第二节太阳和太阳系

1、 第二节 太阳和太阳系 一、太阳1、太阳的距离、大小和质量太阳系天体距离测量的基本方法（1）地平视差法 Sin=r/dESdr（2）利用小行星测距法 a1aa1-aSEP a13/a3=T12/T2a1-a=m（3）雷达测距法雷达测距法通过向天体发射无线电脉冲，然后接收从它们表面反射的回波，并将电波往返的时间精确地记录下来，便能推算出天体的距离。雷达测距法目前已成为测量太阳系内某些天体的基本方法之一。 （4） 激光测距法激光测距法它比雷达测距法更精确。但目前只适用于很近的天体，如人造卫星和月球。工作原理与雷达测距法相似。 太阳基本物理参数太阳基本物理参数 半径半径: 696295 千米. 质量

2、质量: 1.9891030 千克温度温度: 5800 (表面) 1560万 (核心) 总辐射功率总辐射功率: 3.831026 焦耳/秒平均密度平均密度: 1.409 克/立方厘米 日地平均距离日地平均距离: 1亿5千万 千米年龄年龄: 约50亿年 2、太阳热能、温度、热源（1）太阳常数 在日地平均距离的条件下，在地球大气上界，垂直于太阳光线的1平方厘米的面积上，在1分钟内所接受的太阳辐射能量，就称为太阳常数。 近年来，在宇航事业取得新资料的情况下，经过大量观测和分析，测得新的太阳常数为1.95卡/厘米2.分。 （2）太阳辐射总量（3）太阳热源）太阳热源年达命可以提供给太阳辐射寿的氢燃烧就释放

3、能量在太阳中心区有，释放出的能量为按照爱因斯坦质能方程为：在核反应中，质量损耗个氦原子核个氢原子核合成氢燃烧的总效果是日日101726444412-21024224-242441101032. 310845. 3/1028. 1/1028. 11 . 0104.3erg000043. 0erg)103(10048. 0g100.048 g)10645. 610693. 6(4HeH414sWJLEttJEMJmcEmmEHeH3、太阳结构、太阳结构 （1）太阳的内部结构 太阳是个炽热的气体球，没有固体的星体或核心。太阳从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区太阳分层结构示意图太阳分层结构示意

4、图（2 2）太阳的大气结构）太阳的大气结构 太阳和地球一样，也有大气层。太太阳和地球一样，也有大气层。太阳大气层从内到外可分为阳大气层从内到外可分为光球光球、色球色球和和日日冕冕三层。三层。第一层：光第一层：光 球球光球就是我们实际光球就是我们实际看到的太阳圆面，看到的太阳圆面，它有一个比较清楚它有一个比较清楚的圆周界线。光球的圆周界线。光球的表面是气态的，的表面是气态的，其平均密度只有水其平均密度只有水的几亿分之一。光的几亿分之一。光球厚达球厚达500500千米，千米，极不透明。平均温极不透明。平均温度度5770K5770K。由内向。由内向外温度降低。外温度降低。光球的精细结构光球的精细结构

5、89年3月8日的太阳表面一群黑子,面积约70个地球.10日黑子群爆发大耀斑,放出带电粒子和辐射,使地面多处无线电通讯中断米粒组织米粒组织天气晴好的时刻，通过天天气晴好的时刻，通过天文望远镜可以拍下非常清文望远镜可以拍下非常清晰的太阳图片。在这些图晰的太阳图片。在这些图上密密麻麻布满了一种点上密密麻麻布满了一种点状结构，很像一颗又一颗状结构，很像一颗又一颗的米粒。因此被天文学家的米粒。因此被天文学家称为称为“米粒组织米粒组织”。这种。这种米粒组织的直径从米粒组织的直径从300千千米到米到1000千米不等，每颗千米不等，每颗米粒出现的寿命很短，平米粒出现的寿命很短，平均约为七八分钟，长的可均约为七

6、八分钟，长的可达达15分钟。平均温度比光分钟。平均温度比光球高球高300-400K。米粒组织：米粒组织：太阳黑子太阳黑子太阳光球上经常出没的暗黑斑点，是太太阳光球上经常出没的暗黑斑点，是太阳活动的基本标志。黑子经常成对或成阳活动的基本标志。黑子经常成对或成群出现，复杂的黑子群有几十个大小不群出现，复杂的黑子群有几十个大小不等的黑子组成。小黑子的线度约等的黑子组成。小黑子的线度约1000公公里，而大黑子的线度可达里，而大黑子的线度可达20万公里。黑万公里。黑子的温度较低并有很强的磁场，温度约子的温度较低并有很强的磁场，温度约4500K。平均活动周期。平均活动周期11年年光球上一些比周光球上一些比

7、周围更明亮的区域，围更明亮的区域，叫光斑。它与黑叫光斑。它与黑子常常相伴而生。子常常相伴而生。光斑的温度比光光斑的温度比光球高，平均温度球高，平均温度比周围高比周围高100度度左右，亮度大左右，亮度大10%左右。光斑左右。光斑和黑子一样具有和黑子一样具有11年的活动周期。年的活动周期。太阳光斑太阳光斑第二层：色球第二层：色球色球层厚约色球层厚约8000千米。具有反常千米。具有反常增温现象，从光增温现象，从光球顶部到色球顶球顶部到色球顶部再到日冕区，部再到日冕区，温度不断陡升。温度不断陡升。色球层有出现在色球层有出现在日轮边缘的针状日轮边缘的针状物，它们不断产物，它们不断产生与消失，寿命生与消失

8、，寿命一般只有一般只有10分钟。分钟。 色球的精细结构 色球上经常出色球上经常出现一些暗的现一些暗的“飘带飘带”，我，我们称它为暗条们称它为暗条。当它转到日面当它转到日面边缘时，有时边缘时，有时象一只耳朵，象一只耳朵，有时好象腾起有时好象腾起的火焰，人们的火焰，人们俗称它为日珥。俗称它为日珥。日珥的形态千日珥的形态千变万化，可分变万化，可分为宁静日珥、为宁静日珥、活动日珥和爆活动日珥和爆发日珥。发日珥。日珥耀斑耀斑 太阳色球层有些局部亮区域，我们称它为谱斑。它处于太阳黑子的正上方。有时谱斑亮度会突然增强，这就是我们通常说的耀斑耀斑。耀斑释放的能量极其巨大。其巨大的能量来自磁场。 谱斑谱斑谱斑是

9、用单色光拍谱斑是用单色光拍摄的太阳照片上明摄的太阳照片上明亮区域，处在光斑亮区域，处在光斑面上方。温度比周面上方。温度比周围高，常出现在黑围高，常出现在黑子群和大黑子附近。子群和大黑子附近。其面积大小是太阳其面积大小是太阳活动强强的一个标活动强强的一个标志。志。太阳活动极大年的日冕太阳活动极大年的日冕 太阳宁静年的日冕太阳宁静年的日冕太阳最外层的大气称为日冕。日冕延伸的范围达到太阳最外层的大气称为日冕。日冕延伸的范围达到太阳直径的几倍到几十倍。日冕中有大片不规则的暗太阳直径的几倍到几十倍。日冕中有大片不规则的暗黑区域，叫冕洞。黑区域，叫冕洞。 第三层：日冕第三层：日冕日冕的稀薄物质是以极高的速

10、度日冕的稀薄物质是以极高的速度运动着，以致一部分粒子能够摆运动着，以致一部分粒子能够摆脱太阳重力，奔向广漠的行星际脱太阳重力，奔向广漠的行星际空间，这种现象叫日冕膨胀。空间，这种现象叫日冕膨胀。由于日冕高速膨由于日冕高速膨胀，行星际空间胀，行星际空间不断地得到从太不断地得到从太阳喷发出来的高阳喷发出来的高速粒子流，称为速粒子流，称为太阳风。太阳风。太阳风太阳风4、太阳活动对地球的影响、太阳活动对地球的影响太阳是一颗基本稳定的恒星。它的辐射总量变化甚微。然而，它的外层大气受太阳磁场的支配，处于局部的激烈运动中，称为太阳活动。太阳活动。主要表现：主要表现：为太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和太阳风

11、等变化现象。其中，太阳黑子是太阳活动的明显标志明显标志，耀斑是太阳活动最急剧猛烈的形式最急剧猛烈的形式。太阳活动强弱变化平均约11年的周期。 地球周围存在一个磁场，当太阳风等离子体吹向地球时，使地球磁场被太阳风包围，形成地球磁层。(1)太阳风与地球磁层太阳风与地球磁层地球磁层 一方面（好的方面）一方面（好的方面），由于地球磁层的存在，使得太阳风高能带电粒子不能到达地面高能带电粒子不能到达地面，从而保护了地球表面有机体的生存和发展保护了地球表面有机体的生存和发展； 另一方面（坏的方面）另一方面（坏的方面），总有一部分高能带电粒子闯入磁层内，被磁层禁锢在地球高层。(2)对地球电离层的影响对地球电离

12、层的影响。当太阳活动增强时，会激发电离层大气分子进一步电离，造成离子浓度增当太阳活动增强时，会激发电离层大气分子进一步电离，造成离子浓度增高和吸收电波增强。尤其是太阳耀斑爆发后，会引起地球向阳半球面短波信高和吸收电波增强。尤其是太阳耀斑爆发后，会引起地球向阳半球面短波信号衰减或中断。短波无线电信号的中断，一般是几秒钟至几分钟，特别情况号衰减或中断。短波无线电信号的中断，一般是几秒钟至几分钟，特别情况下长达半小时至下长达半小时至1小时以上。小时以上。地球电离层地球电离层 “磁扰磁扰”“磁暴磁暴” 太阳活动 引起地球磁场的不规则变化，叫做“磁扰磁扰”。十分强烈的磁扰现象称为“磁暴磁暴”。(3)(3

13、)对地磁的影响。对地磁的影响。(4)在地球高纬度地区，经常出现一种变幻莫测、美丽壮观的极光极光现象，这也是太阳活动引起的。它主要发生在100-200km的高空，有的高达l000km极光(5)(5)太阳活动与其他方面的关系。太阳活动与其他方面的关系。太阳辐射是太阳辐射是地球气候形成的重要因素。地球气候形成的重要因素。由于太阳活动引起太阳辐射的改变，必然导致气候相应的变化。二、太阳系概况1、地心学说与日心学说2、行星运动三定律（开普勒三定律）3、太阳系概况三、太阳系家族（图示）（一）九大行星及其卫星（图示）1、基本特征 水星 土星 金星 天王星 地球 海王星 火星 冥王星 木星2、八大行星分类3、

14、类地行星与类木行星的区别 类地行星主要由石、铁等物质组成，体积小，密度大，自转慢、卫星少。（结构图）类木行星主要由氢、氦、冰、氨、甲烷等物质组成，体积大、密度低，自转相当快、卫星较多，还有由碎石、冰块或气尘组成的环系。 （结构图） 第一，类地行星的质量较小，而类木行星的质量较大。第一，类地行星的质量较小，而类木行星的质量较大。木星和土星的质量分别为地球质量的约318倍和95倍，而类地行星中的水星、金星和火星的质量均小于地球。由于质量太小，水星没有大气，酷似月球世界；火星只有极微弱大气，是一个极其荒凉的世界。水星和火星表面都有环形山分布。各行星物理性质和化学组成的不同各行星物理性质和化学组成的不

15、同 第二，类地行星的平均密度较高，而类木行星的密度较低。第二，类地行星的平均密度较高，而类木行星的密度较低。以水的密度为1，那么，类地行星的密度（除火星为3.96外）均超过5；而类木行星中密度最大的海王星，也不足1.7。其中土星的密度仅为0.7，如果把它放在水中，它将浮出水面。第三，第三，从从化学组成化学组成看，看，类地行星类地行星主要主要由重物质组成由重物质组成，有有固体表面固体表面；类木行星类木行星则则以轻物质为主以轻物质为主，因而，因而没有固体没有固体表面表面。木星和土星是流体球。由于流体收缩产生能量，以致它们放出的能量远超过其所吸收太阳辐射的能量。从这个意义上说，有点类似于恒星。天王星

16、和海王星由于温度太低，一些气体物质冻结成冰物质，因而不同于木星和土星。第四，类地行星接近太阳，因而它们有较高的温度；反第四，类地行星接近太阳，因而它们有较高的温度；反反之，类木行星的温度很低。反之，类木行星的温度很低。就这个条件而论，太阳系的生命圈限于类地行星（水星除外）。从理论上说，金星和火星可能有生命第五，类地行星卫星数无或少；类木行星卫星数量多。第五，类地行星卫星数无或少；类木行星卫星数量多。 4、八大行星排列规律提丢斯提丢斯-波得定则波得定则 ：n=0.4+0.32n-25、八大行星运行规律：开普勒三定律开普勒三定律6 6、八大行星运动特征：同向性、共面、八大行星运动特征：同向性、共面

17、性、近圆性。性、近圆性。（二）（二）小行星小行星(1) 小行星带主要分布在火星和木星轨道之间，绝大多数小行小行星带主要分布在火星和木星轨道之间，绝大多数小行星距太阳星距太阳2.2-3.6a处。处。(2) 小行星质量总和约为地球质量的小行星质量总和约为地球质量的万分之四万分之四，且质量愈小的，且质量愈小的数量愈多。数量愈多。发现小行星是非常费神的事，照相巡天观测发现大于照相星等21.2等的小行星达50万万颗。目前编号的有近5000颗。其中约30颗直径大于200km，最大的4颗为谷神星谷神星（直径770Km）、智神星智神星、灶神星灶神星和婚神星婚神星。1801年元旦元夜，意大利天文学家皮亚齐发现了

18、第一颗小行星第一颗小行星，被命名为谷神星谷神星。现有42颗正式命名的中国小行星，最初的5颗是以我国古代科学家命名的，它们是1802号张衡张衡、1888号祖冲之祖冲之、1972号一行一行、2012号郭守郭守敬、2027号沈括沈括；以后30多颗是以人名和地名人名和地名来命名的，如2045号北京北京、2077号江苏江苏（钟山一号）、2078号南京南京（钟山二号）、2051号张（张钰哲张钰哲）等。 （三）彗星 1、彗星的分类 2、彗星的结构 周期性彗星非周期性彗星彗核彗发彗尾彗晕3、彗星的来源 来自奥尔特云 来自太阳系边缘彗星带。 来自木星喷发物。 碰撞说。 复仇星发出彗星。4、著名彗星 哈雷彗星 比

19、拉彗星 苏梅克-列维9号彗星 海尔波普彗星 池谷张彗星（四）流星体和流星1.流星体与流星2.流星与流星雨(狮子座流星雨)3.流星与陨星海尔波普彗星海尔海尔-波普彗星波普彗星 结构结构 定义定义 组成组成 直径直径 慧核慧核 慧星 较亮较亮 的中心部分 主要是 冰块冰块 和 尘埃尘埃 冻结在一团的“脏雪球”，其中30是水，其他含复杂的有机物、硅酸盐、碳、一氧化碳、二氧化碳等。 约 l-10km ，是 慧星物慧星物质集中的质集中的地方地方 。 慧发慧发 慧核外围的云雾云雾 包层 可达几万-几十万 km 慧头慧头 慧云慧云 包围在慧发周围的一个巨大的发射紫发射紫外线外线 的氢氢原子云 (又称“ 氢云

20、氢云 ”) 慧发和慧云，是在太阳辐射的作用下，由慧核中蒸发出来的气体气体 和微小尘粒微小尘粒 组成，其密度密度接近真空接近真空 。 100-1000万 km I 型慧尾型慧尾 蓝色，长而细直，纤维状结构， 由 Co+，C02+，N2+等等离子体离子体 组成。 H 型慧型慧尾尾 黄色，粗大弯曲。 主要由 尘埃尘埃 和 未电离未电离的气体分子的气体分子 组成。 慧尾密度更接近真空，可长达数亿 km。 慧尾慧尾 (1) 慧尾是慧星最壮观的部分；(2) 当具有一定质量的慧星运行到距日很近时，太阳风和太阳辐射压将慧发的气体、微尘推开，便生成慧尾；(3) 并非所有慧星都带有慧尾。 彗星结构特点彗星结构特点

21、四、太阳系起源四、太阳系起源1、太阳系起源基本学说 星云说 灾变说 现代星云说2、太阳系的起源及其各个演化阶段 星云演化阶段 星子演化阶段 太阳地球形成阶段 火星小行星形成阶段 木星土星形成阶段（太阳核聚变爆发阶段） 天王星海王星形成阶段 太阳系各星体的地质演化和后期演化 一一.50.50亿年前原始太亿年前原始太阳星云因阳星云因万有引力作用而收缩凝聚万有引力作用而收缩凝聚太阳系的形成太阳系的形成二二. .凝聚的星凝聚的星云云, ,绕着绕着中轴旋中轴旋转转, ,形成中形成中间增间增厚的大厚的大圆盘圆盘太阳系的形成太阳系的形成三三. .继续旋转继续旋转, ,盘面形成盘面形成几个几个同心同心圆的圆环

22、圆的圆环太阳系的形成太阳系的形成四四. .中心部中心部分质量较大分质量较大形成形成恒星恒星-太阳太阳 圆环圆环部分形成一部分形成一颗颗颗颗行星及卫星行星及卫星太阳系的形成太阳系的形成 我国己故天文学家戴文赛戴文赛先生提出了太阳系起源新学说太阳系起源新学说，是新星云说的代表之一。这个新学说，将太阳系起源理论提高到一个新水平。这个学说认为：A、收缩、收缩-旋涡旋涡-破碎阶段。破碎阶段。47亿年前，一个质量比太阳大几千倍的银河星云，因自引力而收缩收缩，在收缩中产生旋涡旋涡，旋涡使星云破破碎碎成一二千块，每一块相当于一个恒星质量。其中形成太阳系的碎块，叫太阳星云太阳星云。 B、惯性离心力与自引力平衡阶段。、惯性离心力与自引力平衡阶段。在自引力的作用下，太阳星云进一步收缩，使本来已在旋转的太阳星云旋转加快，产生更大的惯性离心力，使太阳星云逐渐变扁。同时，由于体积愈来愈大，所产生的惯性离心力也愈来愈大，当惯性离心力惯性离心力足以全部抵消自自引力引力时，赤道附近物质便停留在那里，不再收缩，而太阳星云其他部分仍继续收缩，于是形成扁扁的、内薄外厚、连续的星云盘星云盘。星云盘物质有“土物质土物质”、“冰物质冰物质”和“气物质气物质”三类。3、新星云说、新星云说 C、增温、增温-热核反应热核反应-太阳形成阶段。太阳形成阶段。在进一步收缩过程中，原始太阳