太阳系中五大行星(水金火木土)概述.doc

太阳系中五大行星(水金火木土)概述摘要：本文从银河系的介绍入手，对太阳系进行了简要概述，并主要对太阳系中的五大行星（水星、金星、火星、木星、土星）的基本情况进行了叙述。关键字：宇宙 银河系 太阳系 五大行星1 引言当代科学家认为宇宙起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸。这是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的时间。大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的，如银河系、仙女星系、大小麦哲伦星云等。银河系是地球和太阳所属的星系。因其主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系呈旋涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。从远处看，银河系像一个体育锻炼用的大铁饼，大铁饼的直径有10万光年，相当于946080000亿公里。中间最厚的部分约300012000光年。银河系整体作较差自转,太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2.5万光年。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7千光年。核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”。在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为7万光年。银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和两个旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期，因距银心的远近而不同。2 太阳系概述太阳系存在于银河系中，太阳和以太阳为中心并受其引力的支配而环绕它运动的天体系统叫太阳系。太阳系的成员包括太阳和环绕太阳的行星（如水星，金星，地球，火星，木星，土星，天王星，海王星），2000多颗轨道已确定的小行星，数量不少的卫星以及为数很多的彗星与流星体等。太阳和它的行星是同时诞生的。他们是46亿年前一团巨大的气体和尘埃形成的。在内部，重力逐渐结束了物质的紊乱状态，在气团中心，温度逐渐上升，到达一定高温时，就形成了太阳。一些小物质团也形成了，并围绕中心转动，这就是行星及彗星、各自的卫星。太阳系中的九大行星，按距太阳远近排列依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它们到太阳的平均距离符合提丢斯-波得定则。按性质不同可分为三类：类地行星(水星、金星、地球、火星)体积和质量较小，平均密度最大，卫星少；巨行星(木星、土星)体积和质量最大，平均密度最小，卫星多，有行星环，自身能发出红外辐射；远日行星(天王星、海王星、冥王星)的体积、质量、平均密度和卫星数目都介于前两者之间，天王星和海王星也存在行星环。九大行星都在接近同一平面的近圆形的椭圆轨道上，朝同一方向绕太阳公转，即行星的轨道运动具有共面性、近圆性和同向性，只有水星和冥王星稍有偏离。太阳的自转方向也与行星的公转方向相同。地球、火星、木星、土星、天王星和海王星的自转周期都在10-24小时左右，但水星、金星和冥王星的自转周期分别为58.6天、243天和6.4天。多数大行星的自转方向与公转方向相同，但金星则相反，而天王星的自转轴与轨道面的交角很小，呈侧向自转。除水星和金星外，其他大行星都有自己的卫星。3 五大行星基本情况介绍3.1 水星水星在八大行星中是最小的行星，比月球大1/3，它同时也是最靠近太阳的行星。 水星目视星等范围从 0.4 到 5.5，水星太接近太阳，常常被猛烈的阳光淹没，它的轨道距太阳4590万6970万千米之间，所以望远镜很少能够仔细观察它。水星没有自然卫星。水星离太阳的平均距离为5790万公里，绕太阳公转轨道的偏心率为0.206，故其轨道很扁。太阳系天体中，除冥王星外，要算水星的轨道最扁了。水星在轨道上的平均运动速度为48公里秒，是太阳系中运动最快的行星,绕太阳一周只需88天,自转一周只需58.6天，水星上的一天相当于地球上的59天。水星有一个小型磁场，磁场强度约为地球的1。水星只有微量的大气。水星的大气极其稀薄。实际上，水星大气中的气体分子与水星表面相撞的频密程度比它们之间互相相撞要高。出于这些原因，水星应被视为是没有大气的。“大气”主要由氧，钾和钠组成。 早在公元前3000年的苏美尔时代，人们便发现了水星，古希腊人赋于它两个名字：当它初现于清晨时称为阿波罗，当它闪烁于夜空时称为赫耳墨斯。水星上的温差是整个太阳系中最大的，温度变化的范围为90开到700开,最高地表温度 634.5C 最低地表温度为-86C ,平均地表温度 179C 。相比之下，金星的温度略高些，但更为稳定。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)。水星是太阳系中仅次于地球，密度第二大的天体。3.2 金星金星是离太阳由近及远次序的第二颗大行星。它是离地球最近的行星。中国古代称之为太白或太白金星。它有时是晨星，黎明前出现在东方天空，被称为“启明”；有时是昏星，黄昏后出现在西方天空，被称为“长庚”。金星是全天中除太阳和月亮外最亮的星，亮度最大时为-4.4等，比著名的天狼星（除太阳外全天最亮的恒星）还要亮14倍，犹如一颗耀眼的钻石，于是古希腊人称它为阿佛洛狄忒（Aphrodite）爱与美的女神，而罗马人则称它为维纳斯（Venus）美神。1950年代后期，天文学家用射电望远镜第一次观测了金星的表面。从1961年起，前苏联和美国向金星发射了30多个探测器，从近距离观测，到着陆探测。 金星和水星一样，是太阳系中仅有的两个没有天然卫星的大行星。因此金星上的夜空中没有“月亮”，最亮的“星星”是地球。由于离太阳比较近，所以在金星上看太阳，太阳的大小比地球上看到的大1.5倍。有人称金星是地球的孪生姐妹，确实，从结构上看，金星和地球有不少相似之处。金星的半径约为6073公里，只比地球半径小300公里，体积是地球的0.88倍，质量为地球的4/5；平均密度略小于地球。但两者的环境却有天壤之别：金星的表面温度很高，不存在液态水，加上极高的大气压力和严重缺氧等残酷的自然条件，金星不可能有任何生命存在。因此，金星和地球只是一对“貌合神离”的姐妹。 金星表面温度高达465至485度,是因为金星上强烈的温室效应，原因在于金星的大气密度是地球大气的100倍，且大气97以上是“保温气体”二氧化碳；同时，金星大气中还有一层厚达2030千米的由浓硫酸组成的浓云。二氧化碳和浓云只许太阳光通过，却不让热量透过云层散发到宇宙空间,所以昼夜温差并不大。金星环境复杂多变，天空是橙黄色，经常下硫酸雨，一次闪电竟然持续15分钟！。金星的大气压强非常大，为地球的90倍，相当于地球海洋中1千米深度时的压强。金星本身的磁场与太阳系的其它行星相比是非常弱的。这可能是因为金星的自转不够快，其地核的液态铁因切割磁感线而产生的磁场较弱造成的。这样一来，太阳风就可以毫无缓冲地撞击金星上层大气。最早的时候，人们认为金星和地球的水在量上相当，然而，太阳风的攻击已经让金星上层大气的水蒸气分解为氢和氧。氢原子因为质量小逃逸到了太空。金星地表没有水，空气中也没有水份存在，其云层的主要成分是硫酸，而且较地球云层的高度高得多。金星上可谓火山密布，是太阳系中拥有火山数量最多的行星。业已发现的大型火山和火山特征有1600多处。此外，还有无数的小火山，没有人计算过它们的数量，估计总数超过10万，甚至100万。由于大气高压，金星上的风速也相应缓慢。这就是说，金星地表既不会受到风的影响也没有雨水的冲刷。因此，金星的火山特征能够清晰地保持很长一段时间。 金星的自转很特别，是太阳系内唯一逆向自转的大行星，自转方向与其它行星相反，是自东向西。因此，在金星上看，太阳是西升东落。金星绕太阳公转的轨道是一个很接近正圆的椭圆形，且与黄道面接近重合，其公转速度约为每秒35公里，公转周期约为224.70天。但其自转周期却为243日，也就是说，金星的自转恒星日一天比一年还长。不过按照地球标准，以一次日出到下一次日出算一天的话，则金星上的一天要远远小于243天。这是因为金星是逆向自转的缘故；在金星上看日出是在西方，日落在东方；一个日出到下一个日出的昼夜交替只是地球上的116.75天。金星历法是一种以金星的周期活动为标准的历法规则。然而，金星历法并不是甚么科幻小说的作品，而是切切实实曾在古代玛雅文明出现过的历法系统。基于一种我们不知道的原因，玛雅人同时采用两套历法系统，而其中一套历法系统就是基于金星的周期运转而制成。金星就是最漂亮，最常见的启明星和长庚星。 因为金星的公转轨道在地球轨道的内侧，从地球上看起来，金星在太阳的两侧摇摆。因此，金星日落后在西南天空待一两个小时，然后又在日出前跑到东方的天空呆上几个小时。在那些时间里，除了太阳和月亮外，金星也可以成为天空中最亮的物体，闪耀着紫色的柔光。3.3 火星火星为距太阳第四远，也是太阳系中第七大行星。火星被称为战神,这或许是由于它鲜红的颜色而得来的，火星有时被称为“红色行星”,古代中国称之为荧惑。火星的直径相当于地球的半径,表面积只有地球的四分之一，直径为6786千米，每24.62小时自转一周,火星公转一周约为687天,火星的一年约等于地球的两年。火星在史前时代就已经为人类所知。由于它被认为是太阳系中人类最好的住所（除地球外），它受到科幻小说家们的喜爱。 火星上曾有过洪水，地面上也有一些小河道，十分清楚地证明了许多地方曾受到侵蚀。在过去，火星表面存在过干净的水，甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间，而且据估计距今也有大约四十亿年了。在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。火星的那层薄薄的大气主要是由余留下的二氧化碳（95.3）加上氮气（2.7）、氩气（1.6）和微量的氧气（0.15）和水汽（0.03）组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴（比地球上的1还小），但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴。火星有两个小型的近地面卫星。 火星上的火山高度比金星和地球上火山高度低，主要是因为火星上的重力要弱些。 火山的高度主要是受它所在星球的重力决定的。这是因为火山的高度是受它支持自己重量的能力决定的。金星和地球的大小和质量相似，所以它们上的火山高度相当。火山上的重力只有地球的38%，所以它上面的火山高度有2.5倍地球上的高。3.4 木星木星古称岁星，是离太阳远近的第五颗行星，而且是八大行星中最大的一颗，比所有其他的行星的合质量大2倍（地球的318倍）。木星直径是142,984 千米,体积只有太阳的千分之一,距太阳大约为7.8亿公里。绕太阳公转的周期4332.5天，约合11.86年。木星(a.k.a. Jove)希腊人称之为 宙斯(众神之王，奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护人，它是Cronus（土星)的儿子。 木星是天空中第四亮的物体（次于太阳，月球和金星；有时候火星更亮一些），早在史前木星就已被人类所知晓,伽利略1610年对木星四颗卫星（现常被称作伽利略卫星）进行观察。我们得到的有关木星内部结构的资料来源很不直接，并有了很长时间的停滞, “先驱者11号”于1974年12月飞掠木星时，测得的木星表面温度为零下148摄氏度，木星由90的氢和10的氦及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。土星有一个类似的组成，但天王星与海王星的组成中，氢和氦的量就少一些了。气态行星没有实体表面，它们的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大。我们所看到的通常是大气中云层的顶端，压强比1个大气压略高。木星可能有一个石质的内核，相当于1015个地球的质量。 宇宙飞船发回的考察结果表明，木星有较强的磁场，表面磁场强度达314高斯，比地球表面磁场强得多。木星磁场和地球的一样，是偶极的，磁轴和自转轴之间有 108的倾角。木星的正磁极指的不是北极，而是南极，这与地球的情况正好相反。木星的四个大卫星都被木星的磁层所屏蔽，使之免遭太阳风的袭击。 木星有一个同土星般的环，不过又小又微弱,它们由许多粒状的岩石质材料组成。在宇宙飞船探测木星之前，人们知道木星有13颗卫星。科学家们从“旅行者2号”发回的照片上又发现了3颗，共有16颗木卫（可能有无数卫星,最新数量61颗）。其中靠近内侧的地方有颗特别大是伽利略卫星,(伽利略卫星即木卫一、木卫二、木卫三和木卫四分别叫伊奥、欧罗巴 、加尼美德、卡利斯托)。按距离木星中心由近及远的次序为：木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。它们都围绕着木星公转，离木星最远的木卫九与木星的距离比地球和月亮的距离远60倍，它绕木星公转一周需要758天。木星的大小与卫星差异之大。除了欧罗巴以外，每颗伽利略卫星都比月球大，加尼美德的半径大约为2600公里，是太阳系中所有卫星中最大的一个，甚至比九大行星中的水星还要大。伊奥的大小和月球差不多，却拥有众多的活火山，地壳运动频繁。 从化学组成上来讲，木星更像太阳。虽然木星也和地球一样有铁核，可是它的85%是氢元素，其余15%主要是氦元素。其它元素只占1%。这是因为木星有强重力场，它保持了太阳系刚形成时期的大气组成。而地球的较弱的重力让它失去了大多数的原初元素。 木星上的云五彩斑斓。和地球上只有白色的云不一样，木星上的云五颜六色。这主要是因为木星大气中复杂的化合物造成的。3.5 土星土星古称镇星或填星,轨道距太阳14亿公里。土星直径119300公里（为地球的9.5倍），是太阳系第二大行星,公转周期相当于29.5个地球年，土星的自转很快是9.6公里秒，仅次于木星。另外，英文的星期六（Saturday）也是以土星的英文名（Saturn）来命名的。在太阳系的行星中，土星的光环最惹人注目，它使土星看上去就像戴着一顶漂亮的大草帽,是最美丽的行星。土星环位于土星的赤道面上。在空间探测以前，从地面观测得知土星环有五个，其中包括三个主环（A环、B环、C环）和两个暗环（D环、E环）。土星光环中间有一条暗缝，后称卡西尼环缝。观测表明构成光环的物质是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等，它们排列成一系列的圆圈，绕