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認識我們的太陽系(Solar System)
認識我們的太陽系(Solar System)
shines77     阅读简体中文版

一、初識太陽系

 

如果太陽是一顆籃球,那么我們的地球是什么??

 

如果太陽系里最大的行星:木星是一顆足球,那么我們的地球是什么??

 

如果我們的地球是一顆排球,那么其他行星是什么??

由此,我們可以看到,我們的地球太陽相比,是多么渺小,跟木星相比,依然是很渺小,但是地球是所有太陽內行星里的老大(巖石行星)。

 

我們合起來比較一下:

 

二、什么是太陽系

  太陽系是以太陽為中心,和所有受到太陽的重力約束天體的集合體:8顆行星(2006年冥王星被去掉,因為其運動軌跡與其它八大行星不同,所以只剩下金星、水星、地球、火星、土星、木星、天王星、海王星)、至少165顆已知的衛星、5顆已經辨認出來的矮行星和數以億計的太陽系小天體。

  太陽

  太陽擁有整個太陽系質量的99.85%,幾乎是全部,對太陽系內行星擁有超級無比強大的引力。太陽是太陽系的母星,也是最主要和最重要的成員。它有足夠的質量讓內部的壓力密度足以抑制和承受核融合產生的巨大能量,并以輻射的型式,例如可見光,讓能量穩定的進入太空

  關于太陽的自轉

  太陽也會自轉,自轉方向與地球自轉方向相同。在日面緯度不同處,自轉角速度不同,在太陽赤道,自轉最快,緯度越高,自轉越慢,這說明太陽存在著較差自轉的現象。較差自轉在大多數非固體的天體中存在,比如星系、恒星、巨型氣體行星等等;太陽系內則有太陽和木星表面出現。較差自轉就是說在太陽不同的緯度,自轉的速率是不一樣的。在太陽赤道附近,太陽每25.38天轉一圈,可是在南北極呢?大概要37.01天轉一圈,這種情況叫做較差自轉。

  內太陽系

  內太陽系在傳統上是類地行星和小行星帶區域的名稱,主要是由硅酸鹽和金屬組成的,共包括水星,金星,地球,火星四顆類地行星,小行星帶則位于火星和木星軌道之間。這個區域擠在靠近太陽的范圍內,半徑還比木星與土星之間的距離還短。這個區域基本是清一色的巖石行星,密度比中太陽系和外太陽系的行星都大得多,四顆中的三顆(金星、地球和火星)有實質的大氣層。

  中太陽系

  中太陽系包括四顆類木行星(木星、土星、天王星和海王星),以及短周期彗星。囊括了環繞太陽99%(除了太陽本身以外)的已知質量。木星和土星的大氣層都擁有大量的氫和氦,天王星和海王星的大氣層則有較多的“冰”,像是水、氨和甲烷。

  外太陽系

  在海王星之外的區域,通常稱為外太陽系或是外海王星區,仍然是未被探測的廣大空間。

  太陽系的形成和演化

  這個有點太復雜了,基本上有星云假說大爆炸形成假說兩種,具體可以參考:[百度百科:太陽系] 。

 

  太陽系公轉和自轉的方向

  假設我們站在地球的北極觀察,忽略所有天體的傾角差異,那么地球的自轉逆時針的,地球繞太陽公轉逆時針的,太陽系其他行星繞太陽公轉也是逆時針的,同時,太陽的自轉也是逆時針的。而太陽繞銀河系公轉卻是順時針的,銀河系公轉也是順時針的(公轉方向的確定是指銀河系大多數星體往同一個方向旋轉),參考自文章:[銀河系,地球, 太陽自轉方向,及地球繞太陽公轉方向]

  八大行星環繞太陽旋轉有下列一些特點:八大行星都是按逆時針方向環繞太陽公轉的;公轉的軌道是橢圓形;公轉的軌道幾乎在同一個平面上;它們圍繞太陽不停地轉動而沒有飛離太陽,是因為太陽的巨大引力...

 

  關于銀河系

  太陽系位于一個被稱為銀河系的星系內,直徑100,000光年,擁有約二千億顆恒星的棒旋星系。我們的太陽位居銀河外圍的一條旋渦臂上,稱為獵戶臂或本地臂。太陽距離銀心25,000至28,000光年,在銀河系內的速度大約是220公里/秒,因此環繞銀河公轉一圈需要約兩億兩千六百萬年,這個公轉周期稱為銀河年。

 

 

八大行星和太陽的數據:(數據摘自wikipedia)

 

太陽與八大行星數據表(順序以距離太陽由近而遠排列)
衛星數截至2012年7月,距離與軌道半徑以1天文單位AU)為單位。
天體 赤道半徑
(km)
偏率 赤道重力
地球=1
體積
地球=1
質量
地球=1
比重 軌道半徑
(AU)
軌道傾角
(度)
赤道傾角
(度)
公轉周期
(地球年)
自轉周期
(地球日)
已發現衛星數
太陽 696000 0. 28.01 1304000 333400 1.44 -- -- 7.25 約兩億兩千六百
萬(繞銀河系
25.38天(赤道)/
37.01天(南北兩極)
--
水星  2440 km 0. 0.38 G 0.056 0.055 5.43 0.3871 7.005° ~0° 87.97天  59天  0
金星  6052 km 0. 0.91 G 0.857 0.815 5.24 0.7233 3.395° 177.4° 225天 243天  0
地球  6378 km 0.0034 1.00 G 1.00 1.000 5.52 1.0000 0.000° 23.44° 365.24天 23小時56分鐘  1
火星  3397 km 0.0052 0.38 G 0.151 0.107 3.93 1.5237 1.850° 25.19° 687天 24小時37分鐘  2
木星 71492 km 0.0648 2.48 G 1321 317.832 1.33 5.2026 1.303° 3.08° 11.86年  9小時50分鐘 67
土星 60268 km 0.1076 0.94 G 755 95.16 0.69 9.5549 2.489° 26.7° 29.46年 10小時39分鐘 61
天王星 25559 km 0.023 0.89 G 63 14.54 1.27 19.2184 0.773° 97.9° 84.01年 17小時14分鐘 27
海王星 24764 km 0.017 1.11 G 58 17.15 1.64 30.1104 1.770° 27.8° 164.82年 16小時06分鐘 13

 

 直徑比較:(不完全按真實比例顯示)

八大行星

 

水星

直徑 4878 km

公轉 87.97 地球日

自轉 59 地球日

水星是最靠近太陽的行星,由于水星距離太陽實在太近了,表面溫度很高,太空船不易接近,在地球上也不容易觀測。水星自轉的速度非常緩慢,自轉一周將近59個地球日。

向陽面高達攝氏430℃,陰暗面則在攝氏-170℃。

 

金星

直徑 12103.6 km

公轉 224.7 地球日

自轉 243 地球日

金星是太陽系第二顆行星,金星是除了太陽與月球外,天空中最亮的天體。大氣層的主要成分是二氧化碳,它能在溫室效應下吸收更多的熱,因此,金星成了最熱的行星,表面高溫度可達攝氏480度。

比較奇葩的是,金星在繞太陽公轉的同時也緩慢的反方向自轉,繞太陽公轉三周才自轉兩周。太陽系中,逆行自轉的行星除了金星以外,天王星也是逆行自轉的。

 

地球

直徑 12756.3 km

公轉 365.2422 地球日

自轉 0.9973 地球日

美麗的地球,生命的奇跡,是宇宙的巧合或是上帝的杰作?擁有大氣層的保護,合適的自轉周期,離太陽的距離適當(合適的溫度),是生命起源的重要條件。擁有一個大得可以稱之為行星的衛星——月球,兩個天體視為一個雙行星系統。地球是直徑最大和比重最大的內太陽系行星。

表面溫度最高不高于57.7 ℃,最低大約為-89.2 ℃(我在一個地理類電視片里得到的答案是-70多℃,在南北極地區)。數據來自:[wikipedia: 地球]。

 

從月球看地球

 

月球

直徑 3474.8 km

平均公轉周期 27.32天

自轉周期 27.32天(同步自轉)

平均軌道半徑 384401 km

 

說完地球,不得不說一下我們的小伙伴——月球。月球永遠都是一面朝向我們,這一面習慣上被我們稱為正面。

嚴格來說,地球與月球圍繞共同質心運轉,共同質心距地心4700千米(即地球半徑的3/4處)。由于共同質心在地球表面以下,地球圍繞共同質心的運動好像是在“晃動”一般。從地球北極上空觀看,地球和月球均以逆時針方向自轉;而且月球也是以逆時針繞地運行;甚至地球也是以逆時針繞日公轉的,形成這種現象的原因是地球、月球相對于太陽來說擁有相同的角動量,即“從一開始就是以這個方向轉動”。

白天,在陽光垂直照射的地方溫度高達+127℃;夜晚,溫度可降低到-183℃。

月球的直徑是地球平均直徑的1/4,太陽的1/400,質量只是地球的1/81,月球表面的重力約是地球重力的1/6。

月球到地球的距離相當于地球到太陽的距離的1/400,所以從地球上看去月亮和太陽一樣大。

 

 

火星

直徑 6794 km

公轉 686.98 地球日

自轉 1.026 地球日

自轉周期和溫度最接近地球的行星,這也成為人類最熱衷探索火星到底曾經有沒有生命的原因。直徑約為地球的二分之一,大約是地球體積的15%。

火星的大氣層只有地球大氣層的百分之一,主要成分是二氧化碳。同時還有少量的云層和晨霧。由于大氣層很稀薄,所以溫室效應不明顯。

火星赤道地表白晝最高溫度可達27℃,夜晚最低溫度可至-133℃。

具有兩顆衛星。

 

木星

直徑 142984 km

公轉 11.86 地球年

自轉 0.414 地球日

木星是太陽系第五顆行星,也是整個太陽系最大的行星,液態星球。截至2013年,己知有66個衛星。是全天第二亮的行星,僅次于金星,木星的亮度最高可超過-2。木星是距離太陽第五遠的行星,也是四大氣體行星中的第一個 。它是最大且重的行星,直徑有地球的11倍,質量是其他八個行星總和的2.5倍。

 

土星

直徑 120536 km

公轉 29.46 地球年

自轉 0.436 地球日

土星是太陽系第六顆行星,也是體積第二大的行星,有著美麗的環,在地球上以一般的望遠鏡即可看見,土星、木星、天王星和海王星表面都是氣體,故自轉都相當快。土星的環主要是由冰及塵粒構成,據科學家推測,可能是因某衛星受不了土星強大的引力而解體成碎片。土星已發現62顆衛星,其中有些在光環內運行。

 

海王星

直徑 51120 km

公轉 84.81 地球年

自轉 0.72 地球日

天王星是太陽系第七顆行星,在太空船未到達以前,人類并不知道它也有如土星一樣美麗的環。一般行星的自轉軸與其公轉面都很接近垂直,唯獨天王星的自轉軸成九十八度的傾斜,幾乎是橫躺著運行。

 

 

冥王星

直徑 49528 km

公轉 164.82 地球年

自轉 0.68 地球日

海王星是太陽系第八顆行星,有八顆衛星,海王星表面主要也是氣體組成,也有類似木星表面的大紅斑風暴云,我們稱之為大黑斑,這個大風暴約是木星大紅斑的一半,但也容得下整個地球。海王星有四個稀薄的環和8顆衛星。

 

 

運行軌道示意圖

 

軌道示意圖一:

 

軌道示意圖二:

 

軌道示意圖三:

 

關于逆行自轉的行星——金星,天王星

  太陽系中,金星和天王星的自轉都是逆行的。如果說以繞太陽公轉為參照,金星和天王星都是繞太陽逆時針公轉的,而回過頭來看他們的自轉,他們的自轉卻都是順時鐘的,也就是說它是由東向西自轉的,而不是像大多數行星那樣由西向東自轉。由于金星獨特的赤道傾角,從上圖得知,是177.4°(度),以及非常緩慢的自轉周期(243天),很容易讓人聯想到是由于被撞擊造成的。但是,這篇文章給出了不同的結論(文章:太陽系行星自轉中為什么金星自轉是逆轉?),我覺得這篇文章有一個說得不那么準確的地方,如果撞擊的天體,角度、速度和質量得宜,是完全有可能改變金星的自轉方向的,不管行星的引力如何大,當加速度超越引力的加速度的時候,完全是可以不會受行星的引力影響。就如同一個擦邊球,擦左邊,擦右邊都是有可能的,只要你的速度和角度合適,當然質量也要有一點。逆行的行星可能可以為揭開太陽系的形成或演變,提供有益的線索。

  不過那篇文章有一個說得很對的地方,“也正因為金星、水星自轉的緩慢,它產生不了圍繞其旋轉運動的衛星所需要抵消引力下墜的旋轉速度,所以它們不可能有衛星。”,就如同我們的一根線上栓一個小物件,我們想把它甩起來,如果沒有一定的角速度,物體很快就會停下來了,只有當角速度達到某個值時,物體才會繞著我們的手不停做圓周運動,或者還有一個比較好的例子就是搖呼啦圈,轉動速度過慢,呼啦圈自然就停下來了。

關于行星逆行和軌道傾角,我更接受這位網友的評論,同樣是來自上面那篇文章,第二頁(第9樓的留言):

9樓 天下炎黃:

  如果我們把太陽系行星自轉軸傾角大小看成是宇宙引力對行星的一種平衡狀態結果,那么行星自轉軸如果垂直于軌道面,就是向陽面與背陰面引力大小一樣的結果;如果行星自轉軸傾角像地球那樣小于90度,說明地球偏向于太陽,說明向陽面引力大于背陰面,那么公轉前行氣流在推動行星公轉前行的時候,由于行星作為障礙物存在,前行氣流一定會形成從引力小的一面流向引力大的一面自轉氣流,由于地球背陰面引力小,所以地球自轉氣流就從背陰面流向向陽面,于是形成自西向東自轉;而像金星、天王星自轉軸傾角大于90度,說明行星偏離太陽、說明背陰面引力大于向陽面,于是公轉氣流就從向陽面流向背陰面,因而形成逆自轉。

 

太陽系各大行星的衛星比較

  太陽系各行星的衛星與地球和月球的比較圖:(原圖的漢字是按古體從右到左寫的,我很辛苦的一個字一個字翻轉了過來)

 

三、太陽系美圖欣賞

來幾張太陽系的圖欣賞一下,各大行星和月球的英文名:

 

各行星一覽圖(不考慮實際大小比例)

 

各行星的美麗真容(大體按照實際比例):

 

如果太陽是一顆打碎的雞蛋,那么太陽系是什么樣子的?(部分參考真實比例):

 

我們來一張全圖,比例雖然不那么精確,但是大體上就是這樣了:

 

四、結束語

  幾個月前,不知道是出于好奇還是什么,我搜索了一些太陽系的圖片,當時并未從百度百科或wikipedia找,都是從Google的圖片搜索找的,后來想整理成一篇文章。當時覺得找了不少,后來開始寫的時候,才發現上了賊船,我的材料似乎還是太單薄了,跟百度百科和wikipedia的相比,他們寫得比較全面了。后來經過重新挑選和整理,部分太雷同的和不重要的都拿掉了,才有了這篇文章。我不想一味的抄襲或復制各大百科網站,只是想通過自己找到圖片資料整理出一篇有啟發性和有趣的文章。當然為了說明問題,有些數據不得不從百度百科和wikipedia照搬過來,我盡量加上自己的理解。

  說個題外話,當我搜集了這些圖片以后,沒過幾天,偶然間在CCTV-12新聞頻道看到一個國外的新聞,大意是,用3D動畫演示了地球的體積相當于多少個月球,土星的體積相當于多少個地球,然后太陽的體積相當于多少個土星之類,跟文章一開始的很相似。我一般只有吃飯的時候才看一下電視新聞,所以能看到也算是比較奇葩了。我相信,在看到這篇博文的朋友里,而又剛好看過那側新聞的,機率應該比十萬分之一還小。

  我并不想讓大家成為天文迷,只是想讓大家從這些東西里面,了解我們的地球,了解我們的太陽系,或許對你在某方面有什么啟發,一切為了拋磚引玉

 

  在這里,推薦一張MAC lion系統里帶的壁紙,M31星云的照片(需要壁紙的請自行Google,百度搜索):

 

 

五、特別感謝

  最后,感謝百度百科:太陽系wikipedia: 太陽系,以及Google圖片搜索,尤其是百度百科,比wikipedia.org整理得全面,如果想了解更多,請自行移步。

 

  如果覺得寫得還不錯,對你有幫助的話,麻煩點下推薦,謝謝了。

 

<The End>

2014-07-03 12:40

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