò)了余生。
木星在1973年被先鋒10號(hào)首次拜訪,后來(lái)又陸續(xù)被先鋒11號(hào),旅行者1號(hào),旅行者2號(hào)和Ulysses號(hào)考查。目前,伽利略號(hào)飛行器正在環(huán)繞木星運(yùn)行,并將在以后的兩年中不斷發(fā)回它的有關(guān)數(shù)據(jù)。
氣態(tài)行星沒(méi)有實(shí)體表面,它們的氣態(tài)物質(zhì)密度只是由深度的變大而不斷加大(我們從它們表面相當(dāng)于1個(gè)大氣壓處開(kāi)始算它們的半徑和直徑)。我們所看到的通常是大氣中云層的頂端,壓強(qiáng)比1個(gè)大氣壓略高。
木星由90%的氫和10%的氦(原子數(shù)之比, 75/25%的質(zhì)量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。這與形成整個(gè)太陽(yáng)系的原始的太陽(yáng)系星云的組成十分相似。土星有一個(gè)類似的組成,但天王星與海王星的組成中,氫和氦的量就少一些了。
木星可能有一個(gè)石質(zhì)的內(nèi)核,相當(dāng)于10-15個(gè)地球的質(zhì)量。
內(nèi)核上則是大部分的行星物質(zhì)集結(jié)地,以液態(tài)金屬氫的形式存在。這些木星上最普通的形式基礎(chǔ)可能只在40億巴壓強(qiáng)下才存在,木星內(nèi)部就是這種環(huán)境(土星也是)。液態(tài)金屬氫由離子化的質(zhì)子與電子組成(類似于太陽(yáng)的內(nèi)部,不過(guò)溫度低多了)。在木星內(nèi)部的溫度壓強(qiáng)下,氫氣是液態(tài)的,而非氣態(tài),這使它成為了木星磁場(chǎng)的電子指揮者與根源。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的“冰”。
最外層主要由普通的氫氣與氦氣分子組成,它們?cè)趦?nèi)部是液體,而在較外部則氣體化了,我們所能看到的就是這深邃的一層的較高處。水、二氧化碳、甲烷及其他一些簡(jiǎn)單氣體分子在此處也有一點(diǎn)兒。
云層的三個(gè)明顯分層中被認(rèn)為存在著氨冰,銨水硫化物和冰水混合物。然而,來(lái)自伽利略號(hào)的證明的初步結(jié)果表明云層中這些物質(zhì)極其稀少(一個(gè)儀器看來(lái)已檢測(cè)了最外層,另一個(gè)同時(shí)可能已檢測(cè)了第二外層)。但這次證明的地表位置十分不同尋常(左圖)--基于地球的望遠(yuǎn)鏡觀察及更多的來(lái)自伽利略號(hào)軌道飛船的最近觀察提示這次證明所選的區(qū)域很可能是那時(shí)候木星表面最溫暖又是云層最少的地區(qū)。
木星和其他氣態(tài)行星表面有高速颶風(fēng),并被限制在狹小的緯度范圍內(nèi),在連近緯度的風(fēng)吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學(xué)成分與溫度變化造成了多彩的地表帶,支配著行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區(qū)(zones),暗的叫作帶(belts)。這些木星上的帶子很早就被人們知道了,但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號(hào)飛船第一次發(fā)現(xiàn)。伽利略號(hào)飛船發(fā)回的數(shù)據(jù)表明表面風(fēng)速比預(yù)料的快得多(大于400英里每小時(shí)),并延伸到根所能觀察到的一樣深的地方,大約向內(nèi)延伸有數(shù)千千米。木星的大氣層也被發(fā)現(xiàn)相當(dāng)紊亂,這表明由于它內(nèi)部的熱量使得颶風(fēng)在大部分急速運(yùn)動(dòng),不像地球只從太陽(yáng)處獲取熱量。
木星表面云層的多彩可能是由大氣中化學(xué)成分的微妙差異及其作用造成的,可能其中混入了硫的混合物,造就了五彩繽紛的視覺(jué)效果,但是其詳情仍無(wú)法知曉。
色彩的變化與云層的高度有關(guān):最低處為藍(lán)色,跟著是棕色與白色,最高處為紅色。我們通過(guò)高處云層的洞才能看到低處的云層。
木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉(這個(gè)發(fā)現(xiàn)常歸功于卡西尼,或是17世紀(jì)的Robert Hooke)。大紅斑是個(gè)長(zhǎng)25,000千米,跨度12,000千米的橢圓,總以容納兩個(gè)地球。其他較小一些的斑點(diǎn)也已被看到了數(shù)十年了。紅外線的觀察加上對(duì)它自轉(zhuǎn)趨勢(shì)的推導(dǎo)顯示大紅斑是一個(gè)高壓區(qū),那里的云層頂端比周?chē)貐^(qū)特別高,也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有。目前還不清楚為什么這類結(jié)構(gòu)能持續(xù)那么長(zhǎng)的一段時(shí)間。
木星向外輻射能量,比起從太陽(yáng)處收到的來(lái)說(shuō)要多。木星內(nèi)部很熱:內(nèi)核處可能高達(dá)20,000開(kāi)。該熱量的產(chǎn)量是由開(kāi)爾文-赫爾姆霍茲原理生成的(行星的慢速重力壓縮)。(木星并不是像太陽(yáng)那樣由核反應(yīng)產(chǎn)生能量,它太小因而內(nèi)部溫度不夠引起核反應(yīng)的條件。)這些內(nèi)部產(chǎn)生的熱量可能很大地引發(fā)了木星液體層的對(duì)流,并引起了我們所見(jiàn)到的云頂?shù)膹?fù)雜移動(dòng)過(guò)程。土星與海王星在這方面與木星類似,奇怪的是,天王星則不。
木星與氣態(tài)行星所能達(dá)到的最大直徑一致。如果組成又有所增加,它將因重力而被壓縮,使得全球半徑只稍微增加一點(diǎn)兒。一顆恒星變大只能是因?yàn)閮?nèi)部的熱源(核能)關(guān)系,但木星要變成恒星的話,質(zhì)量起碼要再變大80倍。
木星有一個(gè)巨型磁場(chǎng),比地球的大得多,磁層向外延伸超過(guò)6.5e7千米(超過(guò)了土星的軌道!)。(小記:木星的磁層并非球狀,它只是朝太陽(yáng)的方向延伸。)這樣一來(lái)木星的衛(wèi)星便始終處在木星的磁層中,由此產(chǎn)生的一些情況在木衛(wèi)一上有了部分解釋。不幸的是,對(duì)于未來(lái)太空行走者及全身心投入旅行者號(hào)和伽利略號(hào)設(shè)計(jì)的專家來(lái)說(shuō),木星的磁場(chǎng)在附近的環(huán)境捕獲的高能量粒子將是一個(gè)大障礙。這類“輻射”類似于,不過(guò)大大強(qiáng)烈于,地球的電離層帶的情況。它將馬上對(duì)未受保護(hù)的人類產(chǎn)生致命的影響。
伽利略號(hào)號(hào)飛行器對(duì)木星大氣的探測(cè)發(fā)現(xiàn)在木星光環(huán)和最外層大氣層之間另存在了一個(gè)強(qiáng)輻射帶,大致相當(dāng)于電離層輻射帶的十倍強(qiáng)。驚人的是,新發(fā)現(xiàn)的帶中含有來(lái)自不知何方的高能量氦離子。
木星有一個(gè)同土星般的光環(huán),不過(guò)又小又微弱。它們的發(fā)現(xiàn)純屬意料之外,只是由于兩個(gè)旅行者1號(hào)的科學(xué)家一再堅(jiān)持航行10億千米后,應(yīng)該去看一下是否有光環(huán)存在。其他人都認(rèn)為發(fā)現(xiàn)光環(huán)的可能性為零,但事實(shí)上它們是存在的。這兩個(gè)科學(xué)家想出的真是一條妙計(jì)啊。它們后來(lái)被地面上的望遠(yuǎn)鏡拍了照。
不像土星的,木星的光環(huán)較暗(反照率為0.05)。它們由許多粒狀的巖石質(zhì)材料組成。
木星光環(huán)中的粒子可能并不是穩(wěn)定地存在(由大氣層和磁場(chǎng)的作用)。這樣一來(lái),如果光環(huán)要保持形狀,它們需被不停地補(bǔ)充。兩顆處在光環(huán)中公轉(zhuǎn)的小衛(wèi)星:木衛(wèi)十六和木衛(wèi)十七,顯而易見(jiàn)是光環(huán)資源的最佳候選人。
木星的衛(wèi)星
木星有64顆已知衛(wèi)星,4顆大伽利略發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星,60顆小的。
由于伽利略衛(wèi)星產(chǎn)生的引潮力,木星運(yùn)動(dòng)正逐漸地變緩。同樣,相同的引潮力也改變了衛(wèi)星的軌道,使它們慢慢地逐漸遠(yuǎn)離木星。
木衛(wèi)一,木衛(wèi)二,木衛(wèi)三由引潮力影響而使公轉(zhuǎn)共動(dòng)關(guān)系固定為1:2:4,并共同變化。木衛(wèi)四也是這其中一個(gè)部分。在未來(lái)的數(shù)億年里,木衛(wèi)四也將被鎖定,以木衛(wèi)三的兩倍公轉(zhuǎn)周期,木衛(wèi)一的八倍來(lái)運(yùn)行。
木星的衛(wèi)星由宙斯一生中所接觸過(guò)的人來(lái)命名(大多是他的情人)。
衛(wèi)星 距離
?。ㄇ祝?半徑
?。ㄇ祝?質(zhì)量
?。ㄇЭ耍?發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)日期
木衛(wèi)十六 128000 20 9.56e16 Synnott 1979
木衛(wèi)十五 129000 10 1.91e16 Jewitt 1979
木衛(wèi)五 181000 98 7.17e18 Barnard 1892
木衛(wèi)十四 222000 50 7.77e17 Synnott 1979
木衛(wèi)一 422000 1815 8.94e22 伽利略 1610
木衛(wèi)二 671000 1569 4.80e22 伽利略 1610
木衛(wèi)三 1070000 2631 1.48e23 伽利略 1610
木衛(wèi)四 1883000 2400 1.08e23 伽利略 1610
木衛(wèi)十三 11094000 8 5.68e15 Kowal 1974
木衛(wèi)六 11480000 93 9.56e18 Perrine 1904
木衛(wèi)十 11720000 18 7.77e16 Nicholson 1938
木衛(wèi)七 11737000 38 7.77e17 Perrine 1905
木衛(wèi)十二 21200000 15 3.82e16 Nicholson 1951
木衛(wèi)十一 22600000 20 9.56e16 Nicholson 1938
木衛(wèi)八 23500000 25 1.91e17 Melotte 1908
木衛(wèi)九 23700000 18 7.77e16 Nicholson 1914
較小衛(wèi)星的數(shù)值是約值。
英文名: Saturn
土星是離太陽(yáng)第六遠(yuǎn)的行星,也是八大行星中第二大的行星:
公轉(zhuǎn)軌道: 距太陽(yáng) 1,429,400,000 千米 (9.54 天文單位)
自轉(zhuǎn)方向:自西向東
衛(wèi)星直徑: 120,536 千米 (赤道)
質(zhì)量: 5.68e26 千克
在羅馬神話中,土星(Saturn)是農(nóng)神的名稱。希臘神話中的農(nóng)神Cronus是Uranus(天王星)和該亞的兒子,也是宙斯(木星)的父親。土星也是英語(yǔ)中“星期六”(Saturday)的詞根。
土星在史前就被發(fā)現(xiàn)了。伽利略在1610年第一次通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察到它,并記錄下它的奇怪運(yùn)行軌跡,但也被它給搞糊涂了。早期對(duì)于土星的觀察十分復(fù)雜,這是由于當(dāng)土星在它的軌道上時(shí)每過(guò)幾年,地球就要穿過(guò)土星光環(huán)所在的平面。(低分辨率的土星圖片所以經(jīng)常有徹底性的變化。)直到1659年惠更斯正確地推斷出光環(huán)的幾何形狀。在1977年以前,土星的光環(huán)一直被認(rèn)為是太陽(yáng)系中唯一存在的;但在1977年,在天王星周?chē)l(fā)現(xiàn)了暗淡的光環(huán),在這以后不久木星和海王星周?chē)舶l(fā)現(xiàn)了光環(huán)。
先鋒11號(hào)在1979年首先去過(guò)土星周?chē)?,同年又被旅行?號(hào)和2號(hào)訪問(wèn)??ㄎ髂犸w行器也在2004年到達(dá)土星。
通過(guò)小型的望遠(yuǎn)鏡觀察也能明顯地發(fā)現(xiàn)土星是一個(gè)扁球體。它赤道的直徑比兩極的直徑大大約10%(赤道為120,536千米,兩極為108,728千米),這是它快速的自轉(zhuǎn)和流質(zhì)地表的結(jié)果。其他的氣態(tài)行星也是扁球體,不過(guò)沒(méi)有這樣明顯。
土星是最疏松的一顆行星,它的比重(0.7)比水的還要小。
與木星一樣,土星是由大約75%的氫氣和25%的氦氣以及少量的水,甲烷,氨氣和一些類似巖石的物質(zhì)組成。這些組成類似形成太陽(yáng)系時(shí),太陽(yáng)星云物質(zhì)的組成。
土星內(nèi)部和木星一樣,由一個(gè)巖石核心,一個(gè)具有金屬性的液態(tài)氫層和一個(gè)氫分子層,同時(shí)還存在少量的各式各樣的冰。
土星的內(nèi)部是劇熱的(在核心可達(dá)12000開(kāi)爾文),并且土星向
宇宙發(fā)出的能量比它從太陽(yáng)獲得的能量還要大。大多數(shù)的額外能量與木星一樣是由Kelvin-Helmholtz原理產(chǎn)生的。但這可能還不足以解釋土星的發(fā)光本領(lǐng),一些其他的作用可能也在進(jìn)行,可能是由于土星內(nèi)部深層處氦的“沖洗”造成的。
木星上的明顯的帶狀物 在土星上則模糊許多,在赤道附近變得更寬。由地球無(wú)法看清它的頂層云,所以直到旅行者飛船偶然觀測(cè)到,人們才開(kāi)始對(duì)土星的大氣循環(huán)情況開(kāi)始研究。土星與木星一樣,有長(zhǎng)周期的橢圓軌道以及其他的大致特征。在1990年,哈博望遠(yuǎn)鏡觀察到在土星赤道附近一個(gè)非常大的白色的云,這是當(dāng)旅行者號(hào)到達(dá)時(shí)并不存在的;在1994年,另一個(gè)比較小的風(fēng)暴被觀測(cè)到。
從地球上可以看到兩個(gè)明顯的光環(huán)(A和B)和一個(gè)暗淡的光環(huán)(C),在A光環(huán)與B光環(huán)之間的間隙被稱為“卡西尼部分”。一個(gè)在A光環(huán)的外圍部分更為暗淡的間隙被稱為“Encke Gap”(但這有點(diǎn)用詞不當(dāng),因?yàn)樗赡軓臎](méi)被Encke看見(jiàn)過(guò))。旅行者號(hào)發(fā)送回的圖片顯示還有四個(gè)暗淡的光環(huán)。土星的光環(huán)與其他星的光環(huán)不同,它是非常明亮的。(星體反照率為0.2 - 0.6)
盡管從地球上看光環(huán)是連續(xù)的,但這些光環(huán)事實(shí)上是由無(wú)數(shù)在各自獨(dú)立軌道的微小物體構(gòu)成的。它們的大小的范圍由1厘米到幾米不等,也有可能存在一些直徑為幾公里的物體。
土星的光環(huán)特別地薄,盡管它們的直徑有250,000千米甚至更大,但是它們最多只有1.5千米厚。盡管它們有給人深刻印象的明顯的形象,但是在光環(huán)中只有很少的物質(zhì)--如果光環(huán)被壓縮成一個(gè)物件,它最多只可能是100千米寬。
光環(huán)中的微??赡苤饕怯伤傻谋M成,但它們也可能是由冰裹住外層的巖石狀微粒。
旅行者號(hào)證實(shí)令人迷惑的半徑的不均勻性在光環(huán)中的確存在,這被叫做“spokes(輔條)”,這是首先由一個(gè)業(yè)余天文學(xué)家報(bào)道的。它們的自然本性帶給了我們一個(gè)謎,但使得我們有了弄清土星磁場(chǎng)區(qū)的線索。
土星最外層的光環(huán),F(xiàn)光環(huán),是由一些更小的光環(huán)組成的繁雜構(gòu)造,它的一些“繩結(jié)(Knots)”是很明顯的??茖W(xué)家們推測(cè)這些所謂的結(jié)可能是塊狀的光環(huán)物質(zhì)或是一些迷你的月亮。這些奇怪的織狀物在旅行者1號(hào)發(fā)回的圖像中很明顯,但它們?cè)诼眯姓?號(hào)發(fā)回的圖象中看不見(jiàn),可能是因?yàn)楹笳吲牡降墓猸h(huán)部分的成分與前者的略有不同。
土星的衛(wèi)星之間和光環(huán)系統(tǒng)中有著復(fù)雜的潮汐共振現(xiàn)象:一些衛(wèi)星,所謂的“牧羊衛(wèi)星”(比如土衛(wèi)十五,土衛(wèi)十六和土衛(wèi)十七)對(duì)保持光環(huán)形狀有著明顯的重要性;土衛(wèi)一看來(lái)應(yīng)對(duì)卡西尼部分某種物質(zhì)的缺乏負(fù)責(zé)任,這與
小行星帶中Kirkwood gaps遇到的情況類似;土衛(wèi)十八處于Encke Gap中。整個(gè)系統(tǒng)太復(fù)雜,我們所掌握的還很貧乏。
土星(以及其他類木行星)的光環(huán)的由來(lái)還不清楚,盡管它們可能自從形成時(shí)就有光環(huán),但是光環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的,它們可能在前進(jìn)過(guò)程中不斷更新,也可能是比較大的衛(wèi)星的碎片。
像其他類木行星一樣,土星有一個(gè)極有意義的磁場(chǎng)區(qū)。
在無(wú)盡的夜空中,土星很容易被眼睛看到。盡管它可能不如木星那么明亮,但是它很容易被認(rèn)出是顆行星,因?yàn)樗粫?huì)象恒星那樣“閃爍”。光環(huán)以及它的衛(wèi)星能通過(guò)一架小型業(yè)余天文望遠(yuǎn)鏡觀察到。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時(shí)水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night這個(gè)天象程序作更多更細(xì)致的定制。
土星的衛(wèi)星
土星有18顆被命名的衛(wèi)星,比其他任何行星都多。還有一些小衛(wèi)星還將被發(fā)現(xiàn)。
在那些旋轉(zhuǎn)速度已知的衛(wèi)星中,除了土衛(wèi)九和土衛(wèi)七以外都是同步旋轉(zhuǎn)的。
有三對(duì)衛(wèi)星,土衛(wèi)一-土衛(wèi)三,土衛(wèi)二-土衛(wèi)四和土衛(wèi)六-土衛(wèi)七有萬(wàn)有引力的互相作用來(lái)維持它們軌道間的固定關(guān)系。土衛(wèi)一公轉(zhuǎn)周期恰巧是土衛(wèi)三的一半,它們可以說(shuō)是在1:2共動(dòng)關(guān)系中,土衛(wèi)二-土衛(wèi)四的也是1:2; 土衛(wèi)六-土衛(wèi)七的則是3:4關(guān)系。
除了18顆被命名的衛(wèi)星以外,至少已有一打以上已經(jīng)被報(bào)道了,并且已經(jīng)給予了臨時(shí)的名稱。
衛(wèi)星 距離
?。ㄇ祝?半徑
(千米) 質(zhì)量
?。ㄇЭ耍?發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)日期
土衛(wèi)十八 134000 10 ? Showalter 1990
土衛(wèi)十五 138000 14 ? Terrile 1980
土衛(wèi)十六 139000 46 2.70e17 Collins 1980
土衛(wèi)十七 142000 46 2.20e17 Collins 1980
土衛(wèi)十一 151000 57 5.60e17 Walker 1980
土衛(wèi)十 151000 89 2.01e18 Dollfus 1966
土衛(wèi)一 186000 196 3.80e19 赫歇耳 1789
土衛(wèi)二 238000 260 8.40e19 赫歇耳 1789
土衛(wèi)三 295000 530 7.55e20 卡西尼 1684
土衛(wèi)十三 295000 15 ? Reitsema 1980
土衛(wèi)十四 295000 13 ? Pascu 1980
土衛(wèi)四 377000 560 1.05e21 卡西尼 1684
土衛(wèi)十二 377000 16 ? Laques 1980
土衛(wèi)五 527000 765 2.49e21 卡西尼 1672
土衛(wèi)六 1222000 2575 1.35e23 惠更斯 1655
土衛(wèi)七 1481000 143 1.77e19 波德 1848
土衛(wèi)八 3561000 170 1.88e21 卡西尼 1671
土衛(wèi)九 12952000 110 4.00e18 Pickering 1898
土星的光環(huán)
光環(huán) 距離
(千米) 寬度
?。ㄇ祝?質(zhì)量
(千克)
D 67000 7500 ?
C 74500 17500 1.1e18
B 92000 25500 2.8e19
卡西尼部分
A 122200 14600 6.2e18
F 140210 500 ?
G 165800 8000 1e7?
E 180000 300000 ?
?。ň嚯x是指從土星中心到光環(huán)內(nèi)部的邊緣)這種分類真的有點(diǎn)誤導(dǎo),因?yàn)槲⒘5拿芏纫砸粋€(gè)復(fù)雜的方式改變,不能用分類法劃分為一個(gè)明顯的區(qū)域:在光環(huán)中存在不斷的變化;那些間隙并不是全部空的,這些光環(huán)并不是一個(gè)完美的圓環(huán)。
英文名: Uranus
天王星是太陽(yáng)系中離太陽(yáng)第七遠(yuǎn)行星,從直徑來(lái)看,是太陽(yáng)系中第三大行星。天王星的體積比海王星大,質(zhì)量卻比其小。
公轉(zhuǎn)軌道: 距太陽(yáng)2,870,990,000 千米 (19.218 天文單位)
自轉(zhuǎn)方向:自西向東
行星直徑: 51,118 千米(赤道)
質(zhì)量: 8.683e25 千克
讀天王星的英文名字,發(fā)音時(shí)要小心,否則可能會(huì)使人陷于窘迫的境地。Uranus應(yīng)讀成"YOOR a nus" ,不要讀成"your anus"(你的肛門(mén))或是"urine us"(對(duì)著我們?nèi)瞿颍?
烏拉諾斯是古希臘神話中的宇宙之神,是最早的至高無(wú)上的神。他是蓋亞的兒子兼配偶,是Cronus(農(nóng)神土星)、獨(dú)眼巨人和泰坦(奧林匹斯山神的前輩)的父親。
天王星是由威廉·赫歇耳通過(guò)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)地搜尋,在1781年3月13日發(fā)現(xiàn)的,它是現(xiàn)代發(fā)現(xiàn)的第一顆行星。事實(shí)上,它曾經(jīng)被觀測(cè)到許多次,只不過(guò)當(dāng)時(shí)被誤認(rèn)為是另一顆恒星(早在1690年John Flamsteed便已觀測(cè)到它的存在,但當(dāng)時(shí)卻把它編為34 Tauri)。赫歇耳把它命名為"the Georgium Sidus(天竺葵)"(喬治亞行星)來(lái)紀(jì)念他的資助者,那個(gè)對(duì)美國(guó)人而言臭名昭著的英國(guó)國(guó)王:?jiǎn)讨稳溃黄渌藚s稱天王星為“赫歇耳”。由于其他行星的名字都取自希臘神話,因此為保持一致,由波德首先提出把它稱為“烏拉諾斯(Uranus)”(天王星),但直到1850年才開(kāi)始廣泛使用。
只有一艘行星際探測(cè)器曾到過(guò)天王星,那是在1986年1月24日由旅行者2號(hào)完成的。
大多數(shù)的行星總是圍繞著幾乎與黃道面垂直的軸線自轉(zhuǎn),可天王星的軸線卻幾乎平行于黃道面。在旅行者2號(hào)探測(cè)的那段時(shí)間里,天王星的南極幾乎是接受太陽(yáng)直射的。這一奇特的事實(shí)表明天王星兩極地區(qū)所得到來(lái)自太陽(yáng)的能量比其赤道地區(qū)所得到的要高。然而天王星的赤道地區(qū)仍比兩極地區(qū)熱。這其中的原因還不為人知。
而且它不是以大于90度的轉(zhuǎn)軸角進(jìn)行正向轉(zhuǎn)動(dòng),就是以傾角小于90度進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。問(wèn)題是你要在某個(gè)地方畫(huà)一條分界線,因?yàn)楸热鐚?duì)金星是否是真的逆向轉(zhuǎn)動(dòng)(不是傾角接近180度的正向轉(zhuǎn)動(dòng))就有一些爭(zhēng)議。
天王星基本上是由巖石和各種各樣的冰組成的,它僅含有15%的氫和一些氦(與大都由氫組成的木星和土星相比是較少的)。天王星和海王星在許多方面與木星和土星在去掉巨大液態(tài)金屬氫外殼后的內(nèi)核很相象。雖然天王星的內(nèi)核不像木星和土星那樣是由巖石組成的,但它們的物質(zhì)分布卻幾乎是相同的。
天王星的大氣層含有大約83%的氫,15%的氦和2%的甲烷。
如其他所有的氣態(tài)行星一樣,天王星也有帶狀的云圍繞著它快速飄動(dòng)。但是它們太微弱了,以至只能由旅行者2號(hào)經(jīng)過(guò)加工的圖片才可看出。最近由哈博望遠(yuǎn)鏡的觀察顯示的條紋卻更大更明顯。據(jù)推測(cè),這種差別主要是由于季節(jié)的作用而產(chǎn)生的(太陽(yáng)直射到天王星的某個(gè)低緯地區(qū)可能造成明顯的白天黑夜的作用)。
天王星顯藍(lán)色是其外層大氣層中的甲烷吸收了紅光的結(jié)果。那兒或許有像木星那樣的彩帶,但它們被覆蓋著的甲烷層遮住了。
像其他所有氣態(tài)行星一樣,天王星有光環(huán)。它們像木星的光環(huán)一樣暗,但又像土星的光環(huán)那樣由相當(dāng)大的直徑達(dá)到10米的粒子和細(xì)小的塵土組成。天王星有11層已知的光環(huán),但都非常暗淡;最亮的那個(gè)被稱為Epsilon光環(huán)。天王星的光環(huán)是繼土星的被發(fā)現(xiàn)后第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的,這一發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是十分重要的,由此我們知道了光環(huán)是行星的一個(gè)普遍特征,而不是僅為土星所特有的。
旅行者2號(hào)發(fā)現(xiàn)了繼已知的5顆大衛(wèi)星后的10顆小衛(wèi)星。看來(lái)在光環(huán)內(nèi)還有一些更小的衛(wèi)星。
談到天王星轉(zhuǎn)軸的問(wèn)題,還值得一提的是它的磁場(chǎng)也十分奇特,它并不在此行星的中心,而傾斜了近60度。這可能是由于天王星內(nèi)部的較深處的運(yùn)動(dòng)而造成的。
有時(shí)在晴朗的夜空,剛好可用肉眼看到模糊的天王星,但如果你知道它的位置,通過(guò)雙筒望遠(yuǎn)鏡就十分容易觀察到了。通過(guò)一個(gè)小型的天文望遠(yuǎn)鏡可以看到一個(gè)小圓盤(pán)狀。邁克·哈衛(wèi)的行星尋找圖表顯示了天王星以及其它行星在天空中的位置。越來(lái)越多的細(xì)節(jié),越來(lái)越好的圖表將被如燦爛星河這樣的天文程序來(lái)發(fā)現(xiàn)和完成。
天王星的衛(wèi)星
天王星有15顆已命名的衛(wèi)星,以及2顆已發(fā)現(xiàn)但暫未命名的衛(wèi)星。
與太陽(yáng)系中的其他天體不同,天王星的衛(wèi)星并不是以古代神話中的人物而命名的,而是用莎士比亞和羅馬教皇的作品中人物的名字。
它們自然分成兩組:由旅行者2號(hào)發(fā)現(xiàn)的靠近天王星的很暗的10顆小衛(wèi)星和5顆在外層的大衛(wèi)星。
它們都有一個(gè)圓形軌道圍繞著天王星的赤道(因此相對(duì)于赤道面有一個(gè)較大的角度)。
衛(wèi)星 距離
(千米) 半徑
?。ㄇ祝?質(zhì)量
(千克) 發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)日期
天衛(wèi)六 50000 13 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)七 54000 16 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)八 59000 22 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)九 62000 33 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)十 63000 29 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)十一 64000 42 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)十二 66000 55 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)十三 70000 27 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)十四 75000 34 ? 旅行者2號(hào) 1986
天衛(wèi)十八 75000 20 ? Karkoschka 1999
天衛(wèi)十五 86000 77 ? 旅行者2號(hào) 1985
天衛(wèi)五 130000 236 6.30e19 Kuiper 1948
天衛(wèi)一 191000 579 1.27e21 Lassell 1851
天衛(wèi)二 266000 585 1.27e21 Lassell 1851
天衛(wèi)三 436000 789 3.49e21 赫歇耳 1787
天衛(wèi)四 583000 761 3.03e21 赫歇耳 1787
天衛(wèi)十六 7200000 30 ? Gladman 1997
天衛(wèi)十七
12200000 60 ? Gladman
1997
天王星的光環(huán)
光環(huán) 距離
?。ㄇ祝?寬度
?。ㄇ祝?
1986U2R 38000 2,500
6 41840 1-3
5 42230 2-3
4 42580 2-3
Alpha 44720 7-12
Beta 45670 7-12
Eta 47190 0-2
Gamma 47630 1-4
Delta 48290 3-9
1986U1R 50020 1-2
Epsilon 51140 20-100
?。ň嚯x是指從天王星的中心算到光環(huán)的內(nèi)邊的長(zhǎng)度)
英文名: Neptune
海王星是環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的第八顆行星,也是太陽(yáng)系中第四大天體(直徑上)。海王星在直徑上小于天王星,但質(zhì)量比它大。
公轉(zhuǎn)軌道: 距太陽(yáng) 4,504,000,000 千米 (30.06 天文單位) 自轉(zhuǎn)方向:自西向東
行星直徑: 49,532 千米(赤道)
質(zhì)量: 1.0247e26 千克
在古羅馬神話中海王星(古希臘神話:
波塞冬(Poseidon))代表海神。
在天王星被發(fā)現(xiàn)后,人們注意到它的軌道與根據(jù)牛頓理論所推知的并不一致。因此科學(xué)家們預(yù)測(cè)存在著另一顆遙遠(yuǎn)的行星從而影響了天王星的軌道。Galle和d'Arrest在1846年9月23日首次觀察到海王星,它出現(xiàn)的地點(diǎn)非??拷趤啴?dāng)斯和勒威耶根據(jù)所觀察到的木星、土星和天王星的位置經(jīng)過(guò)計(jì)算獨(dú)立預(yù)測(cè)出的地點(diǎn)。一場(chǎng)關(guān)于誰(shuí)先發(fā)現(xiàn)海王星和誰(shuí)享有對(duì)此命名的權(quán)利的國(guó)際性爭(zhēng)論產(chǎn)生于英國(guó)與法國(guó)之間(然而,亞當(dāng)斯和勒威耶個(gè)人之間并未有明顯的爭(zhēng)論);現(xiàn)在將海王星的發(fā)現(xiàn)共同歸功于他們兩人。后來(lái)的觀察顯示亞當(dāng)斯和勒威耶計(jì)算出的軌道與海王星真實(shí)的軌道偏差相當(dāng)大。如果對(duì)海王星的搜尋早幾年或晚幾年進(jìn)行的話,人們將無(wú)法在他們預(yù)測(cè)的位置或其附近找到它。
僅有一艘宇宙飛船旅行者2號(hào)于1989年8月25日造訪過(guò)海王星。幾首我們所知的全部關(guān)于海王星的信息來(lái)自這次短暫的會(huì)面。
由于冥王星的軌道極其怪異,因此有時(shí)它會(huì)穿過(guò)海王星軌道,自1979年以來(lái)海王星成為實(shí)際上距太陽(yáng)最遠(yuǎn)的行星,在1999年冥王星才會(huì)再次成為最遙遠(yuǎn)的行星。
海王星的組成成份與天王星的很相似:各種各樣的“冰”和含有15%的氫和少量氦的巖石。海王星相似于天王星但不同于土星和木星,它或許有明顯的內(nèi)部地質(zhì)分層,但在組成成份上有著或多或少的一致性。但海王星很有可能擁有一個(gè)巖石質(zhì)的小型地核(質(zhì)量與地球相仿)。它的大氣多半由氫氣和氦氣組成。還有少量的甲烷。
海王星的藍(lán)色是大氣中甲烷吸收了日光中的紅光造成的。
作為典型的氣體行星,海王星上呼嘯著按帶狀分布的大風(fēng)暴或旋風(fēng),海王星上的風(fēng)暴是太陽(yáng)系中最快的,時(shí)速達(dá)到2000千米。
和土星、木星一樣,海王星內(nèi)部有熱源--它輻射出的能量是它吸收的太陽(yáng)能的兩倍多。
在旅行者2號(hào)造訪海王星的期間,行星上最明顯的特征就屬位于南半球的大黑斑(The Great Dark Spot)了。黑斑的大小大約是木星上的大紅斑的一半(直徑的大小與地球相似),海王星上的疾風(fēng)以300米每秒(700英里每小時(shí))的速度把大黑斑向西吹動(dòng)。旅行者2號(hào)還在南半球發(fā)現(xiàn)一個(gè)較小的黑斑極一以大約16小時(shí)環(huán)繞行星一周的速度飛駛的不規(guī)則的小團(tuán)白色煙霧,現(xiàn)在得知是“The Scooter”。它或許是一團(tuán)從大氣層低處上升的羽狀物,但它真正的本質(zhì)還是一個(gè)跡。
然而,1994年哈博望遠(yuǎn)鏡對(duì)海王星的觀察顯示出大黑斑竟然消失了!它或許就這么消散了,或許暫時(shí)被大氣層的其他部分所掩蓋。幾個(gè)月后哈博望遠(yuǎn)鏡在海王星的北半球發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的黑斑。這表明海王星的大氣層變化頻繁,這也許是因?yàn)樵频捻敳亢偷撞繙囟炔町惖募?xì)微變化所引起的。
海王星也有光環(huán)。在地球上只能觀察到暗淡模糊的圓弧,而非完整的光環(huán)。但旅行者2號(hào)的圖像顯示這些弧完全是由亮塊組成的光環(huán)。其中的一個(gè)光環(huán)看上去似乎有奇特的螺旋形結(jié)構(gòu)。
同天王星和木星一樣,海王星的光環(huán)十分暗淡,但它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍是未知數(shù)。
人們已命名了海王星的光環(huán):最外面的是Adams(它包括三段明顯的圓弧,今已分別命名為自由Liberty,平等Equality和互助Fraternity),其次是一個(gè)未命名的包有Galatea衛(wèi)星的弧,然后是Leverrier(它向外延伸的部分叫作Lassell和Arago),最里面暗淡但很寬闊的叫Galle。
海王星的磁場(chǎng)和天王星的一樣,位置十分古怪,這很可能是由于行星地殼中層傳導(dǎo)性的物質(zhì)(大概是水)的運(yùn)動(dòng)而造成的。
通過(guò)雙目望遠(yuǎn)鏡可觀察到海王星(假如你真的知道往哪兒看),但假如你要看到行星上的一切而非僅僅一個(gè)小圓盤(pán),那么你就需要一架大的天文望遠(yuǎn)鏡。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時(shí)海王星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由Starry Night這個(gè)天象程序作更多更細(xì)致的定制。
海王星的衛(wèi)星
海王星有9顆已知衛(wèi)星:8顆小衛(wèi)星和海衛(wèi)一。
衛(wèi)星 距離
?。ㄇ祝?
半徑
?。ㄇ祝?
質(zhì)量
?。ㄇЭ耍?
發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)日期
海衛(wèi)三 48000 29 ? 旅行者2號(hào) 1989
海衛(wèi)四 50000 40 ? 旅行者2號(hào) 1989
海衛(wèi)五 53000 74 ? 旅行者2號(hào) 1989
海衛(wèi)六 62000 79 ? 旅行者2號(hào) 1989
海衛(wèi)七 74000 96 ? 旅行者2號(hào) 1989
海衛(wèi)八 118000 209 ? 旅行者2號(hào) 1989
海衛(wèi)一 355000 1350 2.14e22 Lassell 1846
海衛(wèi)二 5509000 170 ? Kuiper 1949
海衛(wèi)九 4820000 16×14? 2003
海王星的光環(huán)
光環(huán) 距離
?。ㄇ祝?寬度
(千米) 另稱
Diffuse 41900 15 1989N3R, Galle
Inner 53200 15 1989N2R, 勒威耶
Plateau 53200 5800 1989N4R, Lassell, Arago
Main 62930 < 50 1989N1R, Adams