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认识我们的太阳系(Solar System)
认识我们的太阳系(Solar System)
shines77     阅读传统中文版

一、初识太阳系

 

如果太阳是一颗篮球,那么我们的地球是什么??

 

如果太阳系里最大的行星:木星是一颗足球,那么我们的地球是什么??

 

如果我们的地球是一颗排球,那么其他行星是什么??

由此,我们可以看到,我们的地球太阳相比,是多么渺小,跟木星相比,依然是很渺小,但是地球是所有太阳内行星里的老大(岩石行星)。

 

我们合起来比较一下:

 

二、什么是太阳系

  太阳系是以太阳为中心,和所有受到太阳的重力约束天体的集合体:8颗行星(2006年冥王星被去掉,因为其运动轨迹与其它八大行星不同,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颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体。

  太阳

  太阳拥有整个太阳系质量的99.85%,几乎是全部,对太阳系内行星拥有超级无比强大的引力。太阳是太阳系的母星,也是最主要和最重要的成员。它有足够的质量让内部的压力密度足以抑制和承受核融合产生的巨大能量,并以辐射的型式,例如可见光,让能量稳定的进入太空

  关于太阳的自转

  太阳也会自转,自转方向与地球自转方向相同。在日面纬度不同处,自转角速度不同,在太阳赤道,自转最快,纬度越高,自转越慢,这说明太阳存在着较差自转的现象。较差自转在大多数非固体的天体中存在,比如星系、恒星、巨型气体行星等等;太阳系内则有太阳和木星表面出现。较差自转就是说在太阳不同的纬度,自转的速率是不一样的。在太阳赤道附近,太阳每25.38天转一圈,可是在南北极呢?大概要37.01天转一圈,这种情况叫做较差自转。

  内太阳系

  内太阳系在传统上是类地行星和小行星带区域的名称,主要是由硅酸盐和金属组成的,共包括水星,金星,地球,火星四颗类地行星,小行星带则位于火星和木星轨道之间。这个区域挤在靠近太阳的范围内,半径还比木星与土星之间的距离还短。这个区域基本是清一色的岩石行星,密度比中太阳系和外太阳系的行星都大得多,四颗中的三颗(金星、地球和火星)有实质的大气层。

  中太阳系

  中太阳系包括四颗类木行星(木星、土星、天王星和海王星),以及短周期彗星。囊括了环绕太阳99%(除了太阳本身以外)的已知质量。木星和土星的大气层都拥有大量的氢和氦,天王星和海王星的大气层则有较多的“冰”,像是水、氨和甲烷。

  外太阳系

  在海王星之外的区域,通常称为外太阳系或是外海王星区,仍然是未被探测的广大空间。

  太阳系的形成和演化

  这个有点太复杂了,基本上有星云假说大爆炸形成假说两种,具体可以参考:[百度百科:太阳系] 。

 

  太阳系公转和自转的方向

  假设我们站在地球的北极观察,忽略所有天体的倾角差异,那么地球的自转逆时针的,地球绕太阳公转逆时针的,太阳系其他行星绕太阳公转也是逆时针的,同时,太阳的自转也是逆时针的。而太阳绕银河系公转却是顺时针的,银河系公转也是顺时针的(公转方向的确定是指银河系大多数星体往同一个方向旋转),参考自文章:[银河系,地球, 太阳自转方向,及地球绕太阳公转方向]

  八大行星环绕太阳旋转有下列一些特点:八大行星都是按逆时针方向环绕太阳公转的;公转的轨道是椭圆形;公转的轨道几乎在同一个平面上;它们围绕太阳不停地转动而没有飞离太阳,是因为太阳的巨大引力...

 

  关于银河系

  太阳系位于一个被称为银河系的星系内,直径100,000光年,拥有约二千亿颗恒星的棒旋星系。我们的太阳位居银河外围的一条旋涡臂上,称为猎户臂或本地臂。太阳距离银心25,000至28,000光年,在银河系内的速度大约是220公里/秒,因此环绕银河公转一圈需要约两亿两千六百万年,这个公转周期称为银河年。

 

 

八大行星和太阳的数据:(数据摘自wikipedia)

 

太阳与八大行星数据表(顺序以距离太阳由近而远排列)
卫星数截至2012年7月,距离与轨道半径以1天文单位AU)为单位。
天体 赤道半径
(km)
偏率 赤道重力
地球=1
体积
地球=1
质量
地球=1
比重 轨道半径
(AU)
轨道倾角
(度)
赤道倾角
(度)
公转周期
(地球年)
自转周期
(地球日)
已发现卫星数
太阳 696000 0. 28.01 1304000 333400 1.44 -- -- 7.25 约两亿两千六百
万(绕银河系
25.38天(赤道)/
37.01天(南北两极)
--
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小时56分钟  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小时37分钟  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小时50分钟 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小时39分钟 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小时14分钟 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小时06分钟 13

 

 直径比较:(不完全按真实比例显示)

八大行星

 

水星

直径 4878 km

公转 87.97 地球日

自转 59 地球日

水星是最靠近太阳的行星,由于水星距离太阳实在太近了,表面温度很高,太空船不易接近,在地球上也不容易观测。水星自转的速度非常缓慢,自转一周将近59个地球日。

向阳面高达摄氏430℃,阴暗面则在摄氏-170℃。

 

金星

直径 12103.6 km

公转 224.7 地球日

自转 243 地球日

金星是太阳系第二颗行星,金星是除了太阳与月球外,天空中最亮的天体。大气层的主要成分是二氧化碳,它能在温室效应下吸收更多的热,因此,金星成了最热的行星,表面高温度可达摄氏480度。

比较奇葩的是,金星在绕太阳公转的同时也缓慢的反方向自转,绕太阳公转三周才自转两周。太阳系中,逆行自转的行星除了金星以外,天王星也是逆行自转的。

 

地球

直径 12756.3 km

公转 365.2422 地球日

自转 0.9973 地球日

美丽的地球,生命的奇迹,是宇宙的巧合或是上帝的杰作?拥有大气层的保护,合适的自转周期,离太阳的距离适当(合适的温度),是生命起源的重要条件。拥有一个大得可以称之为行星的卫星——月球,两个天体视为一个双行星系统。地球是直径最大和比重最大的内太阳系行星。

表面温度最高不高于57.7 ℃,最低大约为-89.2 ℃(我在一个地理类电视片里得到的答案是-70多℃,在南北极地区)。数据来自:[wikipedia: 地球]。

 

从月球看地球

 

月球

直径 3474.8 km

平均公转周期 27.32天

自转周期 27.32天(同步自转)

平均轨道半径 384401 km

 

说完地球,不得不说一下我们的小伙伴——月球。月球永远都是一面朝向我们,这一面习惯上被我们称为正面。

严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米(即地球半径的3/4处)。由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看,地球和月球均以逆时针方向自转;而且月球也是以逆时针绕地运行;甚至地球也是以逆时针绕日公转的,形成这种现象的原因是地球、月球相对于太阳来说拥有相同的角动量,即“从一开始就是以这个方向转动”。

白天,在阳光垂直照射的地方温度高达+127℃;夜晚,温度可降低到-183℃。

月球的直径是地球平均直径的1/4,太阳的1/400,质量只是地球的1/81,月球表面的重力约是地球重力的1/6。

月球到地球的距离相当于地球到太阳的距离的1/400,所以从地球上看去月亮和太阳一样大。

 

 

火星

直径 6794 km

公转 686.98 地球日

自转 1.026 地球日

自转周期和温度最接近地球的行星,这也成为人类最热衷探索火星到底曾经有没有生命的原因。直径约为地球的二分之一,大约是地球体积的15%。

火星的大气层只有地球大气层的百分之一,主要成分是二氧化碳。同时还有少量的云层和晨雾。由于大气层很稀薄,所以温室效应不明显。

火星赤道地表白昼最高温度可达27℃,夜晚最低温度可至-133℃。

具有两颗卫星。

 

木星

直径 142984 km

公转 11.86 地球年

自转 0.414 地球日

木星是太阳系第五颗行星,也是整个太阳系最大的行星,液态星球。截至2013年,己知有66个卫星。是全天第二亮的行星,仅次于金星,木星的亮度最高可超过-2。木星是距离太阳第五远的行星,也是四大气体行星中的第一个 。它是最大且重的行星,直径有地球的11倍,质量是其他八个行星总和的2.5倍。

 

土星

直径 120536 km

公转 29.46 地球年

自转 0.436 地球日

土星是太阳系第六颗行星,也是体积第二大的行星,有着美丽的环,在地球上以一般的望远镜即可看见,土星、木星、天王星和海王星表面都是气体,故自转都相当快。土星的环主要是由冰及尘粒构成,据科学家推测,可能是因某卫星受不了土星强大的引力而解体成碎片。土星已发现62颗卫星,其中有些在光环内运行。

 

海王星

直径 51120 km

公转 84.81 地球年

自转 0.72 地球日

天王星是太阳系第七颗行星,在太空船未到达以前,人类并不知道它也有如土星一样美丽的环。一般行星的自转轴与其公转面都很接近垂直,唯独天王星的自转轴成九十八度的倾斜,几乎是横躺着运行。

 

 

冥王星

直径 49528 km

公转 164.82 地球年

自转 0.68 地球日

海王星是太阳系第八颗行星,有八颗卫星,海王星表面主要也是气体组成,也有类似木星表面的大红斑风暴云,我们称之为大黑斑,这个大风暴约是木星大红斑的一半,但也容得下整个地球。海王星有四个稀薄的环和8颗卫星。

 

 

运行轨道示意图

 

轨道示意图一:

 

轨道示意图二:

 

轨道示意图三:

 

关于逆行自转的行星——金星,天王星

  太阳系中,金星和天王星的自转都是逆行的。如果说以绕太阳公转为参照,金星和天王星都是绕太阳逆时针公转的,而回过头来看他们的自转,他们的自转却都是顺时钟的,也就是说它是由东向西自转的,而不是像大多数行星那样由西向东自转。由于金星独特的赤道倾角,从上图得知,是177.4°(度),以及非常缓慢的自转周期(243天),很容易让人联想到是由于被撞击造成的。但是,这篇文章给出了不同的结论(文章:太阳系行星自转中为什么金星自转是逆转?),我觉得这篇文章有一个说得不那么准确的地方,如果撞击的天体,角度、速度和质量得宜,是完全有可能改变金星的自转方向的,不管行星的引力如何大,当加速度超越引力的加速度的时候,完全是可以不会受行星的引力影响。就如同一个擦边球,擦左边,擦右边都是有可能的,只要你的速度和角度合适,当然质量也要有一点。逆行的行星可能可以为揭开太阳系的形成或演变,提供有益的线索。

  不过那篇文章有一个说得很对的地方,“也正因为金星、水星自转的缓慢,它产生不了围绕其旋转运动的卫星所需要抵消引力下坠的旋转速度,所以它们不可能有卫星。”,就如同我们的一根线上栓一个小物件,我们想把它甩起来,如果没有一定的角速度,物体很快就会停下来了,只有当角速度达到某个值时,物体才会绕着我们的手不停做圆周运动,或者还有一个比较好的例子就是摇呼啦圈,转动速度过慢,呼啦圈自然就停下来了。

关于行星逆行和轨道倾角,我更接受这位网友的评论,同样是来自上面那篇文章,第二页(第9楼的留言):

9楼 天下炎黄:

  如果我们把太阳系行星自转轴倾角大小看成是宇宙引力对行星的一种平衡状态结果,那么行星自转轴如果垂直于轨道面,就是向阳面与背阴面引力大小一样的结果;如果行星自转轴倾角像地球那样小于90度,说明地球偏向于太阳,说明向阳面引力大于背阴面,那么公转前行气流在推动行星公转前行的时候,由于行星作为障碍物存在,前行气流一定会形成从引力小的一面流向引力大的一面自转气流,由于地球背阴面引力小,所以地球自转气流就从背阴面流向向阳面,于是形成自西向东自转;而像金星、天王星自转轴倾角大于90度,说明行星偏离太阳、说明背阴面引力大于向阳面,于是公转气流就从向阳面流向背阴面,因而形成逆自转。

 

太阳系各大行星的卫星比较

  太阳系各行星的卫星与地球和月球的比较图:(原图的汉字是按古体从右到左写的,我很辛苦的一个字一个字翻转了过来)

 

三、太阳系美图欣赏

来几张太阳系的图欣赏一下,各大行星和月球的英文名:

 

各行星一览图(不考虑实际大小比例)

 

各行星的美丽真容(大体按照实际比例):

 

如果太阳是一颗打碎的鸡蛋,那么太阳系是什么样子的?(部分参考真实比例):

 

我们来一张全图,比例虽然不那么精确,但是大体上就是这样了:

 

四、结束语

  几个月前,不知道是出于好奇还是什么,我搜索了一些太阳系的图片,当时并未从百度百科或wikipedia找,都是从Google的图片搜索找的,后来想整理成一篇文章。当时觉得找了不少,后来开始写的时候,才发现上了贼船,我的材料似乎还是太单薄了,跟百度百科和wikipedia的相比,他们写得比较全面了。后来经过重新挑选和整理,部分太雷同的和不重要的都拿掉了,才有了这篇文章。我不想一味的抄袭或复制各大百科网站,只是想通过自己找到图片资料整理出一篇有启发性和有趣的文章。当然为了说明问题,有些数据不得不从百度百科和wikipedia照搬过来,我尽量加上自己的理解。

  说个题外话,当我搜集了这些图片以后,没过几天,偶然间在CCTV-12新闻频道看到一个国外的新闻,大意是,用3D动画演示了地球的体积相当于多少个月球,土星的体积相当于多少个地球,然后太阳的体积相当于多少个土星之类,跟文章一开始的很相似。我一般只有吃饭的时候才看一下电视新闻,所以能看到也算是比较奇葩了。我相信,在看到这篇博文的朋友里,而又刚好看过那侧新闻的,机率应该比十万分之一还小。

  我并不想让大家成为天文迷,只是想让大家从这些东西里面,了解我们的地球,了解我们的太阳系,或许对你在某方面有什么启发,一切为了抛砖引玉

 

  在这里,推荐一张MAC lion系统里带的壁纸,M31星云的照片(需要壁纸的请自行Google,百度搜索):

 

 

五、特别感谢

  最后,感谢百度百科:太阳系wikipedia: 太阳系,以及Google图片搜索,尤其是百度百科,比wikipedia.org整理得全面,如果想了解更多,请自行移步。

 

  如果觉得写得还不错,对你有帮助的话,麻烦点下推荐,谢谢了。

 

<The End>

2014-07-03 12:40

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