太陽系

太陽系

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。包括八大行星(由離太陽從近到遠的順序:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星海王星  )、以及至少173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 。

2016年1月20日,美國科學家宣布,在太陽系發現一顆未為人知綽號"第9大行星"的巨型行星。《天文學雜志》研究員巴蒂金(KonstantinBatygin)和布朗(MikeBrown)表示,他們通過數學模型和電腦模擬發現這顆行星,雖然沒有直接觀察到。該星體質量約是地球的10倍,軌道與太陽平均距離比海王星的遠20倍,這顆新行星繞太陽運行一周需時1萬至2萬年。這行星質量約是冥王星的5千倍,科學家認為這顆行星屬氣態,類似天王星和海王星,將是真正的第9大行星。

  • 中文名
    太陽系
  • 外文名
    Solar System
  • 組成
    太陽、行星及衛星、彗星、流星等
  • 學科
    天文學、太陽系
  • 大行星數量
    8個
  • 矮行星數量
    已辨認5個
  • 衛星數量
    已知數量年年增加
  • 天體總數
    無法計算(估計以億計)
  • 中心天體
    太陽
  • 註音
    tai yang xi

名詞解釋

太陽系是銀河系的一部分。銀河系是一個棒旋星系,直徑十萬光年,包括一千億到四千億恆星。太陽是銀河系較典型的恆星,離星系中心大約2.5-2.8萬光年。太陽系移動速度約220㎞/s,2.26億年轉一圈。

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行,朝同一方向繞太陽公轉。除金星以外,其他行星的自轉方向和公轉方向相同。彗星的繞日公轉方向大都相同,多數為橢圓形軌道,一般公轉周期比較長。

軌道環繞太陽的天體被分為三類:行星矮行星太陽系小天體

行星是環繞太陽且質量夠大的天體。

這類天體

能稱為大行星的天體有8個:水星金星、地球、火星、木星、土星天王星海王星

在2006年8月24日,國際天文聯合會重新定義行星這個名詞,首次將冥王星排除在大行星外,並將冥王星、谷神星和鬩神星組成新的分類:矮行星。 矮行星不需要將鄰近軌道附近的小天體清除掉,其他可能成為矮行星的天體還有塞德娜、厄耳枯斯、和創神星。從第一次發現的1930年到2006年,冥王星被當成太陽系的第九顆行星。但是在20世紀末期和21世紀初,許多與冥王星大小相似的天體在太陽系內陸續被發現,特別是鬩神星更明確的被指出比冥王星大(據2015年旅行者發回的資料顯示,鬩神星仍然不如冥王星大),使得冥王星的地位受到嚴重威脅。

環繞太陽運轉的其他天體都屬于太陽系小天體。

衛星(如月球之類的天體),由于不是環繞太陽而是環繞行星、矮行星或太陽系小天體,所以不屬于太陽系的小天體。

天文學家在太陽系內以天文單位(AU)來測量距離。1AU是地球到太陽的平均距離,大約是1.5億公裏(9300萬英裏)。冥王星與太陽的距離大約是39AU,木星則約是5.2AU。最常用在測量恆星距離的長度單位是光年,1光年大約相當于63240天文單位。行星與太陽的距離以公轉周期為周期變化著,最靠近太陽的位置稱為近日點,距離最遠的位置稱為遠日點。

有時會將太陽系非正式地分成幾個不同的區域:“內太陽系”,包括四顆類地行星和主要的小行星帶;其餘的是“外太陽系”,包含小行星帶之外所有的天體。 其它的定義還有海王星以外的區域,而將四顆大型行星稱為“中間帶”。

概述軌道

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173顆已知的衛星、幾顆已經辨認出來的矮行星冥王星、齊娜、谷神星鬩神星妊神星鳥神星)和數以億計的太陽系小天體。這些小天體包括小行星帶天體、柯伊伯帶天體、彗星星際塵埃

太陽系結構圖太陽系結構圖

廣義上,太陽系的領域包括太陽,4顆像地球的類地行星,由許多小岩石組成的小行星帶,4顆充滿氣體的類木行星,充滿冰凍小岩石,被稱為柯伊伯帶的第二個小天體區。在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面太陽圈,和依然屬于假設的奧爾特雲

依照至太陽的距離,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顆中的6顆有天然的衛星環繞著。在英文天文術語中,因為地球的衛星被稱為月球,這些衛星在英語中習慣上亦被稱為“月球”(moon),在中文裏面用衛星更為常見。五顆矮行星冥王星,柯伊伯帶內已知最大的天體之一鳥神星妊神星,小行星帶內最大的天體谷神星,和屬于黃道離散天體的鬩神星。

太陽系內最大的衛星(超過3000公裏)包括地球的衛星月球、木星的伽利略衛星木衛一(埃歐)、木衛二(歐羅巴)、木衛三(蓋尼米德)、木衛四(卡利斯多)和土星的衛星土衛六(泰坦),以及海王星捕獲的衛星海衛一特裏同)。更小的衛星參見各個相關行星條目。

太陽系的主角是位居中心的太陽,它是一顆光譜分類G2V主序星,擁有太陽系內已知質量的99.86%,並以引力主宰著太陽系 。木星和土星,是太陽系內最大的兩顆行星,又佔了剩餘質量的90%以上,仍屬于假說的奧爾特雲,還不知道會佔有多少百分比的質量。

太陽系內主要天體的軌道,都在地球繞太陽公轉的軌道平面(黃道)的附近。行星都非常靠近黃道,而彗星和柯伊伯帶天體,通常都有比較明顯的傾斜角度。

由北方向下鳥瞰太陽系,所有的行星和絕大部分的其他天體,都以逆時針(右旋)方向繞著太陽公轉。有些例外的,如哈雷彗星

環繞著太陽運動的天體都遵守開普勒行星運動定律,軌道都是以太陽為,焦點的一個橢圓,並且越靠近太陽時的速度越快。行星的軌 道接近圓形,但許多彗星、小行星和柯伊伯帶天體的軌道則是高度橢圓的,甚至會呈拋物線型。

太陽系內天體的軌道太陽系內天體的軌道

在這麽遼闊的空間中,有許多方法可以表示出太陽系中每個軌道的距離。在實際上,距離太陽越遠的行星或環帶,與前一個的距離就會更遠,而隻有少數的例外。例如,金星在水星之外約0.33天文單位,而土星與木星的距離是4.3天文單位,海王星在天王星之外10.5天文單位。曾有些關系式企圖解釋這些軌道距離變化間的互動作用。

形成演化

星雲假說

太陽     系的形成據信應該是依據星雲假說,最早是在1755年由康德和1796年由拉普拉斯各自獨立提出的。這個理論認為太陽系是在46億年前在一個巨大的分子雲的塌縮中形成的。這個星雲原本有數光年的大小,並且同時誕生了數顆恆星。研究古老的隕石追溯到的元素顯示,隻有超新星爆炸後的心髒部分才能產生這些元素,所以包含太陽的星團必然在超新星殘骸的附近。可能是來自超新星爆炸的震波使鄰近太陽附近的星雲密度增高,使得重力得以克服內部氣體的膨脹壓力造成塌縮,因而觸發了太陽的誕生。

相信經由吸積的作用,各種各樣的行星將從雲氣(太陽星雲)中剩餘的氣體和塵埃中誕生:

一旦年輕的太陽開始產生能量,太陽風會將原行星盤中的物質吹入行星際空間,從而結束行星的成長。年輕的金牛座T星的恆星風就比處于穩定階段的較老的恆星強得多。

根據天文學家的推測,太陽系會維持直到太陽離開主序。由于太陽是利用其內部的作為燃料,為了能夠利用剩餘的燃料,太陽會變得越來越熱,于是燃燒的速度也越來越快。這就導致太陽不斷變亮,變亮速度大約為每11億年增亮10%。

再過大約76億年,太陽的核心將會熱得足以使外層氫發生融合,這會導致太陽膨脹到半徑的260倍,變為一個紅巨星。此時,由于體積與表面積的擴大,太陽的總光度增加,但表面溫度下降,單位面積的光度變暗。

隨後,太陽的外層被逐漸拋離,最後裸露出核心成為一顆白矮星,一個極為致密的天體,隻有地球的大小卻有著原來太陽一半的質量。最後形成暗矮星

大霹靂形成假說

在大霹靂時期,黑洞的爆炸使其核心及外殼物質在強烈的爆炸中,產生裂變反應,在爆炸中形成的碎片迅速膨脹,其體積由幾倍到幾十倍,由幾十倍到幾百倍,由幾百倍到幾千倍,由幾千倍到幾萬倍,由幾萬倍到幾億倍……在裂變過程中,產生了含有大量氕及其它能產生聚變物質的氣團,這些氣團中的可致聚變的物質達到一定量,氣團的體積和內部壓力達到一定程度,該氣團的核聚變產生了。這樣就形成恆星的幼體。幼體在漫長的歲月中,或同其它恆星合並,或吞噬漫長的旅途中所遇到的殘體,不斷發展壯大自身,逐淅成為今天的太陽。這些碎片的迅速澎漲,其實是一個裂變的過程,在裂變過程中,有的以固態的形式保持下來,這些物質和其它的固態物質隨時相遇,通過相互吸引,發生物理變化或化學變化,合並在一起;不斷的吞噬所遇到的體積小的固態或液態物質,使其體積不斷增加,質量不斷增大,捕捉和吸引其它物質的能力逐漸增強,終于,吸引住了一個體積較大的固態物質,該物質又有一定的反引力的效應,這樣就成了行星和衛星的系統。我們所生存的地球有可能就是在這個背景下形成的。地球是太陽系八大行星之一,按離太陽由近及遠的次序排為第三顆。它有一個天然衛星——月球,二者組成一個天體系統——地月系統。地球自西向東自轉,同時圍繞太陽公轉。地球自轉與公轉運動的結合產生了地球上的晝夜交替和四季變化。地球自轉的速度是不均勻的。同時,由于日、月、行星的引力作用以及大氣、海洋和地球內部物質的各種作用,使地球自轉軸在空間和地球本體內的方向都要產生變化。

結構組成

太陽系的結構可以大概地分為五部分。

太陽系結構概要

距離(距太陽)

(AU)

恆星

行星矮行星

小行星

彗星

備註

0

G2V黃主序星:太陽

掠日彗星的近日點

 

0~2

太陽風層

太陽風

行星際物質

太陽風層電流頁

類地行星

水星金星地球火星

近地小行星

阿登群阿波羅群阿莫爾群

恩克型

 

2~3.2

谷神星

小行星帶

主帶彗星

 

3.2~30

類木行星

木星土星天王星海王星

特洛依群半人馬群

木星族哈雷型喀戎型

 

30~50

冥王星妊神星鳥神星

柯伊伯帶

短周期彗星來源

 

50~75

鬩神星

黃道離散盤

長周期彗星來源

非周期彗星

拋物彗星雙曲彗星

 

75~110

終端震波日鞘

太陽風層頂

太陽磁場邊界

110~230

弓形震波

 

230~10000

星際物質

奧爾特雲內側:

塞德娜

 

10000~100000

奧爾特雲

太陽重力邊界

100000~

最近的恆星:

比鄰星

系外行星

太陽系外

太陽

符號:⊙太陽是太陽系的母星,也是太陽系裏唯一自身會發光的天體,也是最主要和最重要的成員。它有足夠的質量(約為地球的33萬倍)讓內部的壓力與密度足以抑製和承受核聚變產生的巨大能量,並以輻射的型式,例如可見光,讓能量穩定地進入太空。 太陽在分類上是一顆中等大小的黃矮星,不過這樣的名稱很容易讓人誤會,其實在我們的星系中,太陽是相當大與明亮的。恆星是依據赫羅圖的表面溫度與亮度對應關系來分類的。通常,溫度高的恆星也會比較明亮,而遵循此一規律的恆星都會位在所謂的主序帶上,太陽就在這個帶子的中央。但是,比太陽大且亮的星並不多,而比較暗淡和低溫的恆星則很多。太陽在恆星演化的階段正處于壯年期,尚未用盡在核心進行核聚變的氫。太陽的亮度仍會與日俱增,早期的亮度隻是當代的75%。計算太陽內部氫與氦的比例,認為太陽已經完成生命周期的一半,在大約50億年後耗盡進行核聚變的氫,太陽將離開主序星階段,並變成更大與更加明亮,但表面溫度卻降低的紅巨星,亮度將是太陽中年時的數千倍。太陽是在宇宙演化後期才誕生的第一星族恆星,它比第二星族的恆星擁有更多的比氫和氦重的金屬(這是天文學的說法:原子序數大于氦的都是金屬。)。比氫和氦重的元素是在恆星的核心形成的,必須經由超新星爆炸才能釋入宇宙的空間內。換言之,第一代恆星死亡之後宇宙中才有這些重元素。最老的恆星隻有少量的金屬,後來誕生的才有較多的金屬。高金屬含量被認為是太陽能發展出行星系統的關鍵,因為行星是由累積的金屬物質形成的。

行星際物質

除了光,太陽也不斷的放射出電子流(等離子),也就是所謂的太陽風。這條微粒子流的速度為每小時150萬公裏,在太陽系內創造出稀薄的大氣層(太陽圈),範圍至少達到100天文單位(日球層頂),也就是我們所認知的行星際物質。 太陽的黑子周期(11年)和頻繁的閃焰、日冕物質拋射在太陽圈內造成的幹擾,產生了太空氣候。伴隨太陽自轉而轉動的磁場在行星際物質中所產生的太陽圈電流片,是太陽系內最大的結構。

地球的磁場從與太陽風的互動中保護著地球大氣層。水星和金星則沒有磁場,太陽風使它們的大氣層逐漸流失至太空中。 太陽風和地球磁場互動作用產生的極光,可以在接近地球的磁極(如南極與北極)的附近看見。

所有的內行星所有的內行星

宇宙線是來自太陽系外的,太陽圈屏障著太陽系,行星的磁場也為行星自身提供了一些保護。宇宙線在星際物質內的密度和太陽磁場周期的強度變動有關,因此宇宙線在太陽系內的變動幅度究竟是多少,仍然是未知的。

行星際物質至少在在兩個盤狀區域內聚集成宇宙塵。第一個區域是黃道塵雲,位于內太陽系,並且是黃道光的起因。它們可能是小行星帶內的天體和行星相互撞擊所產生的。第二個區域大約伸展在10-40天文單位的範圍內,可能是柯伊伯帶內的天體在相似的互相撞擊下產生的。

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,主要是由矽酸鹽和金屬組成的。這個區域擠在靠近太陽的範圍內,半徑還比木星與土星之間的距離還短。

內行星 四顆內行星或是類地行星的特點是高密度、由岩石構成、隻有少量或沒有衛星,也沒有環系統。它們由高熔點的礦物,像是矽酸鹽類的礦物,組成表面固體的地殼和半流質的地幔,以及鐵、鎳構成的金屬核心所組成。四顆中的三顆(金星、地球、和火星)有實質的大氣層,全部都有撞擊坑和地質構造的表面特征(地塹和火山等)。內行星容易和比地球更接近太陽的內側行星(水星和金星)混淆。行星運行在一個平面,朝著一個方向。

類地行星

水星(Mercury)(不是♀,應該是☿)(0.4 天文單位)是最靠近太陽,也是最小的行星(0.055地球質量)。它沒有天然的衛星,僅知的地質特征除了撞擊坑外,隻有大概是在早期歷史與收縮期間產生的皺折山脊。 水星,包括被太陽風轟擊出的氣體原子,隻有微不足道的大氣。截至2013年,尚無法解釋相對來說相當巨大的鐵質核心和薄薄的地幔。假說包括巨大的沖擊剝離了它的外殼,還有年輕時期的太陽能抑製了外殼的成長。

金星(Venus)(不是♂,應該是♀)(0.7 天文單位)的體積尺寸與地球相似(0.86地球質量),也和地球一樣有厚厚的矽酸鹽地幔包圍著核心,還有濃厚的大氣層和內部地質活動的證據。但是,它的大氣密度比地球高90倍而且非常幹燥,也沒有天然的衛星。它是顆炙熱的行星,表面的溫度超過400°C,很可能是大氣層中有大量的溫室氣體造成的。沒有明確的證據顯示金星的地質活動仍在進行中,但是沒有磁場保護的大氣應該會被耗盡,因此認為金星的大氣是經由火山的爆發獲得補充。

地球(Earth)(⊕)(1 天文單位)是內行星中最大且密度最高的,也是唯一地質活動仍在持續進行中並擁有生命的行星(至今科學家還沒有探索到其他來自太空的生物)。它也擁有類地行星中獨一無二的水圈和被觀察到的板塊結構。地球的大氣也于其他的行星完全不同,被存活在這兒的生物改造成含有21%的自由氧氣。它隻有一顆衛星,即月球;月球也是類地行星中唯一的大衛星。地球公轉(太陽)一圈約365天,自轉一圈約1天。(太陽並不是總是直射赤道,因為地球圍繞太陽旋轉時,稍稍有些傾斜。)

火星(Mars)(♂)(1.5 天文單位)比地球和金星小(0.17地球質量),隻有以二氧化碳為主的稀薄大氣,它的表面,例如奧林匹斯山有密集與巨大的火山,水手號峽谷有深邃的地塹,顯示不久前仍有劇烈的地質活動。火星有兩顆天然的小衛星,戴摩斯和福伯斯,可能是被捕獲的小行星。

小行星帶

小行星是太陽系小天體中最主要的成員,主要由岩石與不易揮發的物質組成。

小行星的主帶和特洛伊小行星小行星的主帶和特洛伊小行星

主要的小行星帶位于火星和木星軌道之間,距離太陽2.3至3.3 天文單位,它們被認為是在太陽系形成的過程中,受到木星引力擾動而未能聚合的殘餘物質。

小行星的尺度從大至數百公裏、小至微米的都有。除了最大的谷神星之外,所有的小行星都被歸類為太陽系小天體,但是有幾顆小行星,像是灶神星、健神星,如果能被證實已經達到流體靜力平衡的狀態,可能會被重分類為矮行星

小行星帶擁有數萬顆,可能多達數百萬顆,直徑在一公裏以上的小天體。盡管如此,小行星帶的總質量仍然不可能達到地球質量的千分之一。小行星主帶的成員依然是稀稀落落的,所以至今還沒有太空船在穿越時發生意外。

直徑在10至10.4 米的小天體稱為流星體

谷神星(Ceres)(2.77 天文單位)是主帶中最大的天體,也是主帶中唯一的矮行星。它的直徑接近1000公裏,因此自身的引力已足以使它成為球體。它在19世紀初被發現時,被認為是一顆行星,在1850年代因為有更多的小天體被發現才重新分類為小行星;在2006年,又再度重分類為矮行星。

小行星族

在主帶中的小行星可以依據軌道元素劃分成幾個小行星群和小行星族。小行星衛星是圍繞著較大的小行星運轉的小天體,它們的認定不如繞著行星的衛星那樣明確,因為有些衛星幾乎和被繞的母體一樣大。

在主帶中也有彗星,它們可能是地球上水的主要來源。

特洛依小行星的位置在木星的 L4或L5點(在行星軌道前方和後方的不穩定引力平衡點),不過“特洛依”這個名稱也被用在其他行星或衛星軌道上位于拉格朗日點上的小天體。 希耳達族是軌道周期與木星2:3共振的小行星族,當木星繞太陽公轉二圈時,這群小行星會繞太陽公轉三圈。

內太陽系也包含許多“淘氣”的小行星與塵粒,其中有許多都會穿越內行星的軌道。

中太陽系

太陽系的中部地區是氣體巨星和它們有如行星大小尺度衛星的家,許多短周期彗星,包括半人馬群也在這個區域內。此區沒有傳統的名稱,偶爾也會被歸入“外太陽系”,雖然外太陽系通常是指海王星以外的區域。在這一區域的固體,主要的成分是“冰”(水、和甲烷),不同于以岩石為主的內太陽系。

外行星

在外側的四顆行星,也稱為類木行星,囊括了環繞太陽99%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。有些天文學家認為它們該另成一類,稱為“天王星族”或是“冰巨星”。這四顆氣體巨星都有行星環,但是隻有土星的環可以輕松的從地球上觀察。“外行星”這個名稱容易與“外側行星”混淆,後者實際是指在地球軌道外面的行星,除了外行星外還有火星。

類木行星

所有的外行星所有的外行星

木星(Jupiter)(♃)(5.2 天文單位),主要由氫和氦組成,質量是地球的318倍,也是其他行星質量總合的2.5倍。木星的豐沛內熱在它的大氣層造成一些近似永久性的特征,例如雲帶和大紅斑。木星已經被發現的衛星有63顆,最大的四顆,甘尼米德、卡利斯多、埃歐、和歐羅巴,顯示出類似類地行星的特征,像是火山作用和內部的熱量。甘尼米德比水星還要大,是太陽系內最大的衛星。

土星(Saturn)(不是♃,而是♄)(9.5 天文單位),因為有明顯的環系統而著名,它與木星非常相似,例如大氣層的結構。土星不是很大,質量隻有地球的95倍,它有60顆已知的衛星,泰坦和恩塞拉都斯,擁有巨大的冰火山,顯示出地質活動的標志。泰坦比水星大,而且是太陽系中唯一實際擁有大氣層的衛星。

天王星(Uranus)(♅,符號有幾種,此為其中之一)(19.2 天文單位),是最輕的外行星,質量是地球的14倍。它的自轉軸對黃道傾斜達到90度,因此是橫躺著繞著太陽公轉,在行星中非常獨特。在氣體巨星中,它的核心溫度最低,隻輻射非常少的熱量進入太空中。天王星已知的衛星有27顆,最大的幾顆是泰坦尼亞、歐貝隆、烏姆柏裏厄爾、艾瑞爾、和米蘭達。

海王星(Neptune)(♆,同上天王星,此為其中之一)(30 天文單位)雖然看起來比天王星小,但密度較高使質量仍有地球的17倍。他雖然輻射出較多的熱量,但遠不及木星和土星多。海王星已知有13顆衛星,最大的崔頓仍有活躍的地質活動,有著噴發液態氮的間歇泉,它也是太陽系內唯一逆行的大衛星。在海王星的軌道上有一些1:1軌道共振的小行星,組成海王星特洛伊群。

彗星歸屬于太陽系小天體,通常直徑隻有幾公裏,主要由具揮發性的冰組成。 它們的軌道具有高離心率,近日點一般都在內行星軌道的內側,而遠日點在冥王星之外。當一顆彗星進入內太陽系後,與太陽的接近會導致她冰冷表面的物質升華和電離,產生彗發和拖曳出由氣體和塵粒組成、肉眼就可以看見的彗尾

短周期彗星是軌道周期短于200年的彗星,長周期彗星的軌周期可以長達數千年。短周期彗星,像是哈雷彗星,被認為是來自柯伊伯帶;長周期彗星,像海爾·波普彗星,則被認為起源于奧爾特雲。有許多群的彗星,像是克魯茲族彗星,可能源自一個崩潰的母體。有些彗星有著雙曲線軌道,則可能來自太陽系外,但要精確的測量這些軌道是很困難的。 揮發性物質被太陽的熱驅散後的彗星經常會被歸類為小行星。

半人馬群是散布在9至30天文單位的範圍內,也就是軌道在木星和海王星之間,類似彗星以冰為主的天體。半人馬群已知的最大天體是10199 Chariklo,直徑在200至250 公裏。第一個被發現的是2060 Chiron,因為在接近太陽時如同彗星般的產生彗發,被歸類為彗星。有些天文學家將半人馬族歸類為柯伊伯帶內部的離散天體,而視為是外部離散盤的延續。

外海王星區

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。這片區域似乎是太陽系小天體的世界(最大的直徑不到地球的五分之一,質量則遠小于月球),主要由岩石和冰組成。

柯伊伯帶,最初的形式,被認為是由與小行星大小相似,但主要是由冰組成的碎片與殘骸構成的環帶,擴散在距離太陽30至500天文單位之處。這個區域被認為是短周期彗星——像是哈雷彗星——的來源。它主要由太陽系小天體組成,但是許多柯伊伯帶中最大的天體,例如創神星伐樓拿、2003 EL61、2005 FY9和厄耳枯斯等,可能都會被歸類為矮行星。估計柯伊伯帶內直徑大于50 公裏的天體會超過100000顆,但總質量可能隻有地球質量的十分之一甚至隻有百分之一。許多柯伊伯帶的天體都有兩顆以上的衛星,而且多數的軌道都不在黃道平面上。

柯伊伯帶大致上可以分成共振帶和傳統的帶兩部分,共振帶是由與海王星軌道有共振關系的天體組成的(當海王星公轉太陽三圈就繞太陽二圈,或海王星公轉兩圈時隻繞一圈),其實海王星本身也算是共振帶中的一員。傳統的成員則是不與海王星共振,散布在39.4至47.7天文單位範圍內的天體。傳統的柯伊伯帶天體以最初被發現的三顆之一的1992 QB1為名,被分類為類QB1天體。

冥王星(Pluto)(♇,同上,此為其中之一)和卡戎(Charon)目前還不能確定卡戎是否應被歸類為當前認為的衛星還是屬于矮行星,因為冥王星和卡戎互繞軌道的質心不在任何一者的表面之下,形成了冥王星-卡戎雙星系統。另外兩顆很小的衛星尼克斯(Nix)與許德拉(Hydra),則繞著冥王星和卡戎公轉。

冥王星和已知的三顆衛星冥王星和已知的三顆衛星

冥王星在共振帶上,與海王星有著3:2的共振(冥王星繞太陽公轉二圈時,海王星公轉三圈)。柯伊伯帶中有著這種軌道的天體統稱為類冥天體

離散盤與柯伊伯帶是重疊的,但是向外延伸至更遠的空間。離散盤內的天體應該是在太陽系形成的早期過程中,因為海王星向外遷徙造成的引力擾動才被從柯伊伯帶拋入反復不定的軌道中。多數黃道離散天體的近日點都在柯伊伯帶內,但遠日點可以遠至150天文單位;軌道對黃道面也有很大的傾斜角度,甚至有垂直于黃道面的。有些天文學家認為黃道離散天體應該是柯伊伯帶的另一部分,並且應該稱為"柯伊伯帶離散天體"。

鬩神星(136199 Eris)(平均距離68 天文單位),又名齊娜,是已知最大的黃道離散天體。該矮行星距離太陽140億公裏,此外,它還有一顆衛星。從而引發了行星的辯論,在發現時候有人聲稱是太陽系第十大行星,但是隨後冥王星落敗成為了矮行星,經過激烈爭論後,天文學家最後投票將太陽系行星減為8個,並將冥王星歸為“矮行星”,此類別還包括厄裏斯和小行星谷神星。

美國加州技術研究所的科學家2003年在太陽系的邊緣發現了這顆行星,編號為2003UB313,暫時命名為齊娜,直到2005年7月29日才向外界公布這個發現。據悉,各國天文學家于2006年8月24日的國際天文學聯合會大會上否認其為大行星

據介紹,齊娜的半徑約1490英裏,較太陽系邊緣的矮行星冥王星還要大77英裏。而齊娜距離太陽90億英裏,這個距離大約是冥王星和太陽間距離的三倍,也就是大約97.6個天文單位,一個天文單位指的太陽與地球之間的距離。齊娜繞行太陽一周,得花560年。

這個星體呈圓形,最大可能是冥王星的兩倍。他估計新發現的這顆星星的直徑估計有2100英裏,是冥王星的1.5倍。

這個星體與太陽系統的主平面保持著45度的夾角,大部分其它行星的軌道都在這個主平面裏。布朗說,這就是它一直沒有被發現的原因。

最遠的區域

太陽系于何處結束,以及星際介質開始的位置沒有明確定義的界線,因為這需要由太陽風和太陽引力兩者來決定。太陽風能影響到星際介質的距離大約是冥王星距離的四倍,但是太陽的洛希球,也就是太陽引力所能及的範圍,應該是這個距離的千倍以上。

日球層頂

太陽圈可以分為兩個區域,太陽風傳遞的最大距離大約在95天文單位,也就是冥王星軌道的三倍之處。此處是終端震波的邊緣,也就是太陽風和星際介質相互碰撞與沖激之處。太陽風在此處減速、凝聚並且變得更加紛亂,形成一個巨大的卵形結構,也就是所謂的日鞘,面板和表現得像是彗尾,在朝向恆星風的方向向外繼續延伸約40天文單位,但是反方向的尾端則延伸數倍于此距離。太陽圈的外緣是日球層頂,此處是太陽風最後的終止之處,外面即是恆星際空間。

太陽圈外緣的形狀和形式很可能受到與星際物質相互作用的流體動力學的影響,同時也受到在南端佔優勢的太陽磁場的影響;例如,它形狀在北半球比南半球多擴展了9個天文單位(大約15億公裏)。在日球層頂之外,在大約230天文單位處,存在著弓激波,它是當太陽在銀河系中穿行時產生的。

還沒有太空船飛越到日球層頂之外,所以還不能確知星際空間的環境條件。而太陽圈如何保護在宇宙射線下的太陽系,我們所知甚少。為此,人們已經開始提出能夠飛越太陽圈的任務。

奧爾特雲

是一個假設包圍著太陽系的球體雲團,布滿著不少不活躍的彗星,距離太陽約50000至100000個天文單位,差不多等于一光年,即太陽與比鄰星(Proxima)距離的四分一。

理論上的奧爾特雲有數以兆計的冰冷天體和巨大的質量,在大約5000天文單位,最遠可達10000天文單位的距離上包圍著太陽系,被認為是長周期彗星的來源。它們被認為是經由外行星的引力作用從內太陽系被拋至該處的彗星。奧爾特雲(Oort Cloud)的物體運動得非常緩慢,並且可以受到一些不常見的情況的影響,像是碰撞、或是經過天體的引力作用、或是星系潮汐。

塞德娜和內奧爾特雲

塞德娜(Sedna)是顆巨大、紅化的類冥天體,近日點在76 天文單位,遠日點在928 天文單位,12050年才能完成一周的巨大、高橢率的軌道。米高·布朗在2003年發現這個天體,因為它的近日點太遙遠,以致不可能受到海王星遷徙的影響,所以認為它不是離散盤或柯伊伯帶的成員。他和其他的天文學家認為它屬于一個新的分類,同屬于這新族群的還有近日點在45天文單位,遠日點在415天文單位,軌道周期3420年的2000 CR105,和近日點在21天文單位,遠日點在1000 天文單位,軌道周期12705年的(87269)2000 OO67。布朗命名這個族群為"內奧爾特雲",雖然它遠離太陽但仍較近,可能是經由相似的過程形成的。塞德娜的形狀已經被確認,非常像一顆矮行星。

疆界

我們的太陽系仍然有許多未知數。考量鄰近的恆星,估計太陽的引力可以控製2光年(125,000天文單位)的範圍。奧爾特雲向外延伸的程度,大概不會超過50000天文單位。盡管發現的塞德娜,範圍在柯伊伯帶和奧爾特雲之間,仍然有數萬天文單位半徑的區域是未曾被探測的。水星和太陽之間的區域也仍在持續的研究中。在太陽系的未知地區仍可能有所發現。目前,地球的位置還是第三,是一個妙不可言的位置。

矮行星

被確認的矮行星有五個:谷神星(Ceres)、冥王星(Pluto)、鬩神星(Eris)、鳥神星(Makemake)、妊神星(Haumea)。

星系關聯

太陽系位于一個被稱為銀河系(直徑100,000光年,擁有約二千億顆恆星的棒旋星系)的星系內。我們的太陽位居銀河外圍的一條旋渦臂上,稱為獵戶臂或在地臂。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公裏/秒,因此環繞銀河公轉一圈需要2億2千5百萬至2億5千萬年,這個公轉周期稱為銀河年。 太陽系在銀河中的位置是地球上能發展出生命的一個很重要的因素,它的軌道非常接近圓形,並且和旋臂保持大致相同的速度,這意味著它相對旋臂是幾乎不動的。因為旋臂遠離了有潛在危險的超新星密集區域,使得地球長期處在穩定的環境之中得以發展出生命。太陽系也遠離了銀河系恆星擁擠群聚的中心,接近中心之處,鄰近恆星強大的引力對奧爾特雲產生的擾動會將大量的彗星送入內太陽系,導致與地球的碰撞而危害到在發展中的生命。銀河中心強烈的輻射線也會幹擾到復雜的生命發展。即使在太陽系所在的位置,有些科學家也認為在35000年前曾經穿越過超新星爆炸所拋射出來的碎屑,朝向太陽而來的有強烈的輻射線,以及小如塵埃大至類似彗星的各種天體,曾經危及到地球上的生命。

太陽系在銀河系中的位置太陽系在銀河系中的位置

太陽向點(apex)是太陽在星際空間中運動所對著的方向,靠近武仙座接近明亮的織女星的方向上。

鄰近的區域

太陽系所在的位置是銀河系中恆星疏疏落落,被稱為本星際雲的區域。這是一個形狀像沙漏,氣體密集而恆星稀少,直徑大約300光年的星際介質,稱為本星系泡的區域。這個氣泡充滿的高溫等離子,被認為是由最近的一些超新星爆炸產生的。 在距離太陽10光年(94.6萬億公裏)內隻有少數幾顆的恆星,最靠近的是距離4.3光年的三合星半人馬座α。半人馬座α的A與B是靠得很近且與太陽相似的恆星,而C(也稱為半人馬座比鄰星)是一顆小的紅矮星,以0.2光年的距離環繞著這一對雙星。接下來是距離6光年遠的巴納德星、7.8光年的沃夫359、8.3光年的拉蘭德21185。在10光年的距離內最大的恆星是距離8.6光年的一顆藍巨星——天狼星,它質量約為太陽2倍,有一顆白矮星(天狼B星)繞著其公轉。在10光年範圍內,還有距離8.7光年,由兩顆紅矮星組成的鯨魚座UV;和距離9.7光年,孤零零的紅矮星羅斯154。與太陽相似且最接近我們的單獨恆星是距離11.9光年的鯨魚座τ,質量約為太陽的80%,但光度隻有60%。

發現探測

數千年以來直到17世紀的人類,除了少數幾個例外,都不相信太陽系的存在。地球不僅被認為是固定在宇宙的中心不動的,並且絕對與在虛無飄渺的天空中穿越的對象或神祇是完全不同的。當哥白尼與前輩們,像是印度的數學與天文學家Aryabhata和希臘哲學家亞裏斯塔克斯(Aristarchus),以太陽為中心重新安排宇宙的結構時,仍是在17世紀最前瞻性的概念,經由伽利略、開普勒和牛頓等的帶領下,才逐漸接受地球不僅會移動,還繞著太陽公轉的事實;行星由和支配地球一樣的物理定律支配著,有著和地球一樣的物質與世俗現象:火山口、天氣、地質、季節和極冠。

最靠近地球的五顆行星,水星、金星、火星、木星和土星,是天空中最明亮的五顆天體,在古希臘被稱為行星,意思是漫遊者,已經被知道會在以恆星為背景的天球上移動,這就是這個名詞的由來。

望遠鏡的觀測

太陽系的第一次探測是由望遠鏡開啓的,始于天文學家首度開始繪製這些因光度暗淡而肉眼看不見的天體之際。

伽利略是第一位發現太陽系天體細節的天文學家。他發現月球的火山口,太陽的表面有黑子,木星有4顆衛星環繞著。惠更斯追隨著伽利略的發現,發現土星的衛星泰坦和土星環的形狀。後繼的卡西尼發現了4顆土星的衛星,還有土星環的卡西尼縫、木星的大紅斑。

1705年,愛德蒙·哈雷認識到在1682年出現的彗星,實際上是每隔75-76年就會重復出現的一顆彗星,稱為哈雷彗星。這是除了行星之外的天體會圍繞太陽公轉的第一個證據。

1781年,威廉·赫歇爾在觀察一顆它認為的新彗星時,在金牛座發現了聯星。事實上,它的軌道顯示是一顆行星,天王星,這是第一顆被發現的行星。

1801年,朱塞普·皮亞齊發現谷神星,這是位于火星和木星軌道之間的一個小世界,而一開始他被當成一顆行星。然而,接踵而來的發現使在這個區域內的小天體多達數以萬計,導致他們被重新歸類為小行星。

到了1846年,天王星軌道的誤差導致許多人懷疑是不是有另一顆大行星在遠處對他施力。埃班·勒維耶的計算最終導致了海王星的發現。在1859年,因為水星軌道近日點有一些牛頓力學無法解釋的微小運動(“水星近日點進動”),因而有人假設有一顆水內行星祝融星(中文常譯為“火神星”)存在;但這一運動最終被證明可以用廣義相對論來解釋,但某些天文學家仍未放棄對“水內行星”的探尋。

為解釋外行星軌道明顯的偏差,帕西瓦爾·羅威爾認為在其外必然還有一顆行星存在,並稱之為X行星。在他過世後,它的羅威爾天文台繼續搜尋的工作,終于在1930年由湯博發現了冥王星。但是,冥王星是如此的小,實在不足以影響行星的軌道,因此它的發現純屬巧合。就像谷神星,他最初也被當作行星,但是在鄰近的區域內發現了許多大小相近的天體,因此在2006年冥王星被國際天文學聯會重新分類為矮行星。

在1992年,夏威夷大學的天文學家大衛·朱維特麻省理工學院的珍妮·盧發現1992 QB1,被證明是一個冰冷的、類似小行星帶的新族群,也就是現在所知的柯伊伯帶,冥王星和卡戎都被是其中的成員。

米高·布朗、乍德·特魯希略大衛·拉比諾維茨在2005年宣布發現的鬩神星是比冥王星大的離散盤上天體,是在海王星之後繞行太陽的最大天體。

太空船的觀測

自從進入太空時代,許多的探測都是各國的太空機構所組織和執行的無人太空船探測任務。

太陽系內所有的行星都已經被由地球發射的太空船探訪,進行了不同程度的各種研究。雖然都是無人的任務,人類還是能觀看到所有行星表面近距離的照片,在有登入艇的情況下,還進行了對土壤和大氣的一些實驗。

第一個進入太空的人造天體是前蘇聯在1957年發射的史潑尼克一號,成功的環繞地球一年之久。美國在1959年發射的先驅者6號,是第一個從太空中送回影像的人造衛星

第一個成功的飛越過太陽系內其他天體的是月球1號,在1959年飛越了月球。最初是打算撞擊月球的,但卻錯過了目標成為第一個環繞太陽的人造物體。水手2號是第一個環繞其他行星的人造物體,在1962年繞行金星。第一顆成功環繞火星的是1964年的水手4號。直到1974年才有水手10號前往水星。

探測外行星的第一艘太空船是先驅者10號,在1973年飛越木星。在1979年,先驅者11號成為第一艘拜訪土星的太空船。旅行者計畫在1977年先後發射了兩艘太空船進行外行星的大巡航,在1979年探訪了木星,1980和1981年先後訪視了土星。旅行者2號繼續在1986年接近天王星和在1989年接近海王星。 旅行者太空船已經遠離海王星軌道外,在發現和研究終端震波、日鞘和日球層頂的路徑上繼續前進。依據NASA的資料,兩艘旅行者太空船已經在距離太陽大約93天文單位處接觸到終端震波。

還沒有太空船曾經造訪過柯伊伯帶天體。而在2006年1月19日發射的新視野號將成為第一艘探測這個區域的人造太空船。這艘無人太空船預計在2015年飛越冥王星。如果這被證明是可行的,任務將會擴大以繼續觀察一些柯伊伯帶的其他天體。

在1966年,月球成為除了地球之外第一個有人造衛星繞行的太陽系天體(月球10號),然後是火星在1971年(水手9號),金星在1975年(金星9號),木星在1995年(伽利略號,也在1991年首先飛掠過小Gaspra),愛神星在2000年(會合-舒梅克號),和土星在2004年(卡西尼號-惠更斯號)。信使號太空船正在前往水星的途中,預計在2011年開始第一次繞行水星的軌道;同一時間,黎明號太空船將設定軌道在2011年環繞灶神星,並在2015年探索谷神星。

第一個在太陽系其它天體登入的計畫是前蘇聯在1959年都登入月球的月球2號。從此以後,抵達越來越遙遠的行星,在1966年計畫登入或撞擊金星(金星3號),1971年到火星(火星3號),但直到1976年才有維京1號成功登入火星,2001年登入愛神星(會合-舒梅克號),和2005年登入土星的衛星泰坦(惠更斯號)。伽利略太空船也在1995年拋下一個探測器進入木星的大氣層;由于木星沒有固體的表面,這個探測器在下降的過程中被逐漸增高的溫度和壓力摧毀掉。

載人探測

尤裏·加加林,于1961年4月12日搭乘東方一號升空。第一個在地球之外的天體上漫步的是尼爾·阿姆斯特朗,它是在1969年的太陽神11號任務中,于7月21日在月球上完成的。美國的太空梭是唯一能夠重復使用的太空船,並已完成許多次的任務。在軌道上的第一個太空站是NASA的“太空實驗室”,可以有多位乘員,在1973年至1974年間成功的同時乘載著三位太空人。第一個真正能讓人類在太空中生活的是前蘇聯的和平號空間站,從1989年至1999年在軌道上持續運作了將近十年。它在2001年退役,後繼的國際空間站也從那時繼續維系人類在太空中的生活。在2004年,太空船1號成為在私人的基金資助下第一個進入次軌道的太空船。同年,美國前總統喬治·布希宣布太空探測的遠景規劃:替換老舊的太空梭、重返月球、甚至載人前往火星。

研究其他

研究太陽系

對太陽系的長期研究,分化出了這樣幾門學科:

畫家筆下的HD69830行星系畫家筆下的HD69830行星系

太陽系化學空間化學的一個重要分科,研究太陽系諸天體的化學組成(包括物質來源、元素與同位素豐度)和物理-化學性質以及年代學和化學演化問題。太陽系化學與太陽系起源有密切關系。

太陽系物理學:研究太陽系的行星、衛星、小行星、彗星、流星以及行星際物質的物理特徵、化學組成和宇宙環境的學科。

太陽系內的引力定律:太陽系內各天體之間引力相互作用所遵循的規律。

太陽系穩定性問題天體演化學天體力學的基本問題之一。

其他行星系

雖然學者同意另外還有其他和太陽系相似的天體系統,但直到1992年才發現別的行星系。至今已發現幾百個行星系,但是詳細材料還是很少。這些行星系的發現是依靠多普勒效應,通過觀測恆星光譜的周期性變化,分析恆星運動速度的變化情況,並據此推斷是否有行星存在,並且可以計算行星的質量和軌道。套用這項技術隻能發現木星級的大行星,像地球大小的行星就找不到了。

此外,關于類似太陽系的天體系統的研究的另一個目的是探索其他星球上是否也存在著生命。

提丟斯

提丟斯—波得定則(Titius—Bode law),簡稱“波得定律”,是關于太陽系中行星軌道的一個簡單的幾何學規則。 它是在1766年德國的一位中學教師戴維·提丟斯(Johann Daniel Titius,1729~1796)發現的。後來被柏林天文台的台長波得(Johann Elert Bode)歸納成了一個經驗公式來表示。

行星同太陽平均距離的經驗定律。1766年﹐德國人提丟斯提出,取一數列0、3、6、12、24、48、96、192……,然後將每個數加上4,除以10,就可以近似地得到以天文單位表示的各個行星同太陽的平均距離。1772年,德國天文學家波得進一步研究了這個問題,發表了這個定則,因而得名為提丟斯—波得定則,有時簡稱提丟斯定則或波得定則。這個定則可以表述為:從離太陽由近到遠計算,對應于第n 個行星(對水星而言,n不是取為1,而是-∞),其同太陽的距離a =0.4+0.3×2^(n-2天文單位

天體

公式推得值(天文單位)

實測值(天文單位)

差距(天文單位)

水星

0.4

0.39

0.01

金星

0.7

0.72

0.02

地球

1

1

0

火星

1.6

1.52

0.08

小行星帶

2.8

2.9

0.1

木星

5.2

5.203

0.003

土星

10

9.54

0.46

天王星

19.6

19.18

0.42

海王星

38.8

30.06

8.74

冥王星

77.2

39.44

37.76

註:冥王星于2006年8月被降級為矮行星,九大行星修訂為八大行星。

八大行星

行星列表

國際命名

中文名稱

發現日期

分類

衛星

行星環

備註

Mercury

水星

類地行星

0

0

 

Venus

金星

類地行星

0

0

最亮的行星

Earth

地球

類地行星

1

0

最大的類地行星

Mars

火星

類地行星

2

0

 

Jupiter

木星

類木行星

66

3

最大的行星

Saturn

土星

類木行星

62

13

有最寬的行星環

Uranus

天王星

1781年3月13日

類木行星

27

13

 

Neptune

海王星

1846年9月23日

類木行星

13

5

 

水星

平均日距 57910000 km(0.38 AU)

直徑 4878 km

質量 3.30e23 kg

密度 5.43 gm/cm

重力 0.376 G

公轉 87.97 地球日

自轉 58.65 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,因為可觀測的時間都集中在清晨太陽出來的前幾分鍾,和夕陽落下後的幾分鍾,時間不容易掌握,而且,在背景亮度尚高的情況下,要去找一顆比月亮大不了多少的水星,實在不是件輕松的事。水星是最靠近太陽的行星,所以它運行的速度比其他行星都快,每秒的速度接近48公裏,並且不到88天就公轉太陽一周。水星非常小,是由岩石構成的,表面布滿被流星撞擊而形成的環形山和坑洞,另外有平滑,稀疏的坑洞平原。水星表面另外還有山脊,這是行星在40億年前核心逐漸冷卻與收縮所形成的,因此表面起伏不平。水星自轉的速度非常緩慢,自轉一周將近59個地球日,所以水星的一個太陽日(從日出到另一個日出)差不多要176個地球日—相當于水星一年88日的兩倍長。水星的表面溫度很懸殊, 向陽面高達攝氏430度,陰暗面則在攝氏零下170 度。當黑夜降臨時,由于水星幾乎沒有大氣層,溫度下降很快。大氣成分包括由太陽風所捕捉到的微量氦和氫,或許還有一點其他的氣體。

水星時間換算

水星一全天有4224個小時,近6個月

水星一全年有88天 , 近3個月

水星自轉一周有1416個小時,近2個月

金星

平均日距 108200000 km(0.72 AU)

金星金星

直徑 12103.6 km

質量 4.869e24 kg

密度 5.24 gm/cm

重力 0.903 G

公轉 224.7地球日

自轉 243 地球日

金星是太陽系第二顆行星,全天最亮的行星就是金星,通常是在清晨或傍晚才看得到,最亮時的亮度可超過 -4,有如一盞掛在山邊的路燈,一般的望遠鏡即可觀測,常可看到如月球的盈虧現象。在古代的西方世界,金星代表著美麗的女神金星是一顆岩石構成的行星,也是距離太陽第二近的行星。金星在繞太陽公轉的同時也緩慢的反方向自轉,因此使它成為太陽系中自轉周期最長的行星,大約需243個地球日。

金星比地球稍微小一點,內部構造或許也類似。金星是除了太陽與月球外,天空中最亮的天體,這是因為它的大氣層能強烈的反射陽光。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。厚的雲層內含有硫酸的小滴,並由風以每小時接近360公 裏的速度吹向行星各處。雖然金星需要243個地球日才能自轉一周,但高速的風隻需4個地球日就把雲吹得環繞行星一圈。高溫、酸雲和極高的大氣壓力,(大約是地球表面的90倍),顯示金星的環境惡劣。

地球

平均日距 149600000 km(1 AU)

地球地球

直徑 12756.3 km

質量 5.965e24 kg

密度 5.52 gm/cm

重力 1 G(9.8 m/s2)

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傑作?地球是太陽系第三顆行星,有一衛星稱為月亮,地球大氣層的保護及距離太陽位置的適當,是生命起源的重要條件。

地球是距離太陽第三遠的行星,也是直徑最大和比重最大的岩石行星,同時也是唯一 己知有生命存在的行星。地球內部的岩石和金屬顯示它是一顆典型的板塊組成,由于板塊推擠,因此交界處會發生地震和火山等活動。地球的大氣層和同一張保護層,它能阻擋來自太陽有害人體的輻射,並防止流星撞擊行星表面,除此之外,還能積存足 夠的熱,防止氣溫急遽下降。地球表面有百分之七十為水所包圍,其他行星的表面都未發現這類液態形式的水。地球有一個天然衛星——月球,它的表面布滿了大大小小的環形山,月球大得足以把這兩個天體視為一個雙行星系統。

火星

平均日距 227940000 km(1.52 AU)

直徑 6794 km

質量 6.4219e23 kg

密度 3.94 gm/cm

重力 0.38 G

公轉 686.98 地球日

自轉 1.026 地球日

火星是太陽系第四個行星,在晴朗的夜空裏,代表戰神的火星閃著火色的光芒,吸引著古今千萬人的視線。十萬年前有一顆來自火星的岩石墜落于地球的南極區,冰封。人們在此隕石裏發現了,可能是生命所留下的痕跡化石,這化石是三十億年前在火星上形成的,科學家正積極的研究,並探測這顆表面充滿神秘河道及火山的星球,火星上曾經有生命嗎?

火星即常所說的紅色行星,火星是太陽系中第三小的行星直徑約為地球的二分之一,體積約為地球的十分之一,表面的重力約地球的三分之一強。火星的大氣層比地球稀薄,隻有地球大氣層的百分之一,主要成分是二氧化碳。同時還有少量的雲層和晨霧。由于大氣層很稀薄,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℃。

火星的北半球有許多由凝固的火山熔岩所形成的大平原,南半球有許多環形山與大的撞擊盆地,另外還有幾個大的、己熄滅的火山,例如奧林帕斯山,寬600公裏,還有許多峽谷和分岔的河床。峽谷是 地殼移動所 造成的而河床一般認為是己乾涸的河流形成的。在火星上高緯度的地方,冬天時由于溫度太低,大氣中的二氧化碳會凍結,而在五十公裏高的地方形成雲,到了春天便消失。夏天時由于日照強烈,地面溫度很高,地面附近的大氣 因受熱而產生強勁的上升氣流。這個股氣流會將地面的灰塵往上卷,在空中吸收陽光的熱而進一步提高大氣的溫度,使上升的速度增快,因此火星上常可看到大規模的暴石砂。

火星上最大的火山-------奧林柏斯山,高出地面24公裏,幾乎是地球上最高山珠穆朗瑪峰(約8844米)3倍,同時也是太陽系最高的山。

木星

平均日距 778330000 km(5.20 AU)

木星木星

直徑 142984 km

質量 1.900e27 kg

密度 1.31 gm/cm

重力 2.34 G

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,位于火星與土星之間,用一般的天文望遠鏡(60mm 72倍)即可看到它表面的條紋及四顆明亮的衛星,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。木星可能有個小的石質核心 ,四周是由金屬氫(液態氫,性質如同金屬)所構成的內地幔。內地幔的外面是由液愈氫和氦所構成的 外地幔,它們融合成氣態的大氣層。木星的快速自轉使大氣層中的雲形成帶狀與區層 穩定的亂流形成白與紅斑等特別的雲,這兩種都是巨大的風暴。最有名的雲是一個稱為大紅斑的風暴,它由一個比地球寬三倍, 升起于高雲之上約七公裏的旋渦圓 柱狀雲所構成。

木星有一個薄、暗的主環,裏面有個由朝向行星延伸的微粒所形成稀薄光環。截至2013年,己知有66個衛星。四個最大的衛星(稱為伽利略木衛)是甘尼八德、卡利斯、埃歐和歐羅巴。甘尼八德與卡利斯多表面有許多坑洞,或許還有冰。歐羅巴表面表滑, 並覆著冰,或許還有水。埃歐表面有許多發亮的紅色、橘色和黃色的斑點。這些顏色來自于活火山的硫磺物質,由噴出表面高達數百公裏的絨毛狀熔岩所造成的。

土星

平均日距 142940萬 km(9.54 AU)

土星是太陽系第六顆行星土星是太陽系第六顆行星

直徑 120536 km(equatorial)

質量 5.688e26 kg

密度 0.69 gm/cm

重力 1.16G

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。

土星的環平面與土星公轉面不在同一個平面上,故當土星公轉至某一位置時,土星的環平面剛好與我們的視線平行,我們在地球上便無法看到此一土星環,因為土星環實在太薄了,我們無法從側面看到,另外,當土星環與陽光平行時,因環平面沒有受光,故我們也無法看到。

土星是從太陽算起的第六顆行星,也是一個幾乎和木星一樣大的氣體巨星,赤道直徑約120500公裏。土星可能有一個岩石與冰構成的小核心,周圍是金屬氫(液態氫,性質如同金屬)構成的內地函。在內地函的外面是是由液態氫構成的外地函、融合成為氣態的大氣層。

土星的雲層形成帶狀與區層,頗似木星,但由于外層的雲薄而顯得較模糊。風暴和漩渦發生在雲中,看起來為呈紅或白色橢圓。

土星有一個極薄但卻很寬的環狀系統,雖然厚不到一公裏,卻從行星表面朝外延伸約420000公裏。主環包括數千條狹窄的細環, 由小微粒和大到數公尺寬的冰塊所構成。土星已發現62顆衛星,其中有些在光環內運行, 這會施加重力,影響到環的形狀。有趣的是,衛星中的7顆為共內軌道,與別的衛星分享同一個軌道。天文學家相信這些共用軌道的衛星為來自同一衛星,但後來碎裂的衛星。

天王星

平均日距 287099萬 km(19.218 AU)

直徑 51120 km(equatorial)

質量 8.686e25 kg

密度 1.28 gm/cm

重力 1.15G

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,人類並不知道它也有如土星一樣美麗的環,天王星是人類用肉眼所能看到的最遠的一顆行星,但是,如果你沒有受過專業的訓練的話,是很難在眾星裏尋到的。天王星(Uranus)的最大特徵是自轉的傾斜度很大。一般行星的自轉軸與其公轉面都很接近垂共直,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。因此, 太陽有時整天都照在北極上,而這時的南半球就全天黑暗。天王星表面發出帶有白色的藍綠光彩,因此推測它的大氣可能含有很多甲烷。而天王星的直徑約為地球的四倍,質量約十四倍,但密度卻不及地球的四分之一,這是因為天王星與其他木星型行星一樣,它們都是以氫、氦等氣體為主要成分形成的。

九條細環天王星的赤道上空也有九條環,這九條環合起來的寬度約十萬公裏,大約為土星環三分之一寬。天王星的環之構造及成分與土星及木星的環大不相同,土星環是由幾千條環夾著很狹窄的空隙形成的,而天王星的九條環卻彼此都隔得很遠。九條環中內側的八條寬約十幾公裏,最外側的一條則寬達一百公裏以上。

海王星

平均日距 450400萬 km(30.06 AU)

直徑 49528 km(equatorial)

質量 1.0247e26 kg

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雲,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。海王星亦有如土星的環,隻是此環比天王星更細小 。

各行星特征各行星特征

由冰粒形成的木星環及土星環看起來非常明亮,但天王星竹環是由碳粒石或岩石粒形成的,所以非常暗淡,海王星是離太陽最遠的行星,平均距離分別為45億公裏。海王星是一個巨大的氣體行星,有小的石質核心,周圍由液態與氣態的混合體所組成。大氣層內的雲有顯著的特微,其中最明顯的是大黑斑,如地球般寬,還有小黑斑與速克達。大、小黑斑都是巨大的風暴,以每小時2000公裏的速度吹遍整個行星。速克達是範圍很廣的卷雲。海王星有四個稀薄的環和8顆衛星。崔頓是海王星最大的衛星,也是太陽系中,最冷的星體, 溫度在攝氏零下235度。有別于太陽系中大部分的衛星,崔頓是以海王星自轉的反方向來繞其母行星運行。

海王星的四個又窄且暗細環,這環被造成原因是由微小的隕石猛烈的撞擊海王星的衛星所造成灰塵微粒而形成。

資料表

太陽與八大行星資料表(順序以距離太陽由近而遠排列)

衛星數截至2006年5月,距離與軌道半徑以1天文單位(AU)為單位。

項目

赤道半徑

偏率

赤道重力

體積

質量

比重

軌道半徑

軌道傾角

赤道傾角

公轉周期

自轉周期

已知衛星

單位/比值

km

地球比值

地球比值

地球比值

地球比值

地球比值

地球天/年

地球天

 

太陽

696000

0.00

28.01

1304000

333400

1.44

--

--

7.25

2.26*10^8年

25.38天/37.01天

--

水星

2440

0.00

0.38

0.056

0.055

5.43

0.387

7.005

~0

88天

59天

0

金星

6052

0.00

0.91

0.857

0.815

5.24

0.723

3.395

177.4

225天

243天

0

地球

6378

0.003

1.00

1.00

1.000

5.52

1.000

0.000

23.44

365天

24h

1

火星

3397

0.005

0.38

0.151

0.107

3.93

1.523

1.850

25.19

687天

24h37m

2

木星

71492

0.065

2.48

1321

317.832

1.33

5.202

1.303

3.08

11.86年

9h50m

63

土星

60268

0.107

0.94

755

95.16

0.69

9.554

2.489

26.7

29.46年

10h4m

60

天王星

25559

0.023

0.89

63

14.54

1.27

19.22

0.773

97.9

84.01年

24h

27

海王星

24764

0.017

1.11

58

17.15

1.64

30.11

1.770

27.8

164.82年

16h06m

13

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