太陽系的基本資料?
太陽系簡(jiǎn)介
(Solar System)就是我們現(xiàn)在所在的恒星系統(tǒng)。由太陽、八顆行星(原先有九大行星,因?yàn)橼ね跣潜惶蕹秊榘行牵?6顆衛(wèi)星(原有67顆,冥王星的衛(wèi)星被剔除)以及無數(shù)的小行星、彗星及隕星組成的。行星由太陽起往外的順序是:水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)。離太陽較近的水星、金星、地球及火星稱為類地行星(terrestrial planets)。宇宙飛船對(duì)它們都進(jìn)行了探測(cè),還曾在火星與金星上著陸,獲得了重要成果。它們的共同特征是密度大(>3.0克/立方厘米),體積小,自轉(zhuǎn)慢,衛(wèi)星少,內(nèi)部成分主要為硅酸鹽(silicate),具有固體外殼。離太陽較遠(yuǎn)的木星、土星、天王星、海王星稱為類木行星(jovian planets)。它們都有很厚的大氣圈,其表面特征很難了解,一般推斷,它們都具有與類地行星相似的固體內(nèi)核。在火星與木星之間有1000000個(gè)以上的小行星(asteroid)(即由巖石組成的不規(guī)則的小星體)。推測(cè)它們可能是由位置界于火星與木星之間的某一顆行星碎裂而成的,或者是一些未能聚積成為統(tǒng)一行星的石質(zhì)碎塊。隕星存在于行星之間,成分是石質(zhì)或者鐵質(zhì)。
這些行星都以太陽為中心以橢圓軌道公轉(zhuǎn),雖然除了水星的十分接近于圓,行星軌道中或多或少在同一平面內(nèi)(稱為黃道面并以地球公轉(zhuǎn)軌道面為基準(zhǔn))。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(dá)17度。上面的圖表從一個(gè)特定的高于黃道面的透視角顯示了各軌道的相對(duì)大小及關(guān)系(非圓的現(xiàn)象顯而易見)。它們繞軌道運(yùn)動(dòng)的方向一致(從太陽北極上看是逆時(shí)針方向),因此,科學(xué)家們把冥王星排除在九大行星之外。除金星和天王星外自轉(zhuǎn)方向也如此。
太陽系簡(jiǎn)介
(Solar System)就是我們現(xiàn)在所在的恒星系統(tǒng)。由太陽、八顆行星(原先有九大行星,因?yàn)橼ね跣潜惶蕹秊榘行牵?6顆衛(wèi)星(原有67顆,冥王星的衛(wèi)星被剔除)以及無數(shù)的小行星、彗星及隕星組成的。行星由太陽起往外的順序是:水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)。離太陽較近的水星、金星、地球及火星稱為類地行星(terrestrial planets)。宇宙飛船對(duì)它們都進(jìn)行了探測(cè),還曾在火星與金星上著陸,獲得了重要成果。它們的共同特征是密度大(>3.0克/立方厘米),體積小,自轉(zhuǎn)慢,衛(wèi)星少,內(nèi)部成分主要為硅酸鹽(silicate),具有固體外殼。離太陽較遠(yuǎn)的木星、土星、天王星、海王星稱為類木行星(jovian planets)。它們都有很厚的大氣圈,其表面特征很難了解,一般推斷,它們都具有與類地行星相似的固體內(nèi)核。在火星與木星之間有1000000個(gè)以上的小行星(asteroid)(即由巖石組成的不規(guī)則的小星體)。推測(cè)它們可能是由位置界于火星與木星之間的某一顆行星碎裂而成的,或者是一些未能聚積成為統(tǒng)一行星的石質(zhì)碎塊。隕星存在于行星之間,成分是石質(zhì)或者鐵質(zhì)。
這些行星都以太陽為中心以橢圓軌道公轉(zhuǎn),雖然除了水星的十分接近于圓,行星軌道中或多或少在同一平面內(nèi)(稱為黃道面并以地球公轉(zhuǎn)軌道面為基準(zhǔn))。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(dá)17度。上面的圖表從一個(gè)特定的高于黃道面的透視角顯示了各軌道的相對(duì)大小及關(guān)系(非圓的現(xiàn)象顯而易見)。它們繞軌道運(yùn)動(dòng)的方向一致(從太陽北極上看是逆時(shí)針方向),因此,科學(xué)家們把冥王星排除在九大行星之外。除金星和天王星外自轉(zhuǎn)方向也如此。
太陽系直徑300億千米,有八大行星和兩條小行星帶,以及千億顆彗星等組成。
太陽系(solar system)在宇宙中的位置
太陽系位于銀河系邊緣,銀河系第三旋臂——獵戶旋臂上。
太陽系是由太陽以及在其引力作用下圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn)的天體構(gòu)成的天體系統(tǒng)。它包括太陽、八大行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體以及行星際物質(zhì)。人類所居住的地球就是太陽系中的一員。
太陽系構(gòu)成
太陽系的中心是太陽,它每隔2.3億年繞銀河系中心轉(zhuǎn)一圈,雖然它只是一顆中小型的恒星,但它的質(zhì)量已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)太陽系總質(zhì)量的99.85%;余下的質(zhì)量中包括行星與它們的衛(wèi)星、行星環(huán),還有小行星、彗星、柯伊伯帶天體、外海王星天體、理論中的奧爾特云、行星間的塵埃、氣體和粒子等行星際物質(zhì)。整個(gè)太陽系所有天體的總表面面積約為17億平方千米。太陽以自己強(qiáng)大的引力將太陽系中所有的天體緊緊地控制在他自己周圍,使它們井然有序地圍繞自己旋轉(zhuǎn)。同時(shí),太陽又帶著太陽系的全體成員圍繞銀河系的中心運(yùn)動(dòng)。
太陽系內(nèi)迄今發(fā)現(xiàn)了八顆大行星。有時(shí)稱它們?yōu)椤鞍舜笮行恰薄0凑站嚯x太陽的遠(yuǎn)近,這八顆行星依次是:最近的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。水星、金星、地球和火星也被稱為類地行星,木星和土星也被稱為巨行星,天王星、海王星也被稱為遠(yuǎn)日行星。除了水星和金星外,其他的行星都有衛(wèi)星。在火星和木星之間還存在著數(shù)十萬個(gè)大小不等,形態(tài)各異的小行星,天文學(xué)家將這個(gè)區(qū)域稱為小行星帶。此外,太陽系中還有超過1000顆的彗星,以及不計(jì)其數(shù)的塵埃、冰團(tuán)、碎塊等小天體。
太陽系中的各個(gè)天體主要由氫、氦、氖等氣體,冰(水、氨、甲烷)以及含有鐵、硅、鎂等元素的巖石構(gòu)成。類地行星、地球、月球、火星、木星的部分衛(wèi)星、小行星主要由巖石組成;木星和土星主要由氫和氦組成,其核可能是巖石或冰。
起源和演化
一般以為行星系統(tǒng)是恒星形成過程的一部分,但是也有學(xué)者認(rèn)為這是兩顆恒星差一點(diǎn)撞擊而成。最普遍的理論是說太陽系是從星云形成。
恒星形成的基本過程為此:
1. 星云中較密的核心部分變得太重,重心不穩(wěn)定,開始分裂和崩潰墜落。一部分的重心能量變?yōu)榉派涞募t外線,剩下的增加核心的溫度。核心部分開始成為圓盤形狀。
2. 當(dāng)密度和溫度道足夠高, 氘融合燃燒開始發(fā)生,輻射的向外壓力減慢(但不中止)臨近其他核心崩潰。
3. 其他的原料繼續(xù)下落到這一顆原恒星,它們的角動(dòng)量的作用可能導(dǎo)致雙極流程。
4. 最后,氫開始熔化在星的核心,外面剩余的包圍材料被清除。
太陽星云這個(gè)假說,是1755年由伊曼努爾·康德提議。他說,太陽星云慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng),由于重力逐漸凝聚并且鋪平,最終形成恒星和行星。一個(gè)相似的模型在1796年由拉普拉斯提出。
太陽星云開始直徑大約100AU,質(zhì)量是現(xiàn)在太陽的兩三倍。在這個(gè)星云中,比較重的物質(zhì)往中間落,積聚成塊,是成為以后的行星。而星云外部越來越冷,因此靠里的行星有很多重的礦物質(zhì),而靠外的行星是氣體或冰體。原太陽大約在46億年前形成,以后八億年中各個(gè)行星形成。
太陽系運(yùn)動(dòng)
太陽系是銀河系的一部分。銀河系是一個(gè)螺旋形星系,直徑十萬光年,包括兩千多億顆星。太陽是銀河系較典型的恒星,離星系中心大約兩萬五千到兩萬八千光年。太陽系移動(dòng)速度約每秒220公里,兩億兩千六百萬年在星系轉(zhuǎn)一圈。
太陽系中的八大行星都位于差不多同一平面的近圓軌道上運(yùn)行,朝同一方向繞太陽公轉(zhuǎn)。除金星以外,其他行星的自轉(zhuǎn)方向和公轉(zhuǎn)方向相同。
彗星的繞日公轉(zhuǎn)方向大都相同,多數(shù)為橢圓形軌道,一般公轉(zhuǎn)周期比較長(zhǎng)。
探索與研究
人類出于對(duì)自身生存環(huán)境了解的渴望以及日益緊張的地球資源,從1959年開始不斷的通過空間探測(cè)器等進(jìn)行空間探測(cè),研究太陽系。目前主要集中在月球和火星的探測(cè)以及小行星和彗星的探測(cè)。
1.對(duì)太陽系的長(zhǎng)期研究,分化出了這樣幾門學(xué)科:
【太陽系化學(xué)】
空間化學(xué)的一個(gè)重要分科,研究太陽系諸天體的化學(xué)組成(包括物質(zhì)來源、元素與同位素豐度)和物理-化學(xué)性質(zhì)以及年代學(xué)和化學(xué)演化問題。太陽系化學(xué)與太陽系起源有密切關(guān)系。
【太陽系物理學(xué)】
研究太陽系的行星、衛(wèi)星、小行星、彗星、流星以及行星際物質(zhì)的物理特性、化學(xué)組成和宇宙環(huán)境的學(xué)科。
2.太陽系內(nèi)的引力定律:
太陽系內(nèi)各天體之間引力相互作用所遵循的規(guī)律。
3.太陽系穩(wěn)定性問題:
天體演化學(xué)和天體力學(xué)的基本問題之一。
4.太陽系和其他行星系
雖然學(xué)者同意另外還有其他和太陽系相似的天體系統(tǒng),但直到1992年才發(fā)現(xiàn)別的行星系。至今已發(fā)現(xiàn)幾十個(gè)行星系,但是詳細(xì)材料還是很少。這些行星系的發(fā)現(xiàn)是依靠多普勒效應(yīng),通過觀測(cè)恒星光譜的周期性變化,分析恒星運(yùn)動(dòng)速度的變化情況,并據(jù)此推斷是否有行星存在,并且可以計(jì)算行星的質(zhì)量和軌道。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)只能發(fā)現(xiàn)木星級(jí)的大行星,像地球大小的行星就找不到了。
此外,關(guān)于類似太陽系的天體系統(tǒng)的研究的另一個(gè)目的是探索其他星球上是否也存在著生命。
太陽與行星
太陽與八顆行星數(shù)據(jù)對(duì)照表(赤道直徑以地球直徑6370公里為單位),距離與軌道半徑以天文單位為單位。
下表的數(shù)據(jù)都是相對(duì)于太陽的數(shù)值:
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天體 | 距離(AU) | 赤道直徑 | 質(zhì)量 | 軌道半徑(AU) | 軌道傾角(度)| 公轉(zhuǎn)周期(年)|自轉(zhuǎn)周期(天)| 已發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)
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太陽 0 109 333,400 -- -- -- 27.275 --
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水星 0.39 0.382 0.05528 0.38710 7.0050 0.240852 58.6 0
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金星 0.72 0.949 0.82 0.72 3.4 0.615 243.0185(逆向自轉(zhuǎn)) 0
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地球 1.00 1.00 1.00 1.00 0 1.00 0.9973 1
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火星 1.5 0.53 0.11 1.52 1.9 1.88 1.0260 2
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木星 5.2 11.2 318 5.20 1.3 11.86 0.4135 63
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土星 9.5 9.41 95 9.54 2.5 29.46 0.444 47(有34顆已命名)
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天王星 19.2 3.98 14.6 19.22 0.8 84.01 0.7183 29
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海王星 30.1 3.81 17.2 30.06 1.8 164.79 0.6713 13
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(1)1930年,冥王星被國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)正式確認(rèn)為行星,但一些天文學(xué)家對(duì)其行星的身份仍持懷疑態(tài)度。
(2)根據(jù)2006年08月24日國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)的決議:冥王星被視為是太陽系的“矮行星”、不再被視為行星。
【第九大行星】
在19世紀(jì)末,很多天文學(xué)家推測(cè)海王星之外還有別的行星,因?yàn)闇y(cè)試海王星的軌道和理論算出的軌道不一樣。他們叫這顆星“行星X”,是未知行星的意思。
美國天文學(xué)家帕西瓦爾·羅威爾在1909年和1913年兩次尋找海王星之外的行星,但是沒有找到。1915年結(jié)束之后,羅威爾發(fā)表論文,寫出估測(cè)的行星數(shù)據(jù)。其實(shí)在那一年,他所在的天文臺(tái)照到了冥王星的照片,但是直到1930年才認(rèn)出這是一顆行星。
可是冥王星的質(zhì)量太小,無法解釋海王星的軌道。天文學(xué)家繼續(xù)尋找“行星X”,但是這個(gè)名字又有了第十大行星的意思,因?yàn)閄是拉丁文的10。直到“旅行者2 號(hào)”探測(cè)器臨近海王星,才發(fā)現(xiàn)海王星的質(zhì)量一直算錯(cuò)很多。用正確的質(zhì)量,加上冥王星的影響,海王星的現(xiàn)實(shí)軌道和計(jì)算軌道一致。
按照行星軌道計(jì)算,和地球差不多大小的行星不可能在60AU之內(nèi)(冥王星現(xiàn)在離太陽大約30AU)。如果確實(shí)有第十大行星,它的軌道會(huì)很傾斜,很可能是外星系的天體,靠太陽太近,而被太陽吸引入軌。
一直以來,天文界對(duì)冥王星的地位一直有所爭(zhēng)議。甚至有些地方的天文館將冥王星從九大行星的地位中剔除。
根據(jù)2006年08月24日國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)的決議:冥王星被視為是太陽系的“矮行星”、不再被視為行星。
自21世紀(jì)以來,科學(xué)家在冥王星更遠(yuǎn)的外圍分別發(fā)現(xiàn)了三顆較大的行星。依序?yàn)?004年所發(fā)現(xiàn)的“Sedna”,代號(hào)為 2003 VB12;2005年同時(shí)發(fā)表的“Santa”,代號(hào)為2003 EL61及代號(hào)為2003 UB313(發(fā)現(xiàn)者未公布其名稱)的行星。
2005年7月19日美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的2003 UB313,研究人員估算其直徑達(dá)3,000公里,被一些人認(rèn)為很可能是太陽系第十大行星。但2006年國際天文學(xué)聯(lián)合大會(huì)決議:將其列入矮行星.
“水內(nèi)行星”
天文學(xué)家曾發(fā)現(xiàn)離太陽最近的水星有一些無法解釋的微小運(yùn)動(dòng),天文學(xué)家懷疑可能有一個(gè)比水星更靠近太陽的行星的引力引起的,并用一個(gè)火神的名字給這個(gè)行星起名為“祝融星”(中文常譯為“火神星”),但天文學(xué)家們觀測(cè)了五十多年仍然未找到這顆行星。
“水內(nèi)行星”的假設(shè),已被科學(xué)家愛因斯坦的廣義相對(duì)論排除。廣義相對(duì)論的引力理論解釋了水星的奇怪運(yùn)動(dòng),但天文學(xué)家們?nèi)晕捶艞墝?duì)“水內(nèi)行星”的探尋。
【行星的分類】
太陽系內(nèi)眾多包含固態(tài)表面,而其直徑超過1公里的天體,它們的總表面積達(dá)17億平方公里。
有人認(rèn)為太陽其實(shí)是一個(gè)雙星系統(tǒng)的主星,在遙遠(yuǎn)的地方存在著一個(gè)伴星,名為“涅米西斯” (Nemesis)。該假設(shè)是用作解釋地球出現(xiàn)生物大滅絕的一些規(guī)則性,認(rèn)為其伴星會(huì)攝動(dòng)系內(nèi)的小行星和彗星,使其改變軌道沖進(jìn)太陽系,增加撞擊地球的機(jī)會(huì)并出現(xiàn)定期生物滅絕。
行星的形成
類地行星是經(jīng)由碰撞聚集固態(tài)的物質(zhì)顆粒成為微小行星 ,再聚集微小行星形成的。
類木行星以水冰相互吸附為起點(diǎn),質(zhì)量夠大后,進(jìn)一步吸附氫、甲烷,形成氣體行星。
太陽系的行星大致可分為兩大類:類地行星與類木行星
類地行星
成員包括有水星、金星、地球、火星。是小而密的巖石世界,具有較稀少的大氣。內(nèi)部結(jié)構(gòu):中心有金屬核心,外為石質(zhì)的地殼所包圍,表面有相當(dāng)多的坑洞,平均密度約為3-5g/cm3 。
巨行星
成員包括有木星、土星、天王星、海王星。 是體積大、質(zhì)量大、但是密度小的氣體世界,具有濃密的大氣。平均密度約≤1.75 g/cm3,土星的密度約為0.7g/cm3,木星 質(zhì)量約為地球的318倍。 結(jié)構(gòu):由內(nèi)而外,中心有巖石核心、液態(tài)金屬氫、液態(tài)分子氫、充滿氣體的大氣層,表面有漩渦狀的云層。另有行星環(huán)及為 數(shù)眾多的衛(wèi)星環(huán)繞著太陽系的八大行星,以太陽為中心依序?yàn)椋核?Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune) 。
到底誰是太陽系中最遠(yuǎn)的行星?
從1999年2月11日開始,冥王星終于變成太陽系中名符其實(shí)的最遠(yuǎn)的行星。根據(jù)JPL天文學(xué)家們的計(jì)算,從國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)(UT)9:08a.m.(中原標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間17:08)開始的228年內(nèi),海王星都會(huì)是離太陽最遠(yuǎn)的行星。
這樣看來,2月11日時(shí),冥王星會(huì)不會(huì)和海王星發(fā)生碰撞呢?答案是:不會(huì)!為什么呢?冥王星和海王星若要相撞,則兩者必須同時(shí)到達(dá)它們的軌道交點(diǎn)。冥王星和海王星的會(huì)合周期大約是497年,即冥王星每繞日二周,海王星已繞日三周。所以每當(dāng)冥王星經(jīng)過軌道交點(diǎn)的時(shí)候,海王星總會(huì)繞到別的地方,發(fā)生碰撞的機(jī)會(huì)微乎其微。此外,冥王星相對(duì)于黃道面的軌道傾角比其他行星都大很多,也是不會(huì)發(fā)生碰撞的原因之一。
冥王星的直徑大約是2300公里左右,在所有行星中,它比類地行星(水、金、地、火)小很多,甚至比月球還小;它的性質(zhì)跟巨大且為氣態(tài)的類木行星(木、土、天王、海王)不一樣;軌道傾角及偏心率也都比其他行星大很多。所以有些天文學(xué)家認(rèn)為冥王星應(yīng)不屬于「行星」一族,而應(yīng)是歸類于「庫伯帶(Kuiper Belt)」的成員。柯依伯帶位于海王星和冥王星軌道外的區(qū)域,帶中的天體都比冥王星小很多,而且大多是由冰所組成,可能是太陽系演化早期的殘片。不過,冥王星的外形是成圓球形,與這些庫伯帶天體多為不規(guī)則狀又有些許的不同;而且冥王星很規(guī)律地繞日旋轉(zhuǎn),所以,在經(jīng)過眾多爭(zhēng)議之后,它仍被歸為「行星」族。 2006年08月24日國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)的決議:冥王星被視為是太陽系的“矮行星”,不再被視為行星。
所以我們對(duì)冥王星的認(rèn)識(shí)非常有限。美國太空總署(NASA)下所屬的噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)目前正在進(jìn)行一個(gè)稱為「冥王星庫伯帶(Pluto-Kuiper Express)」的計(jì)劃,預(yù)計(jì)在公元2004年發(fā)射太空船,大約再10年之后,太空船就會(huì)飛掠冥王星和查龍,并探測(cè)庫伯帶中的天體。
根據(jù)2006年08月24日國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)的決議:冥王星被視為是太陽系的“矮行星”,不再被視為行星。從這一天起,冥王星不再是太陽系中最遠(yuǎn)的行星,海王星代替了它的地位。
http://baike.baidu.com/view/5290.htm
太陽是太陽系的中心天體,是太陽系里唯一的一顆恒星,也是離地球最近的一顆恒星。太陽回位于銀河系的對(duì)稱平面附答近,距離銀河系的中心約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(zhuǎn),另一方面又相對(duì)于周圍恒星以每秒19.7公里的速度朝著織女星附近方向運(yùn)動(dòng)。
太陽資料
太陽是銀河系中極其普通、極不顯眼的一顆恒星。擁有9個(gè)行星、數(shù)十個(gè)衛(wèi)星其它一些小型天體。在太陽的第3個(gè)行星上誕生了生命。
作為太陽系中最大的天體,太陽擁有太陽系全部質(zhì)量的99.8%。109個(gè)地球才能填滿太陽的橫截面,而它的內(nèi)部則能容納130萬個(gè)以上的地球。我們看到的太陽其實(shí)只是它表面的光球?qū)樱瑴囟燃s為6000攝氏度,屬比較“涼爽”部分。光球?qū)臃浅;钴S,在其表面可以看到許多極富戲劇性的特征。
太陽的能源來自于其核心部分。太陽內(nèi)核的溫度高達(dá)1500萬攝氏度,壓力超過地球氣壓的340億倍。內(nèi)核的氣體密度極高,是水的150倍。太陽每秒鐘向外輻射約28600億億兆瓦的能量,這么高的能量是由其內(nèi)核的核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的。在聚變中,四個(gè)質(zhì)子聚合成一個(gè)氦原子核。氦原子核的質(zhì)量比四個(gè)質(zhì)子小0.7%,失去的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成了能量,以伽瑪射線的形式被釋放到太陽的表面,并向宇宙空間輻射出去。太陽每秒鐘約有七億噸的氫被轉(zhuǎn)化成氦。在此過程中,約有五百萬噸的凈能量被釋放。能量在對(duì)流過程中不斷地發(fā)出光和熱,使太陽發(fā)光。從太陽內(nèi)核釋放出的能量需要經(jīng)過幾百萬年才能到達(dá)表面。
從人類賴以生息繁衍的地球向外看,天空最引人注目的就是給人類光明和溫暖的、燦爛輝煌的太陽。太陽是一顆自己能發(fā)光發(fā)熱的氣體星球。人們看到的太陽表面叫光球?qū)?在光球?qū)拥哪承┎课唬植繙囟缺戎車停诳梢姽夥秶鷥?nèi)這些部位顯得比其它部位黑暗,人們稱之為“黑子”。光球?qū)油饷媸巧驅(qū)印L柲芰客ㄟ^這一層自內(nèi)核向外傳遞。在這一層可以見到太陽耀斑。耀斑是太陽黑子形成之前在色球?qū)赢a(chǎn)生的灼熱氫云。
太陽大氣的最外層是日冕。日冕非常龐大,可以向太空綿延數(shù)百萬公里。人們可以在這一日冕中看到“日餌”:日餌是色球?qū)由喜慨a(chǎn)生的巨大火焰。人們僅在日全食的時(shí)候可以見到日冕。
除了光和熱,太陽也向宇宙空間輻射一種低密度的粒子流——太陽風(fēng)。太陽風(fēng)以每秒450公里的速度在太陽系中馳騁。太陽風(fēng)異常強(qiáng)大時(shí)便形成了太陽風(fēng)暴,它會(huì)對(duì)人類的無線電通訊造成影響。地球和其他一些行星兩極的極光也是太陽風(fēng)帶來的。太陽的磁場(chǎng)極其強(qiáng)大且極其復(fù)雜,其磁層范圍甚至越過了冥王星的軌道。
太陽已經(jīng)46億歲了,現(xiàn)在已步入中年。它還可以繼續(xù)平靜地燃燒約50億年。太陽在臨終時(shí),內(nèi)部的氦將轉(zhuǎn)變成更重的元素,亮度會(huì)增加到現(xiàn)在的一倍,體積也將不斷膨脹,所有近日行星包括地球都將融入它的懷抱。這時(shí)的太陽將變得十分不穩(wěn)定,在它周圍會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的行星狀星云。這為新太陽系的誕生創(chuàng)造了條件。在經(jīng)歷一億年的紅巨星階段后,太陽將耗盡它所有的能量而猛然坍縮成一顆白矮星。幾萬億年后,它最終將在黑暗中完全冷卻。
收集關(guān)于"太陽系","銀河系","光年","黑洞"的詳細(xì)資料
有資料的盡可能給我成段成段地鐵,黑洞最好要有圖什么是太陽系?
太陽系是由所有行星軌道上的太陽。除了行星,太陽系又分為衛(wèi)星,彗星,小行星,小行星,塵埃和氣體。
一切在太陽系或軌道圍繞太陽。太陽包含大約98 %的全部物質(zhì)在太陽能系統(tǒng)。更大的話,更厲害了。因?yàn)樘柺侨绱酥螅鋸?qiáng)大的引力,吸引其他一切物體在太陽系的附近。在此同時(shí),這些物體,移動(dòng)非常迅速,試圖逃離到外層空間。由于該行星試圖飛走,同時(shí),太陽正試圖拉他們回來的,是他們處于兩種力的平衡之間。平衡飛向太陽,并逃逸到太空,他們用了很久時(shí)間到達(dá)母星。
太陽系怎樣形成?
這是一個(gè)重要問題,就是一個(gè)很難為科學(xué)家所知。畢竟,創(chuàng)造太陽系發(fā)生在幾十億年前,有圍的人看到它。我們自己的進(jìn)化是密切結(jié)合的演化的太陽能系統(tǒng)。因此,了解從那里太陽系由來,它是很難理解人類是如何來的。
科學(xué)家認(rèn)為,太陽系的演變,從一個(gè)巨大的塵埃和氣體云。他們認(rèn)為,這塵埃和氣體開始崩潰下重量自身重力。那樣的話,事情可能開始朝著一個(gè)巨大圓圈,就像水外流動(dòng)作圍繞中心排水管在一個(gè)循環(huán)。
在中心由云紡,小星開始形成。這顆恒星的變得越來越大,因?yàn)樗鸭嗟膲m埃和氣體被倒塌。
遠(yuǎn)離恒星的形成是在中心小團(tuán)塊的塵埃和氣體也倒塌。星中心點(diǎn)燃,最終形成太陽,而小團(tuán)塊成為行星,小行星,衛(wèi)星,彗星,小行星。
水星的英文名字Mercury來自羅馬神墨丘利。符號(hào)是上面一個(gè)圓形下面一個(gè)交叉的短垂線和一個(gè)半圓形(Unicode: ?). 是墨丘利所拿魔杖的形狀。在第5世紀(jì),水星實(shí)際上被認(rèn)為成二個(gè)不同的行星,這是因?yàn)樗鼤r(shí)常交替地出現(xiàn)在太陽的兩側(cè)。當(dāng)它出現(xiàn)在傍晚時(shí),它被叫做墨丘利;但是當(dāng)它出現(xiàn)在早晨時(shí),為了紀(jì)念太陽神阿波羅,它被稱為阿波羅。畢達(dá)哥拉斯后來指出他們實(shí)際上是相同的一顆行星。中國古代則稱水星為“辰星”。
中國古人稱金星為“太白”或“太白金星”,也稱“啟明”或“長(zhǎng)庚”。古希臘人稱為阿佛洛狄特,是希臘神話中愛與美的女神。而在羅馬神話中愛與美的女神是維納斯,因此金星也稱做“維納斯”。金星的天文符號(hào)用維納斯的梳妝鏡來表示。金星的位相變化金星同月球一樣,也具有周期性的圓缺變化(位相變化),但是由于金星距離地球太遠(yuǎn),用肉眼是無法看出來的。關(guān)于金星的位相變化,曾經(jīng)被伽利略作為證明哥白尼的日心說的有力證據(jù)。
地球是太陽系中行星之一,按離太陽由近及遠(yuǎn)的次序排列為第三。它是太陽系類地行星中最大的一顆,也是現(xiàn)代科學(xué)目前確證目前惟一存在生命的行星。行星年齡估計(jì)大約有45億年(4.5×109)。在行星形成后不久,即捕獲其惟一的天然衛(wèi)星-月球。地球上惟一的智慧生物是人類。
因?yàn)樗谝箍罩锌雌饋硎茄t色的,所以在西方,以羅馬神話中的戰(zhàn)神瑪爾斯(或希臘神話對(duì)應(yīng)的阿瑞斯)命名它。在古代中國,因?yàn)樗鼰蔁扇缁穑史Q“熒惑”。火星有兩顆小型天然衛(wèi)星:火衛(wèi)一Phobos和火衛(wèi)二Deimos(阿瑞斯兒子們的名字)。兩顆衛(wèi)星都很小而且形狀奇特,可能是被引力捕獲的小行星。英文里前綴areo-指的就是火星。
木星是太陽系九大行星之一,按離太陽由近及遠(yuǎn)的次序排列為第五顆。它也是太陽系最大的行星,自轉(zhuǎn)最快的行星。中國古代用它來紀(jì)年,因而稱為歲星。
在西方稱它為朱庇特,是羅馬神話中的眾神之王,相當(dāng)于希臘神話中的宙斯。
土星是一個(gè)巨型氣體行星,是太陽系中僅次于木星的第二大行星。土星的英文名字Saturn(以及其他絕大部分歐洲語言中的土星名稱)是以羅馬神的農(nóng)神薩杜恩命名的。中國古代稱之為鎮(zhèn)星或填星。
天王星是太陽系的九大行星之一,排列在土星外側(cè)、海王星內(nèi)側(cè)而名列第七,顏色為灰藍(lán)色,是一顆巨型氣體行星(Gas Giant)。以直徑計(jì)算,天王星是太陽系第三大行星;但若以質(zhì)量計(jì)算,則比海王星輕而排行第四。天王星的命名,是取自希臘神話的天神烏拉諾斯。
海王星為太陽系九大行星中的第八個(gè),是一個(gè)巨行星。海王星是第一個(gè)通過天體力學(xué)計(jì)算后被發(fā)現(xiàn)的行星。因?yàn)樘焱跣堑能壍琅c計(jì)算的不同,1845年約翰·可夫·亞當(dāng)斯和埃班·勤維葉推算了在天王星外的一個(gè)未知行星可能的位置。1846年9月23日柏林天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)約翰·格弗里恩·蓋爾真的在這個(gè)位置發(fā)現(xiàn)了一顆新的行星:海王星。
目前海王星是太陽系內(nèi)離太陽第二遠(yuǎn)的行星。海王星的名字是羅馬神話中的海神涅普頓(Neptune)。
冥王星是太陽系九大行星中離開太陽最遠(yuǎn)、最小的一顆行星,1930年被發(fā)現(xiàn)。因?yàn)樗x太陽最遠(yuǎn),因此也非常寒冷,這和羅馬神話中的冥王普魯托所住的地方很相似,因此稱為“Pluto”。
銀河系是地球和太陽所屬的星系。因其主體部分投影在天球上的亮帶被我國稱為銀河而得名。
銀河系呈旋渦狀,有4條螺旋狀的旋臂從銀河系中心均勻?qū)ΨQ地延伸出來。銀河系中心和4條旋臂都是恒星密集的地方。從遠(yuǎn)處看,銀河系像一個(gè)體育鍛煉用的大鐵餅,大鐵餅的直徑有10萬光年,相當(dāng)于9460800000萬萬公里。中間最厚的部分約3000~6500光年。太陽位于一條叫做獵戶臂的旋臂上,距離銀河系中心約2.5萬光年。
銀河系的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過程。望遠(yuǎn)鏡發(fā)明后,伽利略首先用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)銀河,發(fā)現(xiàn)銀河由恒星組成。而后,T.賴特、I.康德、J.H.朗伯等認(rèn)為,銀河和全部恒星可能集合成一個(gè)巨大的恒星系統(tǒng)。18世紀(jì)后期,F(xiàn).W.赫歇爾用自制的反射望遠(yuǎn)鏡開始恒星計(jì)數(shù)的觀測(cè),以確定恒星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和大小,他斷言恒星系統(tǒng)呈扁盤狀,太陽離盤中心不遠(yuǎn)。他去世后,其子J.F.赫歇爾繼承父業(yè),繼續(xù)進(jìn)行深入研究,把恒星計(jì)數(shù)的工作擴(kuò)展到南天。20世紀(jì)初,天文學(xué)家把以銀河為表觀現(xiàn)象的恒星系統(tǒng)稱為銀河系。J.C.卡普坦應(yīng)用統(tǒng)計(jì)視差的方法測(cè)定恒星的平均距離,結(jié)合恒星計(jì)數(shù),得出了一個(gè)銀河系模型。在這個(gè)模型里,太陽居中,銀河系呈圓盤狀,直徑8千秒差距,厚2千秒差距。H.沙普利應(yīng)用造父變星的周光關(guān)系,測(cè)定球狀星團(tuán)的距離,從球狀星團(tuán)的分布來研究銀河系的結(jié)構(gòu)和大小。他提出的模型是:銀河系是一個(gè)透鏡狀的恒星系統(tǒng),太陽不在中心。沙普利得出,銀河系直徑80千秒差距,太陽離銀心20千秒差距。這些數(shù)值太大,因?yàn)樯称绽谟?jì)算距離時(shí)未計(jì)入星際消光。20世紀(jì)20年代,銀河系自轉(zhuǎn)被發(fā)現(xiàn)以后,沙普利的銀河系模型得到公認(rèn)。
銀河系是一個(gè)巨型旋渦星系,Sb型,共有4條旋臂。包含一、二千億顆恒星。銀河系整體作較差自轉(zhuǎn),太陽處自轉(zhuǎn)速度約220千米/秒,太陽繞銀心運(yùn)轉(zhuǎn)一周約2.5億年。銀河系的目視絕對(duì)星等為-20.5等,銀河系的總質(zhì)量大約是我們太陽質(zhì)量的1萬億倍,大致10倍于銀河系全部恒星質(zhì)量的總和。這是我們銀河系中存在范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出明亮恒星盤的暗物質(zhì)的強(qiáng)有力證據(jù)。關(guān)于銀河系的年齡,目前占主流的觀點(diǎn)認(rèn)為,銀河系在宇宙誕生的大爆炸之后不久就誕生了,用這種方法計(jì)算出,我們銀河系的年齡大概 在145億歲左右,上下誤差各有20多億年。而科學(xué)界認(rèn)為宇宙誕生的“大爆炸”大約發(fā)生 ...
銀河系是太陽系所在的恒星系統(tǒng),包括一二千億顆恒星和大量的星團(tuán)、星云,還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。它的總質(zhì)量是太陽質(zhì)量的1400億倍。在銀河系里大多數(shù)的恒星集中在一個(gè)扁球狀的空間范圍內(nèi),扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”,半徑約為7千光年。核球的中部叫“銀核”,四周叫“銀盤”。在銀盤外面有一個(gè)更大的球形,那里星少,密度小,稱為“銀暈”,直徑為7萬光年。銀河系是一個(gè)旋渦星系,具有旋渦結(jié)構(gòu),即有一個(gè)銀心和兩個(gè)旋臂,旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉(zhuǎn)速度和周期,因距銀心的遠(yuǎn)近而不同。太陽距銀心約2.3萬光年,以250千米/秒的速度繞銀心運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)轉(zhuǎn)的周期約為2.5億年。
銀河系物質(zhì)約90%集中在恒星內(nèi) 。恒星的種類繁多。按照恒星的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、空間分布和運(yùn)動(dòng)特征,恒星可以分為5個(gè)星族。最年輕的極端星族Ⅰ恒星主要分布在銀盤里的旋臂上;最年老的極端星族Ⅱ恒星則主要分布在銀暈里。恒星常聚集成團(tuán)。除了大量的雙星外,銀河系里已發(fā)現(xiàn)了1000多個(gè)星團(tuán)。銀河系里還有氣體和塵埃,其含量約占銀河系總質(zhì)量的10%,氣體和塵埃的分布不均勻,有的聚集為星云,有的則散布在星際空間。20世紀(jì)60年代以來,發(fā)現(xiàn)了大量的星際分子,如CO、H2O等 。分子云是恒星形成的主要場(chǎng)所。銀河系核心部分,即銀心或銀核,是一個(gè)很特別的地方。它發(fā)出很強(qiáng)的射電、紅外,X射線和γ射線輻射。其性質(zhì)尚不清楚,那里可能有一個(gè)巨型黑洞,據(jù)估計(jì)其質(zhì)量可能達(dá)到太陽質(zhì)量的幾千萬倍。對(duì)于銀河系的起源和演化,知之尚少。
1971年英國天文學(xué)家林登·貝爾和馬丁·內(nèi)斯分析了銀河系中心區(qū)的紅外觀測(cè)和其他性質(zhì),指出銀河系中心的能源應(yīng)是一個(gè)黑洞,并預(yù)言如果他們的假說正確,在銀河系中心應(yīng)可觀測(cè)到一個(gè)尺度很小的發(fā)出射電輻射的源,并且這種輻射的性質(zhì)應(yīng)與人們?cè)诘孛嫱郊铀倨髦杏^測(cè)到的輻射性質(zhì)一樣。三年以后,這樣的一個(gè)源果然被發(fā)現(xiàn)了,這就是人馬A。
人馬A有極小的尺度,只相當(dāng)于普通恒星的大小,發(fā)出的射電輻射強(qiáng)度為2*10(34次方)爾格/秒,它位于銀河系動(dòng)力學(xué)中心的0.2光年之內(nèi)。它的周圍有速度高達(dá)300公里/秒的運(yùn)動(dòng)電離氣體,也有很強(qiáng)的紅外輻射源。已知所有的恒星級(jí)天體的活動(dòng)都無法解釋人馬A的奇異特性。因此,人馬A似乎是大質(zhì)量黑洞的最佳候選者。但是由于目前對(duì)大質(zhì)量的黑洞還沒有結(jié)論性的證據(jù),所以天文學(xué)家們謹(jǐn)慎地避免用結(jié)論性的語言提到大質(zhì)量的黑洞。我們的銀河系大約包含兩千億顆星體,其中恒星大約一千多億顆,太陽就是其中典型的一顆。銀河系是一個(gè)相當(dāng)大的螺旋狀星系,它有三個(gè)主要組成部分:包含旋臂的銀盤,中央突起的銀心和暈輪部分。
螺旋星系M83,它的大小和形狀都很類似于我們的銀河系
銀盤:
銀盤(Galactic disk):在旋渦星系中,由恒星、塵埃和氣體組成的扁平盤.
銀盤是銀河系的主要組成部分,在銀河系中可探測(cè)到的物質(zhì)中,有九成都在銀盤范圍以內(nèi)。銀盤外形如薄透鏡,以軸對(duì)稱形式分布于銀心周圍,其中心厚度約1萬光年,不過這是微微凸起的核球的厚度,銀盤本身的厚度只有2000光年,直徑近10萬光年,可見總體上說銀盤非常薄。
除了1000秒差距范圍內(nèi)的銀核繞銀心作剛體轉(zhuǎn)動(dòng)外,銀盤的其他部分都繞銀心作較差轉(zhuǎn)動(dòng),即離銀心越遠(yuǎn)轉(zhuǎn)得越慢。銀盤中的物質(zhì)主要以恒星形式存在,占銀河系總質(zhì)量不到10%的星際物質(zhì),絕大部分也散布在銀盤內(nèi)。星際物質(zhì)中,除含有電離氫、分子氫及多種星際分子外,還有10%的星際塵埃,這些直徑在1微米左右的固態(tài)微粒是造成星際消光的主要原因,它們大都集中在銀道面附近。
由于太陽位于銀盤內(nèi),所以我們不容易認(rèn)識(shí)銀盤的起初面貌。為了探明銀盤的結(jié)構(gòu),根據(jù)本世紀(jì)40年代巴德和梅奧爾對(duì)旋渦星系M31(仙女座大星云)旋臂的研究得出旋臂天體的主要類型,進(jìn)而在銀河系內(nèi)普查這幾類天體,發(fā)現(xiàn)了太陽附近的三段平行臂。由于星際消光作用,光學(xué)觀測(cè)無法得出銀盤的總體面貌。有證據(jù)表明,旋臂是星際氣體集結(jié)的場(chǎng)所,因而對(duì)星際氣體的探測(cè)就能顯示出旋臂結(jié)構(gòu),而星際氣體的21厘米射電譜線不受星際塵埃阻擋,幾乎可達(dá)整個(gè)銀河系。光學(xué)與射電觀測(cè)結(jié)果都表明,銀盤確實(shí)具有旋渦結(jié)構(gòu)。
銀心:
星系的中心凸出部分,是一個(gè)很亮的球狀,直徑約為兩萬光年,厚一萬光年,這個(gè)區(qū)域由高密度的恒 星組成,主要是年齡大約在一百億年以上老年的紅色恒星,很多證據(jù)表明,在中心區(qū)域存在著一個(gè)巨大的黑洞,星系核的活動(dòng)十分劇烈。銀河系的中心,即銀河系的自轉(zhuǎn)軸與銀道面的交點(diǎn)。
銀心在人馬座方向,1950年歷元坐標(biāo)為:赤經(jīng)174229,赤緯 -28°5918。銀心除作為一個(gè)幾何點(diǎn)外,它的另一含義是指銀河系的中心區(qū)域。太陽距銀心約10千秒差距,位于銀道面以北約8秒差距。銀心與太陽系之間充斥著大量的星際塵埃,所以在北半球用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡難以在可見光波段看到銀心。射電天文和紅外觀測(cè)技術(shù)興起以后,人們才能透過星際塵埃,在2微米到73厘米波段,探測(cè)到銀心的信息。中性氫21厘米譜線的觀測(cè)揭示,在距銀心4千秒差距處o有氫流膨脹臂,即所謂“三千秒差距臂”(最初將距離誤定為3千秒差距,后雖訂正為 4千秒差距,但仍沿用舊名)。大約有 1,000萬個(gè)太陽質(zhì)量的中性氫,以每秒53公里的速度涌向太陽系方向。在銀心另一側(cè),有大體同等質(zhì)量的中性氫膨脹臂,以每秒135公里的速度離銀心而去。它們應(yīng)是1,000萬至1,500萬年前,以不對(duì)稱方式從銀心拋射出來的。在距銀心 300秒差距的天區(qū)內(nèi),有一個(gè)繞銀心快速旋轉(zhuǎn)的氫氣盤,以每秒70~140公里的速度向外膨脹。盤內(nèi)有平均直徑為 30秒差距的氫分子云。在距銀心70秒差距處,則有激烈擾動(dòng)的電離氫區(qū),也以高速向外擴(kuò)張。現(xiàn)已得知,不僅大量氣體從銀心外涌,而且銀心處還有一強(qiáng)射電源,即人馬座A,它發(fā)出強(qiáng)烈的同步加速輻射。甚長(zhǎng)基線干涉儀的探測(cè)表明,銀心射電源的中心區(qū)很小,甚至小于10個(gè)天文單位,即不大于木星繞太陽的軌道。12.8微米的紅外觀測(cè)資料指出,直徑為1秒差距的銀核所擁有的質(zhì)量,相當(dāng)于幾百萬個(gè)太陽質(zhì)量,其中約有100萬個(gè)太陽質(zhì)量是以恒星形式出現(xiàn)的。腥巳銜
太陽系是銀河系的一部分。銀河系是一個(gè)棒旋星系,直徑十萬光年,包括一千億到四千億恒星。太陽是銀河系較典型的恒星,離星系中心大約2.5-2.8萬光年。太陽系移動(dòng)速度約220㎞/s,2.26億年轉(zhuǎn)一圈。
太陽系中的八大行星都位于差不多同一平面的近圓軌道上運(yùn)行,朝同一方向繞太陽公轉(zhuǎn)。除金星以外,其他行星的自轉(zhuǎn)方向和公轉(zhuǎn)方向相同。彗星的繞日公轉(zhuǎn)方向大都相同,多數(shù)為橢圓形軌道,一般公轉(zhuǎn)周期比較長(zhǎng)。
軌道環(huán)繞太陽的天體被分為三類:行星、矮行星和太陽系小天體。
行星是環(huán)繞太陽且質(zhì)量夠大的天體。
銀河系是太陽系所在的星系,包括1000到4000億顆恒星和大量的星團(tuán)、星云,還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。銀河系本體直徑約為120,000光年(不考慮銀冕和外圍物質(zhì))[1] ,中心厚度約為12,000光年。銀河系總質(zhì)量是太陽的2100億倍(2015年的計(jì)算結(jié)果,誤差率20%)。
銀河系是棒旋星系,具有巨大的盤面結(jié)構(gòu),由明亮密集的核球、兩條主要的旋臂和兩條未形成的旋臂組成,旋臂相距4500光年。太陽位于銀河一個(gè)支臂獵戶臂上,至銀河中心的距離大約是26,000光年。
銀河系的中央是超大質(zhì)量的黑洞(人馬座A),自內(nèi)向外分別由銀心、銀核、銀盤、銀暈和銀冕組成。銀河系中央?yún)^(qū)域多數(shù)為老年恒星(以白矮星為主[2] ),外圍區(qū)域多數(shù)為新生和年輕的恒星。周圍幾十萬光年的區(qū)域分布著十幾個(gè)衛(wèi)星星系,其中較大的有大麥哲倫星云和小麥哲倫星云。銀河系通過吞噬周邊的矮星系使自身不斷壯大,雖然過程相當(dāng)漫長(zhǎng)。
銀河系是本星系群中的一員,最近的星系是仙女座星系(M31)。
銀河系在天空上的投影像一條流淌在天上閃閃發(fā)光的河流一樣,所以古稱銀河或天河,一年四季都可以看到銀河,只不過夏秋之交看到了銀河最明亮壯觀的部分。
光年
(時(shí)空單位)
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光年是長(zhǎng)度單位,是計(jì)量天體間時(shí)空距離的單位,一般被用于衡量天體間的時(shí)空距離,其字面意思是指光在宇宙真空中沿直線傳播了一年時(shí)間的距離,為9 460 730 472 580.8千米,是由時(shí)間和光速計(jì)算出來的。
“年”是時(shí)間單位,但“光年”雖有個(gè)“年”字卻不是時(shí)間單位,而是天文學(xué)上一種計(jì)量天體時(shí)空距離的單位。宇宙中天體間的距離很遠(yuǎn)很遠(yuǎn),如果采用我們?nèi)粘J褂玫拿住⑶祝ü铮┳饔?jì)量單位,那計(jì)量天體距離的數(shù)字動(dòng)輒十幾位、幾十位,很不方便。于是天文學(xué)家就創(chuàng)造了一種計(jì)量單位——光年,即光在真空中用去一年時(shí)間所走過的距離。距離=速度×?xí)r間,光速約為每秒30萬千米(每秒299,792,458米),1光年為9 460 730 472 580.8千米。
黑洞
(特殊天體)
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黑洞是現(xiàn)代廣義相對(duì)論中,宇宙空間內(nèi)存在的一種密度極大體積極小的天體。黑洞的引力很大,使得視界內(nèi)的逃逸速度大于光速。
1916年,德國天文學(xué)家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild,1873~1916年)通過計(jì)算得到了愛因斯坦引力場(chǎng)方程的一個(gè)真空解,這個(gè)解表明,如果將大量物質(zhì)集中于空間一點(diǎn),其周圍會(huì)產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象,即在質(zhì)點(diǎn)周圍存在一個(gè)界面——“視界”一旦進(jìn)入這個(gè)界面,即使光也無法逃脫.這種“不可思議的天體”被美國物理學(xué)家約翰·阿奇巴德·惠勒(John Archibald Wheeler)命名為“黑洞”。
“黑洞是時(shí)空曲率大到光都無法從其視界逃脫的天體”。[1-3]
黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而死亡后,發(fā)生引力坍縮產(chǎn)生的。黑洞的質(zhì)量極其巨大,而體積卻十分微小,它產(chǎn)生的引力場(chǎng)極為強(qiáng)勁,以至于任何物質(zhì)和輻射在進(jìn)入到黑洞的一個(gè)事件視界(臨界點(diǎn))內(nèi),便再無法逃脫,甚至目前已知的傳播速度最快的光(電磁波)也逃逸不出。
黑洞無法直接觀測(cè),但可以借由間接方式得知其存在與質(zhì)量,并且觀測(cè)到它對(duì)其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因高熱而放出和y射線的“邊緣訊息”,可以獲取黑洞存在的訊息。推測(cè)出黑洞的存在也可借由間接觀測(cè)恒星或星際云氣團(tuán)繞行軌跡取得位置以及質(zhì)量。
科學(xué)家最新研究理論顯示,當(dāng)黑洞死亡時(shí)可能會(huì)變成一個(gè)“白洞”,它不像黑洞吞噬鄰近所有物質(zhì),而是噴射之前黑洞捕獲的所有物質(zhì)。
科學(xué)家猜測(cè)穿過黑洞可能會(huì)到達(dá)另一個(gè)空間,甚至是時(shí)空。
宇宙黑洞-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖解
圖中+-號(hào)代表不可分割的最小正負(fù)弦信息單版位-弦比特(string bit)
(名物理學(xué)家約翰權(quán).惠勒J(rèn)ohn Wheeler曾有句名言:萬物源于比特 It from bit
量子信息研究興盛后,此概念升華為,萬物源于量子比特)
注:位元即比特
宇宙、銀河系、太陽系概述
在茫茫宇宙中,有我們?nèi)庋劭吹靡姷娜盒情W爍,既有恒星、行星、衛(wèi)星、流星、彗星等星體,也有我們?nèi)庋劭床灰姷膲m埃、氣體、類星體、黑洞及各種射線源等,所有這些物質(zhì)通稱為天體。各種天體之間既相互吸引又相互排斥,按一定的規(guī)律組合在一起不停地運(yùn)動(dòng)著。這些不斷變化的天體組成了浩瀚的宇宙。
包含了大量恒星和無數(shù)星際物質(zhì)的天體系統(tǒng)稱為星系。太陽所在的星系叫銀河系,銀河系以外的其他星系統(tǒng)稱為河外星系。
銀河系是由1500億~2000億顆恒星和無數(shù)星際物質(zhì)組成的。在晴朗的夜空,常可以看到一條群星閃爍的銀灰色光帶,這就是銀河。其實(shí)它是一個(gè)巨大的中間厚、四周薄的旋渦狀“銀盤”,眾多的恒星圍繞著銀河系的質(zhì)心——銀核旋轉(zhuǎn)(圖1-1)。銀盤中央是恒星高度密集區(qū)域,近球形稱為核球;銀盤外圍恒星稀疏呈扁球狀,稱為銀暈。從垂直銀河系平面的方向看,銀盤內(nèi)恒星和星際物質(zhì)在磁場(chǎng)和密度波影響下分布并不均勻,而是由核球向外伸出的四條旋臂組成旋渦結(jié)構(gòu)(圖1-1B)。旋臂是銀河系中恒星和星際物質(zhì)的密集部位。銀河系的直徑約為10萬光年,中心厚度約1萬光年(1光年等于光在1年中所走過的路程,約為1013km)。
圖1-1 銀河系結(jié)構(gòu)示意圖
(據(jù)劉本培,2000)
太陽是銀河系眾多恒星中的普通一員,位于銀盤中心平面(銀道面)附近和一條旋臂(獵戶座旋臂)的內(nèi)緣,距銀核約3萬光年。太陽本身是一個(gè)熾熱的球體,它的表面溫度大約為5500℃,中心溫度高達(dá)1.55×107℃,其質(zhì)量約為1.989×1033g,直徑可達(dá)1.39×106km;太陽的平均密度為 1.41g/cm3,中心密度為 160g/cm3,中心壓力可達(dá)3.44×1015Pa。在太陽上最豐富的元素是氫,約占其總量的71%,其次為氦,約占27%。這些元素在超高溫、超高壓的環(huán)境下,產(chǎn)生熱核反應(yīng),氫聚變?yōu)楹ぃ瑫r(shí)釋放出巨大的能量。
以太陽為中心的天體系統(tǒng),稱太陽系。太陽占太陽系總質(zhì)量的99.87%。它以極大的引力控制著整個(gè)太陽系,使其他天體都圍繞著它進(jìn)行公轉(zhuǎn)。在太陽系中共有八顆大的行星,按其與太陽距離的遠(yuǎn)近,依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星(圖1-2)。在太陽系中還有數(shù)以萬計(jì)的小行星,從1801年發(fā)現(xiàn)第一顆小行星以來,已經(jīng)確定軌道的小行星約4000個(gè),未能確定軌道的就更多,可能在1萬個(gè)以上,小行星主要集中分布在火星與木星軌道之間。除此之外,在太陽系中還有彗星及行星的衛(wèi)星(如月亮)等。
圖1-2 太陽系八大行星軌道位置示意圖
太陽系八大行星按其物理性質(zhì)可分為兩類:一類以地球?yàn)榇恚Q為類地行星,因?yàn)樗鼈冸x太陽近,又叫內(nèi)行星,內(nèi)行星有水星、金星、地球和火星,它們的共同特點(diǎn)是質(zhì)量和體積小,密度大,以固體物質(zhì)為主,自轉(zhuǎn)速度較慢;另一類以木星為代表,稱類木行星,因其離太陽較遠(yuǎn),又叫外行星,外行星有木星、土星、天王星、海王星,其共同特點(diǎn)是質(zhì)量和體積大,密度小,以流體為主,自轉(zhuǎn)速度較快(表1-1)。
地球、太陽系、銀河系、宇宙的起源歷來是人們關(guān)注的問題。人類最初對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)始于美麗的神話和傳說。隨著人類的進(jìn)步,對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)逐漸由近而遠(yuǎn)、由表及里不斷深入。特別是在牛頓力學(xué)體系下對(duì)宇宙有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí),形成了很多種宇宙起源假設(shè)理論。
表1-1 八大行星基本數(shù)據(jù)
注:-表示逆時(shí)針轉(zhuǎn)。
當(dāng)代宇宙起源假設(shè)中,大爆炸宇宙學(xué)說是最有影響的一種學(xué)說。1946年俄裔美國天文學(xué)家伽莫夫根據(jù)宇宙膨脹的現(xiàn)象提出了大爆炸學(xué)說,即宇宙起源于150億年前的一次大爆炸。大爆炸發(fā)生后的大約10-43s,宇宙進(jìn)入了“普朗克時(shí)代”,這個(gè)時(shí)代的物質(zhì)密度、空間尺度、時(shí)間經(jīng)歷都處于極限狀態(tài),溫度可達(dá)1032K;當(dāng)溫度下降到1013K時(shí),宇宙進(jìn)入了“強(qiáng)子時(shí)代”,這時(shí)的宇宙有大量的質(zhì)子、中子和其他粒子發(fā)生強(qiáng)相互作用;大爆炸之后大約1s,宇宙進(jìn)入“輕子時(shí)代”,以電子、中微子和其他粒子發(fā)生弱相互作用為特征,并輻射出光子;大約1min后,宇宙進(jìn)入“輻射時(shí)代”,此時(shí)的溫度仍高達(dá)1010K,光輻射能量達(dá)到極大值,并逐漸開始簡(jiǎn)單的核合成;核合成時(shí)期結(jié)束之后,宇宙經(jīng)歷了“物質(zhì)時(shí)代”,當(dāng)溫度下降到4000~3000K時(shí),電子和質(zhì)子幾乎全部結(jié)合成氫原子。至10億年前后星系開始形成,50億年前后出現(xiàn)首批恒星,太陽系的形成則在100億年前后。
關(guān)于太陽系的起源,到目前為止已有50余種假說,可以歸納為三大類:一類為星云說,這種假說認(rèn)為太陽系所有天體是由同一個(gè)星云物質(zhì)形成的,其附近有超新星爆發(fā)提供核能量;另一類假說為災(zāi)變說,認(rèn)為先有一個(gè)原始的太陽,在后來在另一個(gè)天體的吸引或撞擊下分離出大量的物質(zhì),形成行星和衛(wèi)星等天體;還有一類假說為俘獲說,即先有一個(gè)原始太陽,以后太陽俘獲了銀河系中的其他物質(zhì),形成了行星和衛(wèi)星等天體。
近30年來,隨著天文學(xué)的巨大進(jìn)步,科學(xué)家們建立了關(guān)于現(xiàn)代太陽系起源的假說,基本包括以下四個(gè)階段(圖1-3)。
圖1-3 太陽系起源四階段圖示
(據(jù)吳泰然等,2003)
Ⅰ.第一階段:原始太陽氣塵云與鄰近的一顆即將成為超新星的星。
Ⅱ.第二階段:超新星爆發(fā),原始太陽氣塵云在超新星影響的范圍之內(nèi),并從超新星的爆發(fā)中獲得能量和重元素、放射性同位素等。
Ⅲ.第三階段:在超新星能量的推動(dòng)下,太陽氣塵云開始旋轉(zhuǎn)并逐步形成中心的太陽。當(dāng)太陽達(dá)到一定大的時(shí)候,內(nèi)部開始發(fā)生熱核反應(yīng),年輕的恒星,尤其是質(zhì)量大的恒星開始向外拋射物質(zhì),在太陽系外圍形成環(huán)繞太陽的環(huán)。
Ⅳ.第四階段:太陽系的中間部分形成太陽,環(huán)繞太陽的環(huán)逐漸凝聚成星子,并以星子為中心逐漸形成行星,行星的衛(wèi)星也有著相似的過程。
太陽系形成初期,太陽周圍的原始行星云和太陽都快速地旋轉(zhuǎn)著,漸漸地被磁流體動(dòng)力所減緩,使太陽系中的慣量重新分配,在太陽系星云的演化中,太陽可能以電磁力或湍流對(duì)流的形成向行星轉(zhuǎn)移慣量。
對(duì)太陽系起源的各種假說,都有其不完善的地方,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)會(huì)逐漸加深,對(duì)地球和太陽系起源的認(rèn)識(shí)也一定能更切合實(shí)際。
太陽系有哪些行星?它們?cè)谔栂抵械奈恢迷鯓?資料
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、至少165顆已知的衛(wèi)星、5顆已經(jīng)辨認(rèn)出來的矮行星和數(shù)以億計(jì)的太陽系小天體。這些小天體包括小行星、柯伊伯帶的天體、彗星和星際塵埃。依照至太陽的距離,太陽系內(nèi)的行星依序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。8顆行星中的6顆有天然的衛(wèi)星環(huán)繞,在太陽系外側(cè)的行星還被由塵埃和許多小顆粒構(gòu)成的行星環(huán)環(huán)繞著。
太陽系是由太陽、行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星、流星和行星際物質(zhì)構(gòu)成的天體系統(tǒng),太陽是太陽系的中心。在龐大的太陽系家族中,太陽的質(zhì)量占太陽系總質(zhì)量的96.8%,八大行星以及數(shù)以萬計(jì)的小行星所占比例微忽其微。它們沿著自己的軌道萬古不息地繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)著,同時(shí),太陽又慷慨無私地奉獻(xiàn)出自己的光和熱,溫暖著太陽系中的每一個(gè)成員,促使他們不停地發(fā)展和演變。 在這個(gè)家族中,離太陽最近的行星是水星,向外依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。它們當(dāng)中,肉眼能看到的太陽系只有五顆,對(duì)這五顆星,各國命名不同,我國古代有五行學(xué)說,因此便用金、木、水、火、土這五行來分別把它們命名為金星、木星、水星、火星和土星,這并不是因?yàn)樗巧嫌兴拘巧嫌袠淠静胚@樣稱呼的。而歐洲呢,則是用羅馬神話人物的名字來稱呼它們。
近代發(fā)現(xiàn)的三顆遠(yuǎn)日行星,西方按照以神話人物名字命名的傳統(tǒng),以天空之神、海洋之神和冥土之神的名稱來稱呼它們,在中文里便相應(yīng)譯為天王星、海王星和冥王星。八大行星與太陽按體積由大到小排序?yàn)樘枴⒛拘恰⑼列恰⑻焱跣恰⒑M跣恰⒌厍颉⒔鹦恰⒒鹦恰⑺恰K鼈儼促|(zhì)量、大小、化學(xué)組成以及和太陽之間的距離等標(biāo)準(zhǔn),大致可以分為三類:類地行星〈水星、金星、地球、火星〉;巨行星〈木星、土星〉;遠(yuǎn)日行星〈天王星、海王星〉。它們?cè)诠D(zhuǎn)時(shí)有共面性、同向性、近圓性的特征。在火星與木星之間存在著數(shù)十萬顆大小不等,形狀各異的小行星,天文學(xué)把這個(gè)區(qū)域稱為小行星帶。除此以外,太陽系還包括許許多多的彗星和無以計(jì)數(shù)的天外來客——流星。
太陽系是以太陽為中心,和所有受到太陽的引力約束天體的集合體:8顆行星、至少165顆已知的衛(wèi)星、5顆已經(jīng)辨認(rèn)出來的矮行星(冥王星、谷神星、鬩神星、婚神星
,妊神星和鳥神星)和數(shù)以億計(jì)的太陽系小天體。這些小天體包括小行星、柯伊伯帶的天體、彗星和星際塵埃。
廣義上,太陽系的領(lǐng)域包括太陽,4顆像地球的內(nèi)行星,由許多小巖石組成的小行星帶,4顆充滿氣體的巨大外行星,充滿冰凍小巖石,被稱為柯伊伯帶的第二個(gè)小天體區(qū)。在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面和太陽圈,和依然屬于假設(shè)的奧爾特云。
按照由近到遠(yuǎn)的順序,分別是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天專王星、海王星。屬
如果以地球到太陽的距離為1,各行星到太陽的距離分別是:0.39、0.72、1.00、1.52、5.20、9.54、19.19、30.07。
如果將太陽系縮小一億倍,各行星到太陽的距離分別為(單位:米):0.58、1.08、1.50、2.78、7.78、14.26、28.69、44.96。
太陽系有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星
水星:版平均日距 57910000 km、
金星:平均日距 108200000 km
地球權(quán):平均日距 149600000 km
火星:平均日距 227940000 km
木星:平均日距 778330000 km
土星:平均日距 142940萬 km
天王星:平均日距 287099萬 km
海王星:平均日距 450400萬 km
太陽系的行星繞著太陽轉(zhuǎn),而太陽系是銀河系的一份子,還有河外星系是和銀河系一個(gè)級(jí)別的,你說的是那種行星?請(qǐng)參考宇宙星系圖
、銀河星系圖和太陽星系圖,要不你找一下太陽系九大行星(現(xiàn)在應(yīng)該是十大了)?
有關(guān)地球,太陽系,銀河系,宇宙的資料
地球
太陽系八大行星之一,國際名稱為“該婭”(蓋婭(Gaea),希臘神話中的大地之神,所有神靈中德高望重的顯赫之神。是希臘神話中最早出現(xiàn)的神,在開天辟地時(shí),由卡厄斯(Chaos)所生。她是宙斯的祖母,蓋婭生了天空,天神烏拉諾斯(Ouranos or Uranus),并與他結(jié)合生了六男六女,十二個(gè)泰坦巨神及三個(gè)獨(dú)眼巨人和三個(gè)百臂巨神,是世界的開始,而所有天神都是她的子孫后代。至今,西方人仍然常以“蓋婭”代稱地球。 ),按離太陽由近及遠(yuǎn)的次序數(shù)是第三顆。它有一顆天然的衛(wèi)星---月球,二者組成一個(gè)天體系統(tǒng)---地月系統(tǒng)。
地球自西向東自轉(zhuǎn),同時(shí)又圍繞太陽公轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合使其產(chǎn)生了地球上的晝夜交替和四季變化(地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的速度是不均勻的)。同時(shí),由于受到太陽、月球、和附近行星的引力作用以及地球大氣、海洋和地球內(nèi)部物質(zhì)的等各種因素的影響,地球自轉(zhuǎn)軸在空間和地球本體內(nèi)的方向都要產(chǎn)生變化。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力使得球形的地球由兩極向赤道逐漸膨脹,成為目前的略扁的旋轉(zhuǎn)橢球體,極半徑比赤道半徑短約21千米。
阿波羅飛船在月球上看到地球是由一系列的同心層組成。地球內(nèi)部有核(地核)、幔(地幔)、殼(地殼)結(jié)構(gòu)。地球外部有水圈和大氣圈,還有磁層,形成了圍繞固態(tài)地球的美麗外套。
地球作為一個(gè)行星,遠(yuǎn)在56億年以前產(chǎn)生于原始太陽星云。
地球的基本參數(shù)
扁率因子: 298.257
平均密度: 5.52克/厘米3
赤道半徑: ae = 6378136.49 米
極半徑: ap = 6356755.00 米
平均半徑: a = 6371001.00 米
赤道重力加速度: ge = 9.780327 米/秒2
平均自轉(zhuǎn)角速度: ωe = 7.292115 × 10-5 弧度/秒
扁率: f = 0.003352819
質(zhì)量: M⊕ = 5.9742 ×1024 公斤
地心引力常數(shù): GE = 3.986004418 ×1014 米3/秒2
平均密度: ρe = 5.515 克/厘米3
太陽與地球質(zhì)量比: S/E = 332946.0
太陽與地月系質(zhì)量比: S/(M+E) = 328900.5
公轉(zhuǎn)時(shí)間: T = 365.2422 天
離太陽平均距離: A = 1.49597870 × 1011 米
公轉(zhuǎn)速度: v = 11.19 公里/秒
表面溫度: t = - 30 ~ +45
表面大氣壓: p = 1013.250毫巴
表面重力加速度(赤道): 978.0厘米/秒2
表面重力加速度(極地): 983.2厘米/秒2
自轉(zhuǎn)周期: 23時(shí)56分4秒(平太陽時(shí))
公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)徑: 149597870千米
公轉(zhuǎn)軌道偏心率: 0.0167
公轉(zhuǎn)周期: 1恒星年
黃赤交角: 23度26分
地球海洋面積: 361745300平方公里
地殼厚度: 80.465公里
地幔深度: 2808.229公里
地核半徑: 3482.525公里
表面積 : 510067866平方公里
人們對(duì)于地球的結(jié)構(gòu)直到最近才有了比較清楚的認(rèn)識(shí)。整個(gè)地球不是一個(gè)均質(zhì)體,而是具有明顯的圈層結(jié)構(gòu)。地球每個(gè)圈層的成分、密度、溫度等各不相同。在天文學(xué)中,研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于了解地球的運(yùn)動(dòng)、起源和演化,探討其它行星的結(jié)構(gòu),以至于整個(gè)太陽系起源和演化問題,都具有十分重要的意義。
地球各圈層結(jié)構(gòu)
地球圈層分為地球外圈和地球內(nèi)圈兩大部分。地球外圈可進(jìn)一步劃分為四個(gè)基本圈層,即大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈;地球內(nèi)圈可進(jìn)一步劃分為三個(gè)基本圈層,即地幔圈、外核液體圈和固體內(nèi)核圈。此外在地球外圈和地球內(nèi)圈之間還存在一個(gè)軟流圈,它是地球外圈與地球內(nèi)圈之間的一個(gè)過渡圈層,位于地面以下平均深度約150公里處。這樣,整個(gè)地球總共包括八個(gè)圈層,其中巖石圈、軟流圈和地球內(nèi)圈一起構(gòu)成了所謂的固體地球。對(duì)于地球外圈中的大氣圈、水圈和生物圈,以及巖石圈的表面,一般用直接觀測(cè)和測(cè)量的方法進(jìn)行研究。而地球內(nèi)圈,目前主要用地球物理的方法,例如地震學(xué)、重力學(xué)和高精度現(xiàn)代空間測(cè)地技術(shù)觀測(cè)的反演等進(jìn)行研究。地球各圈層在分布上有一個(gè)顯著的特點(diǎn),即固體地球內(nèi)部與表面之上的高空基本上是上下平行分布的,而在地球表面附近,各圈層則是相互滲透甚至相互重疊的,其中生物圈表現(xiàn)最為顯著,其次是水圈。
大氣圈
大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層,它包圍著海洋和陸地。大氣圈沒有確切的上界,在2000 ~ 16000 公里高空仍有稀薄的氣體和基本粒子。在地下,土壤和某些巖石中也會(huì)有少量空氣,它們也可認(rèn)為是大氣圈的一個(gè)組成部分。地球大氣的主要成份為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體。地球大氣圈氣體的總質(zhì)量約為5.136×1021克,相當(dāng)于地球總質(zhì)量的百萬分之0.86。由于地心引力作用,幾乎全部的氣體集中在離地面100公里的高度范圍內(nèi),其中75%的大氣又集中在地面至10公里高度的對(duì)流層范圍內(nèi)。根據(jù)大氣分布特征,在對(duì)流層之上還可分為平流層、中間層、熱成層等。
水圈
水圈包括海洋、江河、湖泊、沼澤、冰川和地下水等,它是一個(gè)連續(xù)但不很規(guī)則的圈層。從離地球數(shù)萬公里的高空看地球,可以看到地球大氣圈中水汽形成的白云和覆蓋地球大部分的藍(lán)色海洋,它使地球成為一顆"藍(lán)色的行星"。地球水圈總質(zhì)量為1.66×1024克,約為地球總質(zhì)量的3600分之一,其中海洋水質(zhì)量約為陸地(包括河流、湖泊和表層巖石孔隙和土壤中)水的35倍。如果整個(gè)地球沒有固體部分的起伏,那么全球?qū)⒈簧钸_(dá)2600米的水層所均勻覆蓋。大氣圈和水圈相結(jié)合,組成地表的流體系統(tǒng)。
生物圈
由于存在地球大氣圈、地球水圈和地表的礦物,在地球上這個(gè)合適的溫度條件下,形成了適合于生物生存的自然環(huán)境。人們通常所說的生物,是指有生命的物體,包括植物、動(dòng)物和微生物。據(jù)估計(jì),現(xiàn)有生存的植物約有40萬種,動(dòng)物約有110多萬種,微生物至少有10多萬種。據(jù)統(tǒng)計(jì),在地質(zhì)歷史上曾生存過的生物約有5-10億種之多,然而,在地球漫長(zhǎng)的演化過程中,絕大部分都已經(jīng)滅絕了。現(xiàn)存的生物生活在巖石圈的上層部分、大氣圈的下層部分和水圈的全部,構(gòu)成了地球上一個(gè)獨(dú)特的圈層,稱為生物圈。生物圈是太陽系所有行星中僅在地球上存在的一個(gè)獨(dú)特圈層。
巖石圈
對(duì)于地球巖石圈,除表面形態(tài)外,是無法直接觀測(cè)到的。它主要由地球的地殼和地幔圈中上地幔的頂部組成,從固體地球表面向下穿過地震波在近33公里處所顯示的第一個(gè)不連續(xù)面(莫霍面),一直延伸到軟流圈為止。巖石圈厚度不均一,平均厚度約為100公里。由于巖石圈及其表面形態(tài)與現(xiàn)代地球物理學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)有著密切的關(guān)系,因此,巖石圈是現(xiàn)代地球科學(xué)中研究得最多、最詳細(xì)、最徹底的固體地球部分。由于洋底占據(jù)了地球表面總面積的2/3之多,而大洋盆地約占海底總面積的45%,其平均水深為4000~5000米,大量發(fā)育的海底火山就是分布在大洋盆地中,其周圍延伸著廣闊的海底丘陵。因此,整個(gè)固體地球的主要表面形態(tài)可認(rèn)為是由大洋盆地與大陸臺(tái)地組成,對(duì)它們的研究,構(gòu)成了與巖石圈構(gòu)造和地球動(dòng)力學(xué)有直接聯(lián)系的"全球構(gòu)造學(xué)"理論。
軟流圈
在距地球表面以下約100公里的上地幔中,有一個(gè)明顯的地震波的低速層,這是由古登堡在1926年最早提出的,稱之為軟流圈,它位于上地幔的上部即B層。在洋底下面,它位于約60公里深度以下;在大陸地區(qū),它位于約120公里深度以下,平均深度約位于60~250公里處。現(xiàn)代觀測(cè)和研究已經(jīng)肯定了這個(gè)軟流圈層的存在。也就是由于這個(gè)軟流圈的存在,將地球外圈與地球內(nèi)圈區(qū)別開來了。
地幔圈
地震波除了在地面以下約33公里處有一個(gè)顯著的不連續(xù)面(稱為莫霍面)之外,在軟流圈之下,直至地球內(nèi)部約2900公里深度的界面處,屬于地幔圈。由于地球外核為液態(tài),在地幔中的地震波S波不能穿過此界面在外核中傳播。P波曲線在此界面處的速度也急劇減低。這個(gè)界面是古登堡在1914年發(fā)現(xiàn)的,所以也稱為古登堡面,它構(gòu)成了地幔圈與外核流體圈的分界面。整個(gè)地幔圈由上地幔(33~410公里深度的B層,410~1000公里深度的C層,也稱過渡帶層)、下地幔的D′層(1000~2700公里深度)和下地幔的D〃層(2700~2900公里深度)組成。地球物理的研究表明,D〃層存在強(qiáng)烈的橫向不均勻性,其不均勻的程度甚至可以和巖石層相比擬,它不僅是地核熱量傳送到地幔的熱邊界層,而且極可能是與地幔有不同化學(xué)成分的化學(xué)分層。
外核液體圈
地幔圈之下就是所謂的外核液體圈,它位于地面以下約2900公里至5120公里深度。整個(gè)外核液體圈基本上可能是由動(dòng)力學(xué)粘度很小的液體構(gòu)成的,其中2900至4980公里深度稱為E層,完全由液體構(gòu)成。4980公里至5120公里深度層稱為F層,它是外核液體圈與固體內(nèi)核圈之間一個(gè)很簿的過渡層。
固體內(nèi)核圈
地球八個(gè)圈層中最靠近地心的就是所謂的固體內(nèi)核圈了,它位于5120至6371公里地心處,又稱為G層。根據(jù)對(duì)地震波速的探測(cè)與研究,證明G層為固體結(jié)構(gòu)。地球內(nèi)層不是均質(zhì)的,平均地球密度為5.515克/厘米3,而地球巖石圈的密度僅為2.6~3.0克/厘米3。由此,地球內(nèi)部的密度必定要大得多,并隨深度的增加,密度也出現(xiàn)明顯的變化。地球內(nèi)部的溫度隨深度而上升。根據(jù)最近的估計(jì),在100公里深度處溫度為1300°C,300公里處為2000°C,在地幔圈與外核液態(tài)圈邊界處,約為4000°C,地心處溫度為 5500 ~ 6000°C。
形狀和大小
中國古代對(duì)天地的認(rèn)識(shí)有所謂渾天說。東漢張衡在《渾天儀圖注》里寫道:“天體圓如彈丸,地如雞中黃……天之包地猶殼之裹黃。”地球是圓的這個(gè)概念在遠(yuǎn)古就已模糊地存在了 。723 年唐玄宗派一行和南宮說等人 ,在今河南省選定同一條子午線上的 13 個(gè)地點(diǎn) ,測(cè)量夏至的日影長(zhǎng)度和北極的高度 ,得到子午線一度之長(zhǎng)為351里80步 ( 唐代的度和長(zhǎng)度單位 )。折合現(xiàn)代的尺度就是緯度 一度長(zhǎng)132.3千米,相當(dāng)于地球半徑為7600千米 ,比現(xiàn)代的數(shù)值約大20%。這是地球尺度最早的估計(jì)( 埃及人的測(cè)量更早 一些,但觀測(cè)點(diǎn)不在同 一 子午線上 ,而且長(zhǎng)度單位核算標(biāo) 準(zhǔn)不詳,精度無從估計(jì))。
精確的地形測(cè)量只是到了牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后才有可能,而地球形狀的概念也逐漸明確。地球并非是很規(guī)則的正球體。它的表面可以用一個(gè)扁率不大的旋轉(zhuǎn)橢球面來極好地逼近。扁率e為橢球長(zhǎng)短軸之差與長(zhǎng)軸之比 ,是表示地球形狀的一個(gè)重要參量。經(jīng)過多年的幾何測(cè)量、天文測(cè)量以至人造地球衛(wèi)星測(cè)量,它的數(shù)值已經(jīng)達(dá)到很高的精度。這個(gè)橢球面不是真正的地球表面,而是對(duì)地面的一個(gè)更好的科學(xué)概括,用來作為全球各地大地測(cè)量的共同標(biāo)準(zhǔn),所以也叫做參考橢球面 。按照 這個(gè)參考橢球面 ,子午圈上一平均度是111.1千米 ,赤道上一平均度是111.3千米 。在參考橢球面上重力勢(shì)能是相等的,所以在它上面各點(diǎn)的重力加速度是可以計(jì)算的,公式如下:
g0=9.780318(1+0.0053024sin2j-0.0000059sin2j)米/秒2, 式中g(shù)0是海拔為零時(shí)的重力加速度,j是地理緯度 。知道了地球形狀、重力加速度和萬有引力常數(shù)G=6.670×10-11牛頓·米2/千克2,可以計(jì)算出地球的質(zhì)量M為 5.976×1027克。
自轉(zhuǎn)
由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定性 ,人類生活歷來都利用它作為計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn),簡(jiǎn)單地說,地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一年,地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一日。然而由于地球外部和內(nèi)部的原因,地球的轉(zhuǎn)動(dòng)其實(shí)是很復(fù)雜的。地球自轉(zhuǎn)的復(fù)雜性表現(xiàn)在自轉(zhuǎn)軸方向的變化和自轉(zhuǎn)速率即日長(zhǎng)的變化。
自轉(zhuǎn)軸方向的變化中,最主要的是自轉(zhuǎn)軸在空間繞黃道軸緩慢旋進(jìn),造成春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50.256〃的歲差。這是日、月對(duì)地球赤道突出部分吸引的結(jié)果。其次是地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球本身的位置變化,造成了地面各點(diǎn)的緯度變化。這種變化主要有兩種成分 :一種以一年為周期 ,振幅約為0.09〃,是大氣和海水等季節(jié)性變化所引起的,是一種強(qiáng)迫振動(dòng);另一種成分以14個(gè)月為周期,振幅約為0.15〃,是地球內(nèi)部變化所引起的,叫做張德勒擺動(dòng),是一種自由振動(dòng) 。此外還有一些較小的自由振動(dòng)。
轉(zhuǎn)速的變化造成日長(zhǎng)的變化。主要有3類 :長(zhǎng)期變化是減速的,使日長(zhǎng)每百年增加1 ~ 2毫秒 ,是潮汐摩擦的結(jié)果;季節(jié)性變化最大可使日長(zhǎng)變化0.6毫秒 ,是氣象因素引起的;
不規(guī)則的短期變化,最大可使日長(zhǎng)變化4毫秒 ,是地球內(nèi)部變化的結(jié)果。
表面形態(tài)和地殼運(yùn)動(dòng)
地球的表面形態(tài)是極復(fù)雜的,有綿亙的高山,有廣袤的海盆,還有各種尺度的構(gòu)造。
地表的各種形態(tài)主要不是外力造成的,它們來源于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。地殼運(yùn)動(dòng)的起因至少有以下幾種設(shè)想:①地球的收縮或膨脹。許多地學(xué)家認(rèn)為地球一直在冷卻收縮,因而造成巨大的地層褶皺和斷裂。然而觀測(cè)表明,地面流出去的熱量和地球內(nèi)部因放射性物質(zhì)的衰變而生出的熱量是同量級(jí)的。也有人提出地球在膨脹的論據(jù)。這個(gè)問題現(xiàn)在尚無定論。②地殼均衡。在地殼以下的某一定深度,單位面積上的載荷有一種傾向于均等的趨勢(shì)。地面上的巨大高差為地下深部橫向物質(zhì)流動(dòng)所調(diào)節(jié)。③板塊大地構(gòu)造假說——地球最上層約八、九十千米厚的巖石層是由幾塊巨大的板塊組成的。這些板塊相互作用和相對(duì)運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生地面上一切大地構(gòu)造現(xiàn)象 。板塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自何處,現(xiàn)在還不清楚,但不少人認(rèn)為地球內(nèi)部物質(zhì)的對(duì)流起了決定性的作用。
電磁性質(zhì)
地磁場(chǎng)并不指向正南。11世紀(jì)中國的《夢(mèng)溪筆談》就有記載。地磁偏角隨地而異。真正地磁場(chǎng)的形態(tài)是很復(fù)雜的。它有顯著的時(shí)間變化,最大的變化幅度可達(dá)到總地磁場(chǎng)的千分之幾或更高。變化可分為長(zhǎng)期的和短期的。長(zhǎng)期變化來源于地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng);短期變化來源于電離層的潮汐運(yùn)動(dòng)和太陽活動(dòng)的變化。在地磁場(chǎng)中,用統(tǒng)計(jì)平均或其他方法將短期變化消去后就得到所謂基本地磁場(chǎng)。用球諧分析的方法可以證明基本地磁場(chǎng)有99%以上來源于地下,而相當(dāng)于一階球諧函數(shù)部分約占80%,這部分相當(dāng)于一個(gè)偶極場(chǎng),它的北極坐標(biāo)是北緯78.5°,西經(jīng)69.0°。短期變化分為平靜變化和干擾變化兩大類。平靜變化是經(jīng)常出現(xiàn)的,比較有規(guī)律并有一定的周期,變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)幾十納特 ;干擾變化有時(shí)是全球性的 ,最大幅度可達(dá)幾千納特 ,叫做磁暴。
基本磁場(chǎng)也不是完全固定的,磁場(chǎng)強(qiáng)度的圖像每年向西漂移0.2°~0.3°,叫做西向漂移。這就指出地磁場(chǎng)的產(chǎn)生可能是地球內(nèi)部物質(zhì)流動(dòng)的結(jié)果。現(xiàn)在普遍認(rèn)為地球核主要是鐵鎳組成的(還包含少量的輕元素)導(dǎo)電流體,導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)便產(chǎn)生電流。這種電磁流體的耦合產(chǎn)生一種自激發(fā)電機(jī)的作用,因而產(chǎn)生了地磁場(chǎng)。這是當(dāng)前比較最為人接受的地磁場(chǎng)成因的假說。
當(dāng)巖漿在地磁場(chǎng)中降溫而凝固成巖石時(shí),便受到地磁場(chǎng)磁化而保留少許的永久磁性,稱為熱剩磁。大多數(shù)巖漿巖都帶有磁性,其方向和成巖時(shí)的地磁場(chǎng)方向一致。由相同時(shí)代的不同巖石標(biāo)本可以確定成巖時(shí)地球磁極的位置。但由不同地質(zhì)時(shí)代的巖石標(biāo)本所確定的地磁極位置卻是不同的。這就給大陸漂移的假說提供了一個(gè)有力的證據(jù)。人們還發(fā)現(xiàn),在某些地質(zhì)時(shí)代成巖的巖石,磁化方向恰好和現(xiàn)代的地磁場(chǎng)方向相反。這是由于地球在形成之后,地磁場(chǎng)曾多次自己反向的結(jié)果。按照自激發(fā)電機(jī)地磁場(chǎng)成因假說,這種反向是可以理解的。地磁場(chǎng)的短期變化可以感應(yīng)地下電流,而地下電流又引起地面的感應(yīng)磁場(chǎng)。地下電流同地下物質(zhì)的電導(dǎo)率有關(guān),因而可由此估計(jì)地球內(nèi)部的電導(dǎo)率分布。然而計(jì)算是復(fù)雜的,而且解答不單一。現(xiàn)在所能取得的一致意見是電導(dǎo)率隨深度而增加,在60~100千米深度附近增加很快 。在400~700千米的深處,電導(dǎo)率又有明顯的變化,此處相當(dāng)于地幔中的過渡層(又叫C層)。
溫度和能源
地面從太陽接受的輻射能量每年約有10焦耳,但絕大部分又向空間輻射回去,只有極小一部分穿入地下很淺的地方。淺層的地下溫度梯度約為每增加30米,溫度升高1℃ ,但各地的差別很大 。由溫度梯度和巖石的熱導(dǎo)率可以計(jì)算熱流 。由地面向外流 出的熱量 ,全球平均值約為6.27 微焦耳/厘米秒 ,由地面流出的總熱能約為10.032×1020焦耳/年。
地球內(nèi)部的一部分能源來自巖石所含的放射性元素鈾 、釷、鉀。它們?cè)趲r石中的含量近年來總在不斷地修正,有人估計(jì)地球現(xiàn)在每年由長(zhǎng)壽命的放射性元素所釋放的能量約為9.614×1020焦耳 ,與地面熱流很相近 ,不過這種估計(jì)是極其粗略的,含有許多未知因素。另一種能源是地球形成時(shí)的引力勢(shì)能,假定地球是由太陽系中的彌漫物質(zhì)積聚而成的 。這部分能量估計(jì)有25×1032焦耳 ,但在積聚過程中有一大部分能量消失在地球以外的空間 ,有一小部分 ,約為1×1032焦耳,由于地球的絕熱壓縮而積蓄為地球物質(zhì)的彈性能。假設(shè)地球形成時(shí)最初是相當(dāng)均勻的,以后才演變成為現(xiàn)在的層狀結(jié)構(gòu),這樣就會(huì)釋放出一部分引力勢(shì)能,估計(jì)約為2×1030焦耳。這將導(dǎo)致地球的加溫。地球是越轉(zhuǎn)越慢的。地球自形成以來,旋轉(zhuǎn)能的消失估計(jì)大約有1.5×1031焦耳,還有火山噴發(fā)和地震釋放的能量,但其數(shù)量級(jí)都要小得多。
地面附近的溫度梯度不能外推到幾十千米深度以下。地下深處的傳熱機(jī)制是極其復(fù)雜的,由熱傳導(dǎo)的理論去估計(jì)地球內(nèi)部的溫度分布,常得不到可信的結(jié)果。但根據(jù)其他地球物理現(xiàn)象的考慮,地球內(nèi)部某些特定深度的溫度是可以估計(jì)的。結(jié)果如下:①在100千米的深度 ,溫度接近該處巖石的熔點(diǎn),約為1100~1200℃;②在400千米和650千米的深度,巖石發(fā)生相變 ,溫度各約在1500℃和1900℃ ;③ 在核幔邊界,溫度在鐵的熔點(diǎn)之上,但在地幔物質(zhì)的熔點(diǎn)之下,約為3700℃;④在外核與內(nèi)核邊界 ,深度為5100千米 ,溫度約為4300℃,地球中心的溫度,估計(jì)與此相差不多。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
地球的分層結(jié)構(gòu)基本上是按地震波( P和S )的傳播速度劃分的。地球上層有顯著的橫向不均勻性:大陸地殼和海洋地殼的厚度大不相同,海水只覆蓋著2/3的地面。
地震時(shí),震源輻射出兩種地震波,縱波P和橫波S。它們各以不同的速度向四圍傳播
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