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| 行星 |
行星行星,又称惑星,是自身不发光的,环绕着恒星的天体。一般来说行星需要具有一定的质量,行星的质量要足够的大,以至于它的形状大约是圆球状,质量不够的被成为小行星。但請注意,科學界至今並沒有對行星作出一個科學上的定義。隨著一些具有冥王星大小的天體被發現,「行星」一詞的科學定義似乎更形逼切。歷史上,行星的名字来自于它们的位置在天空中不固定,就好像它们在行走一般。太阳系内的肉眼可见的5颗行星水星、金星、火星、木星和土星早在史前就已经被人类发现了。后来人类了解到,地球本身也是一颗行星。望远镜被发明后,人类又发现了天王星、海王星和冥王星。20世纪末人类在外星系统中也发现了行星,现在已有近百颗太阳系外的行星被确定。
太陽系以內的行星
太阳系内的行星可以這樣劃分:类地行星(又称“岩质行星”)——即水星、金星、地球和火星,表面是岩石固体;類木行星(又称“氣體行星”或“气体巨行星”)——即木星、土星、天王星和海王星,主要由氢和氦等气体构成。此外还有冥王星。因冥王星的构成可能更加近似部分稱為柯伊伯帶天體的小行星,故此被獨立歸類。其实,冥王星是由石块和冰组成的行星。
其它恒星系的行星
太陽系外行星 (Extrasolar planet) 是環繞其他恆星公轉的行星,長久以來,人們認為其他恆星和太陽一樣,均有行星環繞其恆星公轉,但一直未能證實。直至1995年,飛馬座51被證實以來,至今已有百多個太陽系外行星被發現。這些發現增加了對外星人存在與否的問題提出了支持的觀點。
現時在其他恆星發現的行星大多是類似木星的氣體行星,有的質量甚至比木星還要大。質量較小的行星有脈衝星 PSR 1257+12 的三顆與類地行星相若的天體,以及位於天壇座μ星的一顆有14個地球質量的行星。
也有一種行星,沒有圍繞特定的恆星公轉,它們像是宇宙的流浪客,稱為星際行星(Interstellar planet)。現時人們並沒有發現任何此類行星,只能靠使用電腦模擬來推測。
現時人類的科技僅能偵測質量較大、公轉週期較短的行星。但隨著科技的進步,更強的望遠鏡得以建造,在未來可望能發現更多質量較小及公轉週期較長的行星。
外行星是指以下的天體:
- 在太陽系小行星帶以外的大型行星,包括木星、土星、天王星、海王星及冥王星。
category:行星
als:Planet
ja:惑星
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th:ดาวเคราะห์
zh-min-nan:He̍k-chheⁿ
恒星
恒星是指宇宙中靠核聚变产生的能量而自身能发热发光的星体。过去天文学家以为恒星的位置是永恒不变的,以此为名。但事实上。恒星也会按照一定的轨迹,围绕着其所属的星系的中心而旋转。恒星是宇宙中最基本的成员。
除了太阳外,最接近地球的恒星是半人馬座比鄰星(Proxima Centauri).它有40万亿(4后加12个零所表示的数字)公里远.它放出的光须4.2年才能到达地球.
天文学家推断在已知的宇宙当中大概有7 x 1022颗星星.这是70 000 000 000 000 000 000 000。
很多恆星的岁数在10亿年和100亿年之间.有些甚至接近137亿岁,宇宙被推断的大概岁数.它们的大小由细小的中子星(比一个城市还要小)到像北极星一样的超紅巨星(supergiant,比太阳的直径大1000倍,大约是16亿公里)。
恆星並不是平均分佈在宇宙之中,多數的恆星會受彼此的引力影響,形成聚星(multiple stars)系統,如雙星(binary stars)、三合星(triple stars)、甚至形成星團(clusters),及星系(galaxies)等由數以億計的恆星組成的恆星集團。
恆星的誕生
星系鷹星雲,是其中一個恆星誕生地。圖片由哈勃太空望遠鏡攝得。]]
天文學家相信恆星是由分子雲(molecular cloud)內誕生,當分子雲受到外來干擾,例如附近有星系誕生或超新星爆炸所做成的衝擊,令分子雲某些區域被壓縮,形成密度較高的區域,在萬有引力的作用下,這些密度較高的區域開始收縮。
隨著這些區域慢慢收縮,最終會形成一個球體,這個球體稱為原恆星(Protostar),其外圍會被由塵埃和氣體所形成的吸積盤所包圍。
原恆星並不是恆星,因為其核心溫度並不足以產生核聚變。假苦原恆星的質量足夠大,其核心溫度會慢慢增高,最後引發核聚變產生能量,發出的熱力會將外圍的氣體驅散,這時一顆新的恆星便誕生了,並進入主序星(Main-Sequence)的階段。
恆星的演化
參看: 恒星的演化
從主序星階開始,恆星核心的溫度與壓力足夠產生氫融合,不斷將氫原子合成氦原子,產生能量。核聚變所產生的輻射壓力抵銷了重力,這時恆星進入了穩定狀態,恆星的一生有90%的時間在這個狀態下度過。
恆星的質量越大,燃料的消耗越快,故此恆星的壽命就越短。
質量
質量小的恆星(小於0.4倍太陽質量)
質量非常小的恆星(稱之為紅矮星,red dwarf),如半人馬座比鄰星(Proxima Centauri),它們的燃料會消耗得很慢,壽命可維持二三千億年。當它們到達生命的盡頭,它們會慢慢收縮使溫度上升,成為白矮星(white dwarf),再持續冷卻及變暗而成為黑矮星(black dwarf)。
質量與太陽相約的恆星(0.4倍至4倍太陽質量)
黑矮星
大部分恆星,當核心的氫燃料耗盡之後,核心周圍會堆滿核融合留下的氦氣,能量產生的速度放慢至不足以抗衡重力,氦核心開始收縮並釋放熱能。
當核心的溫度足夠高的時候,鄰近核心的氫外殼會被燃燒,產生核聚變,令外殼膨脹。同時,隨著外殼膨脹,外殼因表面面積增加而冷卻,成為核心溫度高,表面非常巨大但溫度低的紅巨星 red giant。例如太陽將於50億年後膨脹成一顆紅巨星,將水星與金星吞噬。
質量比較大的恆星,核心的溫度可以將氦燃點,合成更重的元素(如氧和碳)。這些核聚變的過程並不太穩定,令恆星產生脈動,吹出恆星風,將外殼拋開,又或者核心的溫度無法再合成更重的元素,成為行星狀星雲。
失去外殼的核心會冷卻下來並開始變暗,成為白矮星,並持續冷卻及變暗而成為黑矮星。
質量大的恆星(大於4倍太陽質量)
質量大的恆星,在氫燃料耗盡之後,不但能將氦合成氧,將核心的氧轉化為碳,其核心溫度甚至高得足以將碳合成更重的元素例如矽,直至合成鐵。
由於核心產生高熱,恆星的外殼會膨脹得比紅巨星更大,成為超紅巨星。
當鐵被合成後,恆星便無法將鐵合成至更重元素來產生能量,因為這個過程反過來是需要能量的。由於沒有能量產生,核心將會因引力而塌縮,密度亦越來越高,核心的質子與電子在巨大壓力下結合成中子,並產生中子簡併壓力抗衡核心的進一步收縮,形成非常堅硬的核心。
中子簡併壓力
但在同一時間,核心外圍的物質仍然在急劇塌縮,並與堅硬的核心相撞,產生強大的衝擊波,將恆星的外殼於短時間內炸毀,稱為II形超新星。在這一瞬間,比鐵更重的元素會在此時合成,爆炸所產生的光度有時比整個星系所有恆星光度的總和更光。
超新星爆炸後,恆星可有三種不同的結局:
如果爆炸後殘餘的核心的質量少於太陽質量的1.4倍,核心會演化為白矮星。
爆炸後殘餘的核心,假如其質量介乎太陽質量的1.4至3倍,中子簡併壓力便能抗衡恆星的收縮,形成穩定的中子星。
但當殘餘核心的質量大於太陽質量的三倍,中子簡併壓力也無法抗衡恆星的收縮,並且再沒有任何力量可以阻止恆星的塌縮,形成黑洞。
名称
每一颗恒星我们都要给它取一个名字,才能够便于研究和识别。中国古代命名恒星或是以他所在天区命名,例如天关星、北河二等;或是根椐神话传说命名,例如织女星、天狼星等;或是根据二十八宿命名,例如心宿二等。
1603年,德国业余天文学家拜尔建议将每个星座中的恒星按照从亮到暗的顺序,以该星座的名称加上一个希腊字母顺序表示。例如猎户座α(参宿四)、猎户座β(参宿七)。如果某个星座的恒星数目超过24个希腊字母,则在星座名称后面加上阿拉伯数字表示。
恆星的分類
根據维恩位移定律 Wien's Displacement law,恆星的顏色與光度有直接的關係。所以天文學家可以由恆星的光譜 light spectrum 得知恆星的性質。
故此,天文學家自19世纪便開始根據恆星光譜的吸收線 absorbion line,以光譜類型 spectral type 將恆星分類。天体物理学就是从这里出来的。
現時最流行之恆星分類方法為 Morgan-Keenan spectral classification (M-K system),由溫度最高的 O 型開始,順序以 B, A, F, G, K, M,將各恆星分類,而每一類型會再細分為0-9,如太陽的光譜類型為G2。
天文學界有句著名的英語口訣可幫助記憶這些譜型次序: "Oh! Be A Fine Girl, Kiss Me!(Right Now Smart)(另一版本是改 "girl" 為 "guy")。
其後,由於有更多新型的恆星被發現,新的光譜類型如 W 型,L 型, R 型, N 型等相繼被加上。
參看光譜類型
參看赫羅圖 H-R diagram
相關條目
- 恒星列表
- 最亮恒星列表
- 最接近恒星列表
- 變星
参看
- 赫羅圖
- 深空天体
- 光譜類型
- 恆星光譜
- 恒星天文学
外部連結
- [http://www.lcsd.gov.hk/CE/Museum/Space/EducationResource/Universe/framed_c/index.html]香港大學物理系自學天文課程"宇宙的本質"之講義(中繁)
Category:恒星天文学
Category:天体
ja:恒星
ko:항성
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th:ดาวฤกษ์
质量质量通常也是衡量产品或工作的优劣程度的标准。此時的「質量」在台灣及香港通常會被稱為--。
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质量是指物体中所包含的物质的量。以牛顿第二定律所表现出的质量称为惯性质量,以万有引力定律所表现出的质量称为引力质量。这两种质量实际上在可测精度内相等,但目前尚无理论把两者统一起来。
根据狭义相对论,对于运动状态不发生变化的物体而言,质量是一个常量,不因高度、纬度等外界情况而改变。同时,对于低速宏观物体而言,速度的少量改变对质量几乎不发生影响,但对于高速(接近光速)宏观物体而言,速度的少量改变对质量则有较大影响。
在日常生活中,我们普遍认为“有质量”的物体,即宏观物体,实际上是静止质量非零的物体。但要指出的是,这里的“静止”是指物体的相对静止,而不包括物体内部的情况。在微观世界,有很多静止质量为零的存在,如光子,即只有运动时才有质量,换句话说,这个世界上不存在静止的光子(实际上,低于光速也是不可能的),而其质量就等于宏观上测定的能量。
质量的国际标准基准单位是千克。其他国际单位是克、吨、毫克、微克等。
在中国旧时用的斤、两、钱是作为重量单位而不是质量单位。西方的磅、盎司、克拉等也一样。
质量和重量不同,重量是物体受引力作用后所受重力的度量,在不同地区、星球会发生变化。
Category:物理量
Category:经典力学
ja:質量
ko:질량
ms:Jisim
simple:Mass
th:มวล
小行星小行星是太阳系内类似行星环绕太阳运动,但体积和质量比行星小得多的天体。
至今为止在太阳系内一共已经发现了约22万颗小行星,但这可能仅是所有小行星中的一小部分,只有少数这些小行星的直径大于100千米。到1990年代为止最大的小行星是谷神星,但近年在柯伊伯带内发现的一些小行星的直径比谷神星要大,比如2000年发现的伐楼拿(Varuna)的直径为900千米,2002年发现的夸欧尔(Quaoar)直径为1280千米,2004年发现的2004 DW的直径甚至达1800千米。2003年发现的塞德娜(小行星90377)位于柯伊伯带以外,其直径约为1500千米。
根据估计,小行星的数目大概可能会有50万。
小行星研究的历史
1760年有人猜测太阳系内的行星离太阳的距离构成一个简单的数字系列。按这个系列在火星和木星之间有一个空隙,这两颗行星之间也应该有一颗行星。18世纪末有许多人开始寻找这颗未被发现的行星。著名的提丢斯-波得定则就是其中一例。当时欧洲的天文学家们组织了世界上第一次国际性的科研项目,在哥达天文台的领导下全天被分为24个区,欧洲的天文学家们系统地在这24个区内搜索这颗被称为“幽灵”的行星。但这个项目没有任何成果。
1801年1月1日晚上,朱塞普·皮亚齐在西西里岛上巴勒莫的天文台内在金牛座里发现了一颗在星图上找不到的星。皮亚齐本人并没有参加寻找“幽灵”的项目,但他听说了这个项目,他怀疑他找到了“幽灵”,因此他在此后数日内继续观察这颗星。他将他的发现报告给哥达天文台,但一开始他称他找到了一颗彗星。此后皮亚齐生病了,无法继续他的观察。而他的发现报告用了很长时间才到达哥达,此时那颗星已经向太阳方向运动,无法再被找到了。
高斯此时发明了一种计算行星和彗星轨道的方法,用这种方法只需要几个位置点就可以计算出一颗天体的轨道。高斯读了皮亚齐的发现后就将这颗天体的位置计算出来送往哥达。海因里希·威尔海姆·奥伯斯于1801年12月31日晚重新发现了这颗星。后来它获得了谷神星这个名字。1802年奥伯斯又发现了另一颗天体,他将它命名为智神星。1803年婚神星,1807年灶神星被发现。一直到1847年第五颗小行星义神星才被发现,但此后许多小行星被很快地发现了。到1890年为止已有约300颗已知的小行星了。
1890年摄影术进入天文学,为天文学的发展给予了巨大的推动。此前要发现一颗小行星天文学家必须长时间记录每颗可疑的星的位置,比较它们与周围星位置之间的变化。但在摄影底片上一颗相对于恒星运动的小行星在底片上拉出一条线,很容易就可以被确定。而且随着底片的感光度的增强它们很快就比人眼要灵敏,即使比较暗的小行星也可以被发现。摄影术的引入使得被发现的小行星的数量增长巨大。1990年电荷藕合元件摄影的技术被引入,加上计算机分析电子摄影的技术的完善使得更多的小行星在很短的时间里被发现。今天已知的小行星的数量约达22万。
一颗小行星的轨道被确定后,天文学家可以根据对它的亮度和反照率的分析来估计它的大小。为了分析一颗小行星的反照率一般天文学家既使用可见光也使用红外线的测量。但这个方法还是比较不可靠的,因为每颗小行星的表面结构和成分都可能不同,因此对反照率的分析的错误往往比较大。
比较精确的数据可以使用雷达观测来取得。天文学家使用射电望远镜作为高功率的发生器向小行星投射强无线电波。通过测量反射波到达的速度可以计算出小行星的距离。对其它数据(衍射数据)的分析可以推导出小行星的形状和大小。此外,觀測小行星掩星也可以比較精確地推算小行星的大小。
现在也已经有一系列非载人宇宙飞船在一些小行星的附近对它们进行过研究:
- 1991年伽利略号在它飞往木星的路程上飞过小行星951,1993年飞过小行星243。
- NEAR号于1997年飞过小行星253并于2001年在小行星433登陆。
- 1999年深空1号在26千米远处飞掠小行星9969。
- 2002年星尘号在3300千米远处飞掠小行星5535。
小行星的命名
在天文界一颗小行星的名字由两个部分组成:前面的一部分是一个数字,后面的一部分是一个名字。每颗被证实的小行星首先获得一个序号,发现者可以为这颗小行星建议一个名字。这个名字要由国际天文协会批准才被正式采纳,原因是因为小行星的命名有一定的常规。因此有些小行星没有名字,尤其是在序数在上万的小行星中有不少没有名字。假如一颗小行星的轨道可以足够精确地被确定后,那么它的发现就被证实了。此前它还没有正式的名字,但有一个暂时名字,这个名字由它的发现年数和两个字母组成,比如2004 DW。
第一颗小行星是皮亚齐于1801年在西西里岛上发现的,他给这颗星起名为谷神·费迪南星。前一部分是以西西里岛的保护神谷神命名的,后一部分是以那波利国王费迪南四世命名的。但国际学者们对此不满意,因此将第二部分去掉了。因此第一颗小行星的正式名称是小行星1号谷神星。
此后发现的小行星都是按这个传统以罗马或希腊的神来命名的,比如智神星、义神星、灶神星等等。
但随着越来越多的小行星被发现,最后古典神的名字都用光了。因此后来的小行星以发现者的夫人的名字、历史人物或其他重要人物、城市、童话人物名字或其它神话里的神来命名。比如小行星216是按埃及女王克利奥帕特拉七世命名的,小行星719阿尔伯特是按阿尔伯特·爱因斯坦命名的,小行星17744是按女演员茱迪·福斯特命名的,小行星1773是按格林童话中的一个侏儒命名的,等等。
第一顆以台灣人名字命名的是1979年發現的小行星2240的「蔡氏小行星」,作為推崇圓山天文台長蔡章獻對天象觀測的貢獻。其他以著名華人命名的小行星,有文學家之星如「巴金星」、「金庸星」,有科學家之星如「楊振寧星」、「李政道星」、「田長霖星」、航天英雄「楊利偉星」等。
小行星的来源
一开始天文学家以为小行星是一颗在火星和木星之间的行星破裂而成的,但小行星带内的所有小行星的全部质量比月球的质量还要小。今天天文学家认为小行星是太阳系形成过程中没有形成行星的残留物质。木星在太阳系形成时的质量增长最快,它防止在今天小行星带地区另一颗行星的形成。小行星带地区的小行星的轨道受到木星的干扰,它们不断碰撞和破碎。其它的物质被逐出它们的轨道与其它行星相撞。大的小行星在形成后由于铝的放射性同位素26Al(和可能铁的放射性同位素60Fe)的衰变而变热。重的元素如镍和铁在这种情况下向小行星的内部下沉,轻的元素如硅则上浮。这样一来就造成了小行星内部物质的分离。在此后的碰撞和破裂后所产生的新的小行星的构成因此也不同。有些这些碎片后来落到地球上成为陨石。
小行星的构成
通过光谱分析所得到的数据可以证明小行星的表面组成很不一样。按其光谱的特性小行星被分几类:
- C-小行星:这种小行星占所有小行星的75%,因此是数量最多的小行星。C-小行星的表面含碳,反照率非常低,只有0.05左右。一般认为C-小行星的构成与石陨石的一种,含碳的球粒陨石的构成一样。一般C-小行星多分布于小行星带的外层。
- S-小行星:这种小行星占所有小行星的17%,是数量第二多的小行星。S-小行星一般分布于小行星的内层。S-小行星的反照率比较高,在0.15到0.25之间。它们的构成与普通的球粒陨石类似。这类陨石一般由硅化物组成。
- M-小行星:剩下的小行星中大多数属于这一类。这些小行星可能是过去比较大的小行星的金属核。它们的反照率与S-小行星的类似。它们的构成可能与镍-铁陨石类似。
- E-小行星:这类小行星的表面主要由顽火辉石构成,它们的反照率比较高,一般在0.4以上。它们的构成可能与一类石陨石(顽火辉石球粒陨石)类似。
- V-小行星:这类非常稀有的小行星的组成与S-小行星差不多,唯一的不同是它们含有比较多的辉石。天文学家怀疑这类小行星是从灶神星的上层硅化物中分离出来的。灶神星的表面有一个非常大的环形山,可能在它形成的过程中V-小行星诞生了。地球上偶尔会找到一种十分罕见的石陨石,HED-非球粒陨石,它们的组成可能与V-小行星相似,它们可能也来自灶神星。
- G-小行星:它们可以被看做是C-小行星的一种。它们的光谱非常类似,但在紫外线部分G-小行星有不同的吸收线。
- B-小行星:它们与C-小行星和G-小行星相似,但紫外线的光谱不同。
- F-小行星:也是C-小行星的一种。它们在紫外线部分的光谱不同,而且缺乏水的吸收线。
- P-小行星:这类小行星的反照率非常低,而且其光谱主要在红色部分。它们可能是由含碳的硅化物组成的。它们一般分布在小行星带的极外层。
- D-小行星:这类小行星与P-小行星类似,反照率非常低,光谱偏红。
- R-小行星:这类小行星与V-小行星类似,它们的光谱说明它们含较多的辉石和橄榄石。
- A-小行星:这类小行星含很多橄榄石,它们,主要分布在小行星带的内层。
- T-小行星:这类小行星也分布在小行星带的内层。它们的光谱比较红暗,但与P-小行星和R-小行星不同。
过去人们以为小行星是一整块完整单一的石头,但小行星的密度比石头低,而且它们表面上巨大的环形山说明比较大的小行星的组织比较松散。它们更象由重力组合在一起的巨大的碎石堆。这样松散的物体在大的撞击下不会碎裂,而可以将撞击的能量吸收过来。完整单一的物体在大的撞击下会被冲击波击碎。此外大的小行星的自转速度很慢。假如它们的自转速度高的话,它们可能会被离心力解体。今天天文学家一般认为大于200米的小行星主要是由这样的碎石堆组成的。而部分較小的碎片更成為一些小行星的衛星,例如:小行星87便擁有兩顆衛星。
小行星的轨道
小行星带的小行星
约90%已知的小行星的轨道位于小行星带中。小行星带是一个相当宽的位于火星和木星之间的地带。谷神星、智神星等首先被发现的小行星都是小行星带内的小行星。
火星轨道内的小行星
火星轨道内的小行星总的来说分三群:
- 阿莫尔小行星群:这一类小行星穿越火星轨道并来到地球轨道附近。其代表性的小行星是1898年发现的小行星433,这颗小行星可以到达离地球0.15天文单位的距离。1900年和1931年小行星433来到地球附近时天文学家用这个机会来确定太阳系的大小。1911年发现的小行星719后来又失踪了,一直到2000年它才重新被发现。这个小行星组的命名星小行星1221阿莫尔的轨道位于离太阳1.08到2.76天文单位,这是这个群相当典型的一个轨道。
- 阿波罗小行星群:这个小行星群的小行星的轨道位于火星和地球之间。这个组中一些小行星的轨道的偏心率非常高,它们的近日点一直到达金星轨道内。这个群典型的小行星轨道有1932年发现的小行星1862阿波罗,它的轨道在0.65到2.29天文单位之间。小行星69230在仅1.5月球距离处飞略地球。
- 阿托恩小行星群:这个群的小行星的轨道一般在地球轨道以内。其命名星是1976年发现的小行星2062阿登。有些这个组的小行星的偏心率比较高,它们可能从地球轨道内与地球轨道向交。
这些小行星被统称为越地小行星。近年来对这些小行星的研究被加深,因为它们至少理论上有可能与地球相撞。比较有成绩的项目有林肯近地小行星研究计划(LINEAR)、近地小行星追踪(NEAT)和洛维尔天文台近地天体搜索计划(LONEOS)等。
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在其它行星的轨道上运行的小行星
在其它行星轨道的拉格朗日点上运行的小行星被称为特洛伊小行星。最早被发现的特洛伊小行星是在木星轨道上的小行星,它们中有些在木星前,有些在木星后运行。有代表性的木星特洛伊小行星有小行星588和小行星1172。1990年第一颗火星特洛伊小行星小行星5261被发现,此后还有其它四颗火星特洛伊小行星被发现。
土星和天王星之间的小行星
土星和天王星之间的小行星有一群被称为半人马小行星群的小行星,它们的偏心率都相当大。最早被发现的半人马小行星群的小行星是小行星2060。估计这些小行星是从柯伊伯带中受到其它大行星的引力干扰而落入一个不稳定的轨道中的。
柯伊伯带的小行星
海王星以外的小行星属于柯伊伯带,在这里天文学家们发现了最大的小行星如小行星50000等。
水星轨道内的小行星
參看: 水內小行星
虽然一直有人猜测水星轨道内也有一个小行星群,但至今为止这个猜测未能被证实。
Category:太阳系
Category:外海王星天體
ja:小惑星
ko:소행성
ms:Asteroid
simple:Asteroid
th:ดาวเคราะห์น้อย
zh-min-nan:Sió-he̍k-chheⁿ
金星
金星是太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序排列为第二颗。
概述
金星是天空中最亮的星星,是一颗是类地行星,也是太阳系中唯一一颗没有磁场的行星。在九大行星中金星是最接近圆形的,偏心率也是最小的,仅为0.7%。
以地球为角的顶点分别连结金星和太阳,就会发现这个角度非常小,即使在最大时也只有48.5°,这是因为金星的轨道处于地球轨道的内侧。因此,当我们看到金星的时候,不是在清晨便是在傍晚,并且分别处于天空的东侧和西侧。
中国古人称金星为“太白”或“太白金星”,也称“启明”或“长庚”。古希腊人称为阿佛洛狄特,是希腊神话中爱与美的女神。而在罗马神话中爱与美的女神是维纳斯,因此金星也称做“维纳斯”。金星的天文符号用维纳斯的梳妆镜来表示。
维纳斯
金星同月球一样,也具有周期性的圆缺变化(位相变化),但是由于金星距离地球太远,用肉眼是无法看出来的。关于金星的位相变化,曾经被伽利略作为证明哥白尼的日心说的有力证据。
大气
金星的天空是橙黄色的。金星上也有雷电,曾经记录到的最大一次闪电持续了15分钟。
金星的大气主要由二氧化碳组成,并含有少量的氮气。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。大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行着。如果没有这样的温室效应,温度会比现在下降400°C。在近赤道的低地,金星的表面极限温度可高达500°C。这使得金星的表面温度甚至高于水星,虽然它离太阳的距离要比水星大的两倍,并且得到的阳光只有水星的四分之一(高空的光照强度为2613.9 W/m²,表面为1071.1 W/m²)。尽管金星的自转很慢(金星的“一天”比金星的“一年”还要长,赤道地带的旋转速度只有每小时6.5千米),但是由于热惯性和浓密大气的对流,昼夜温差并不大。大气上层的风只要4天就能绕金星一周来均匀的传递热量。
金星浓厚的云层把大部分的阳光都反射回了太空,所以金星表面接受到的太阳光比较少,大部分的阳光都不能直接到达金星表面。金星热辐射的反射率大约是60%,可见光的反射率就更大。所以说,虽然金星比地球离太阳的距离要近,它表面所得到的光照却比地球少。如果没有温室效应的作用,金星表面的温度就会和地球很接近。人们常常会想当然的认为金星的浓密云层能够吸收更多的热量,事实证明这是非常荒谬的。与此正相反,如果没有这些云层,温度会更高。大气中二氧化碳的大量存在所造成的温室效应才是吸收更多热量的真正原因。
二氧化碳
在云层顶端金星有着每小时350千米的大风,而在表面却是风平浪静,每小时不会超过数千米。然而,考虑到大气的浓密程度,就算是非常缓慢的风也会具有巨大的力量来克服前进的阻力。金星的云层主要是有二氧化硫和硫酸组成,完全覆盖整个金星表面。这让地球上的观测者难以透过这层屏障来观测金星表面。这些云层顶端的温度大约为-45°C。美国航空及太空总署给出的数据表明,金星表面的温度是464°C。云层顶端的温度是金星上最低的,而表面温度却从不低于400°C。
地形地貌
在金星表面的大平原上有两个主要的大陆状高地。北边的高地叫伊师塔地,拥有金星最高的麦克斯韦山脉(大约比喜马拉雅山高出两千米),它是根据詹姆斯·克拉克·麦克斯韦命名的。麦克斯韦山脉包围了拉克西米高原。伊师塔地大约有澳大利亚那么大。南半球有更大的阿芙罗狄蒂地,面积与南美洲相当。这些高地之间有许多广阔的低地,包括有爱塔兰塔平原低地、格纳维尔平原低地以及拉卫尼亚平原低地。除了麦克斯韦山脉外,所有的金星地貌均以现实中的或者神话中的女性命名。由于金星浓厚的大气让流星等天体在到达金星表面之前减速,所以金星上的陨石坑都不超过3.2千米。
大约90%的金星表面是由不久之前才固化的玄武岩熔岩形成,当然也有极少量的陨石坑。这表明金星近来正在经历表面的重新构筑。金星的内部可能与地球是相似的:半径约3000千米的地核和由熔岩构成的地幔组成了金星的绝大部分。来自麦哲伦号的最近的数据表明金星的地壳比起原来所认为的更厚也更坚固。可以据此推测金星没有像地球那样的可移动的板块构造,但是却有大量的有规律的火山喷发遍布金星表面。金星上最古老的特征仅有8亿年历史,大多数地区都相当年轻(但也有数亿年的时间)。最近的发现表明,金星的火山在隔离的地质热点依旧活跃。
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。金星上氘(氢的一种同位素,质量较大,逃逸得较慢)的比例似乎支持这种理论。而氧元素则与地壳中的物质化合,因而在大气中没有氧气。金星表面十分干旱,所以金星上的岩石要比地球上的更坚硬,从而形成了更陡峭的山脉、悬崖峭壁和其它地貌。
另外,根据探测器的探测,发现金星的岩浆里含有水。
其它特征
金星一昼夜为243天,公转周期为225天。金星的缓慢自转是逆行的,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(冥王星和天王星同样是逆行自转的,而且天王星的自转轴是97.86度倾斜的,几乎就是横于轨道面上)。这种现象有可能是很久以前金星与其它小行星相撞而造成的,但是现在还无法证明。除了这种不寻常的逆行自转以外,金星还有一点不寻常。金星的自转周期和和轨道是同步的,这么一来,当两颗行星距离最近时,金星总是以同一个面来面对地球(每5.001个金星日发生一次)。这可能是潮汐锁定(tidal locking)作用的结果--当两颗行星靠得足够近时,潮汐力就会影响金星自转。当然,也有可能仅仅是一种巧合。
卫星史话
人们曾经认为金星有一个卫星,名叫尼斯,以埃及女神塞斯(没有凡人看过她面纱下的脸)命名。它的首次发现是由意大利出生的法国天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼在1672年完成的。天文学家对尼斯的零星观察一直持续到1982年,但是这些观察之后受到了怀疑(实际上是其它昏暗的星体在恰好的时间出现在了恰好的位置上)。所以我们现在认为,金星没有卫星。
人类探索
在太空探测器探测金星以前,有的天文学家认为金星的化学和物理状况和地球类似,在金星上发现生命的可能性比火星还大。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。
参看
- 金星凌日
- 金星曆法
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木星
木星是太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序排列为第五颗。它也是太阳系最大的行星,自转最快的行星。中国古代用它来纪年,因而称为岁星。
在西方称它为朱庇特,是罗马神话中的众神之王,相当于希腊神话中的宙斯。
概述
木星在太阳系的九大行星中体积和质量最大,它有着极其巨大的质量,是其它八大行星总和的2.5倍还多,是地球的318倍,而体积则是地球的1300倍。按照与太阳的距离由近到远排,木星位列第五。同时,木星还是太阳系中自转最快的行星,从望远镜中我们会发现,木星并不是正圆形的,而是两极稍扁,赤道略鼓。木星是天空中第四亮的星星,仅次于太阳、月球和金星(在有的时候,木星会比火星稍暗,但有时却要比金星还要亮)。木星主要由氢气和氦气组成,中心温度估计高达30500℃。
木星表面有一个大红斑,从东到西有40000千米,从北到南有13000千米,面积大约453250000平方千米。对于它是什么目前仍有争论,很多人相信它是一个永不停息的旋风,它的范围可以吞没3个地球。
物理特征
木星是一个巨大的液态行星,最外层是木星的大气。随着深度的增加,氢逐渐转变为液态。在离木星大气云顶一万公里处,液态氢在高压和高温下成为液态金属氢。木星的中央是一个由硅酸盐岩石和铁组成的核,核的质量约是地球质量的10倍。
木星的大气
地球
木星的大气组成中,按分子数量来看,81%是氢气,18%是氦气,按质量则分别是75%和24%。只有约1%左右的其他气体,其中包括甲烷、水蒸气、氨气等。這與太陽系的前身-原始太陽星雲 (Solar Nebula) 的組成相近。同為氣體行星的土星也是類似的組成,但天王星及海王星中的氫和氦就少得多。
由于木星快速的自转,木星的大气显得非常地“焦躁不安”。木星的大气其实是一个复杂多变的天气系统,木星云层的图案每时每刻都在变化。我们在木星表面可以看到大大小小的风暴,其中最著名的风暴是“大红斑”。这是一个朝着顺时针方向旋转的古老风暴,它早在300多年前就被人类發現了,一般認為是17世紀的卡西尼或胡克發現的,也就是说,这个巨大的风暴已经在木星大气层中存在了几百年。大红斑有三个地球那么大,其外围的云系每四到六天即运动一周,风暴中央的云系运动速度稍慢且方向不定。由于木星的大气运动剧烈,致使木星上也有与地球上类似的高空闪电。
木星的光环
光环系统是太阳系巨行星的一个共同特征,主要由细小的石块和雪团等物质组成。和绚烂多姿的土星光环相比,木星的光环则显得黯淡了很多,但也可以分成四圈。木星的光环很难观测到,人类直到1979年旅行者一号飞临木星系的时候才发现木星环的存在。
木星环约有6500公里宽,但厚度不到10公里。由大量尘埃和黑色碎石组成。以7小时一个周期围绕木星旋转。
木星的磁场
木星具有比地球強大得多的磁場,它的磁層向太陽相反方向可延伸達6億5千萬公里,甚至超過土星的軌道!而面向太陽方向也有數百萬公里厚。因此木星的衛星全都位於它的磁層之中,這或許正是造成木衛一表面許多活動的原因。未來的太空旅行者以及航海家與伽利略號的設計者都須注意,木星周遭有許多被其強大磁場捕捉的高能帶電粒子,這種情況就像是地球外的范愛倫輻射帶,不過可強烈得多!人類若沒有防護必難逃一死。伽利略號的大氣探測器在木星環與高層大氣之間新發現一個強幅射帶,比范愛倫輻射帶強10倍左右。令人驚訝的是此帶中有來路不明的高能氦離子。
木星的两极有极光,这似乎是从木卫一上火山喷发出的物质沿着木星的引力线进入木星大气而形成的。
木星的卫星
主要文章:木星的天然卫星
木星是人类迄今为止发现的天然卫星最多的行星,目前已经发现了63颗卫星,俨然一个小型的太阳系:木星系。最早发现木星拥有卫星的是伽利略,1610年1月,他发现了木星的最亮4颗卫星,并被后人命名为伽利略卫星。它们环绕在离木星40~190万千米的轨道带上,由内而外依次为木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。
在以后的几个世纪中,人们又接连发现了12颗较大的卫星,使木星卫星的总数达到了16颗。直到1990年代中期美国伽利略号探测器飞临木星系的时候,又发现了许多以前未被发现的许多天然卫星,使得人类所知的木星系卫星总数达到63个,这个数字随着人类探索太空能力的增强很有可能增加。
惊天一撞——彗木相撞
伽利略号探测器
1994年7月16日-22日,苏梅克-列维9号彗星(Comet Shoemaker-Levy 9)在被木星巨大的起潮力撕成20多个碎片并绕过近日点后,和木星迎头相撞,形成了千年难得且极其壯觀的彗木相撞景观。彗木相撞后产生了相当于20亿颗原子弹爆炸的威力,产生的火球,直径达10公里,温度达到7000多度,产生的光亮在数亿千米外也能拍到,腾起的蘑菇云极为壮观,形成的尘埃云团与地球同样大小,并存在了几个月之久。哈伯太空望遠鏡甚至在近一年之後還觀測得到撞擊的殘跡。
人类探索
- 先驱者号
- 旅行者号
- 伽利略号
- 卡西尼号
相关链接
- [http://photojournal.jpl.nasa.gov/target/Jupiter 木星图片集]
- [http://galileo.jpl.nasa.gov/ 伽利略号]
- [http://ganymede.lamost.org/ 无尽星空]
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土星
土星是太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序排列为第六颗。
概述
土星是一个巨型气体行星,是太阳系中仅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)是以罗马神的农神萨杜恩命名的。中国古代称之为镇星或填星。
物理特性
土星那两极扁平赤道突出的的椭球体形状令人印象深刻;它的赤道直径和两极直径之比相差大约 10% (120,536 公里对 108,728 公里)。这是由于组成它的液体迅速自转的结果。其他的气体行星也是扁平的, 但是没有这么厉害。土星也是太阳系行星里密度最小的, 平均密度为 0.69, 少于水的密度。 然而,这是个平均值; 不管怎么说, 土星的上层大気是稀疏的,而它内核密度比水大。
土星的内部与木星类似, 中心有一个固态核, 之上是液体氢, 再上是一个分子态的氢层。各种不同物质的冰也可以看见。土星有一个非常热的内核,核心温度达到 12000K, 而且它放射到外层空间的能量比它从太阳接受到的能量多. 大部份能量是因为开尔文-亥姆霍兹原理(缓慢的重力压缩)而产生的,但是只是这个还不能充份解释土星的热量制造过程。于是一个补充的想法被提出, 的一部分热量是由于土星的内部深处的不断"消耗"产生的氦元素小液滴不断与较轻的氢相互摩擦而产生的。
土星的大気层外观有一个与木星类似的条纹式样,但土星的条纹非常模糊并且在赤道的附近条纹变得非常宽。土星的云层没被观察直到美国航海家飞行器飞近後。从那时之后,无论如何,以地球为基础的望远镜观察法已经改良为在对面向观察物的观测: 土星有着类似木星的长期椭圆斑和其他特征; 在1990年哈勃太空望远镜 观察到了在土星赤道附近的一大片白云, 这是航海者飞行器靠近土星时和另外一次1994年的观测时所没有看到的, 那次只观测到了较小的风暴。
土星环
土星因为它美丽的行星环而出名, 它也是最早被发现光环的行星。这首先被伽利略在1610年用他自己的望远镜观察到了,但是他不清楚它由什么组成。他写信给托斯卡的大公说"土星不是由一个而是由个三个几乎彼此在一起的而且从不移动也不改变的物质组成。他们排成一列与黄道带平行,而且中央的那个物质(土星本身) 是两侧的物质(实际上环状物的边缘)的大约三倍大。他也把土星说成是有"耳朵" 的.但在1612年时, 由于光环直接对着地球以至于在观察者看起来似乎消失了, 然后在 1613年光环又再一次出现, 这种现象更进一步困扰了伽利略。
环状物的谜没有被解决直到最终在1655年被克理士提安·惠更斯解决,他使用了一个比在伽利略时代能得到强大很多的望远镜。那时的一个神学家里奥·阿拉丢斯, 说那光环可能是耶稣基督复活进入天堂的圣包皮。
1675年乔凡尼·卡西尼发现土星环是由很多之间缝隙很小的多个环组成的; 这些缝隙的最大的一个后来命名为卡西尼裂缝或卡西尼分界線。
现代使用一个质量好的天文望远镜或一双好的双目镜望远镜就可以看见光环是由矽石, 氧化铁和冰这些小似尘埃大如汽车物质组成。主要有二个关于土星环的起源的理论。一个理论, 被Edouard Roche在19世纪提出, 认为光环曾是土星的一个卫星, 后来因为轨道逐渐接近土星而被土星的潮汐力所撕裂。 这个理论的一个变种则认为那些光环是一个土星卫星被巨大的彗星撞击之后形成的. 第二个理论认为光环从来就不是一个卫星的一部份, 而是在土星形成初期的原始星云留下的。 这个理论在今天不被很多人所接受, 因为相对于晚近起源的学说,数百万年的土星光环被认为是不稳定的。
卡西尼缝,来自NASA资料照片 土星环局部,卡西尼分界線清晰可见
光环的黑暗一面
土星的光环有二边, 朝着太阳的和背着太阳的, 它们看起来非常地不同, 虽然从地球看来我们不以为然, 因为从地球上无法仔细观察一个离太阳如此遥远的行星。
美国国家航空航天局的卡西尼—惠更斯号将会很快把土星以我们25年内所从没有见到的方式展现在我们面前——光环的背面。
比较一下来自2004年03月卡西尼号的图象, 和来自先驱者11号的图象:
即将会有展现土星上的光之舞、光环、卫星和他们的阴影的大量不可思议的图片诞生。
土星的探索
土星首先被先驱者11号在1979年所拜访然后接下来的两年里被旅行者1号和旅行者2号拜访。卡西尼—惠更斯号探测器已经到达并开始了解土星和它的卫星土卫六. 在运行一系列复杂的名为SOI(Saturn Orbit Insertion 土星轨道插入)的演习之後, 卡西尼—惠更斯探测器在2004年7月1日进入环绕土星轨道。关于这次任务的细节可以在 [http://saturn.jpl.nasa.gov/ http://saturn.jpl.nasa.gov/] 上找到。计划最新发布的图片在每星期五将发布在 [http://ciclops.lpl.arizona.edu/ http://ciclops.lpl.arizona.edu/]
7月1日
土星的卫星
请参阅土星的卫星
土星有很多的卫星,其中的34个有名字; 它们中"大部分具体情况未知, 因为土星星附近轨道中有许多物体" 。(《自然》卷412,163-166页). 尤其值得注目是 土卫六: 太阳系中唯一拥有稠密大气层的卫星。
土星观测
土星和它的光环能够很好的被观测当它冲日时 (行星与太阳的距角为180° 因此在天空中出现在太阳的另一面.)
太阳
请参阅
- 土星的卫星
外部链接
- [http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2001/15/image/a 土星四季的变化]
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地球
地球是太阳系中行星之一,按离太阳由近及远的次序排列为第三。它是太阳系类地行星中最大的一颗,也是现代科学目前确证目前惟一存在生命的行星。行星年龄估计大约有45亿年(4.5×109)。在行星形成後不久,即捕获其惟一的天然卫星-月球。地球上惟一的智慧生物是人类。
环中交叉十字是為地球的天文符号。十字的两画分别代表子午线和赤道;另一种画法则把十字放在环形的上方(Unicode:⊕或♁)。
地球概论特征
圈层结构
参见主要条目:地球地质概况
结构
如同其他的类地行星,地球内部从外向内分别为矽质地壳、高度粘滞状地幔、以及一个外层为非粘滞液态内部为固态的地核。地核液体部份导电质的对流使得地球产生了微弱的地磁场。
地球内部的金属质不断的通过火山和大洋裂缝涌出地表(参见海底膨胀條目)。組成地壳大部分的岩石年龄都不超过1亿(1×108)年;目前已知的最古老的地壳年龄大约有44亿(4.4×109)年历史[http://spaceflightnow.com/news/n0101/14earthwater/]。
总体来说,地球大部分的质量是由下列元素组成:
-
参见地球内部重力分布。
内部
地球内部温度高达5270K。行星内部的热量来自于其形成之初的"吸积"(参见重力结合能)。这之後的热量来自于类似铀钍和钾这类放射性元素的衰变。从地球内部到达地表的热量只有地表接收太阳能量的1/20000。
地球内部分为:
- 0-60 千米 - 岩石圈
- 0-30/35 千米 - 地壳
- 30/35-2900 千米 - 地幔
- 100-700 千米 - 软流层
- 2900-5100 km - 地核外核
- 5100-~6375 km - 地核内核
地核
地球的平均密度为5515kg/m3,是太阳系中密度较大的行星。但地球表面物质的密度只有大约3000kg/m3,所以一般认为地核处存在高密度物质-在地球形成早期,大约45亿(4.5×109)年前,地球几乎是由熔化的金属组成的,这就导致了地球中心处发生高密度物质聚集,低密度物质移向地表的过程(参见行星分异作用)。地核大部分是由铁所组成(占80%),其余物质基本上是镍和矽。像铀等高密度元素要么在地球是稀少的,要么就是和轻元素相结合存在于地壳中(参见:长英矿物条目)。
地核位于古登堡界面以内,地核又以利曼界面为界分为两部分:一个半径约1250km的内核,即G层,以及一个在内核外部一直到距地心约3500km的液态外核,即E、F层。F层是地核与地幔的过渡层。
一般的,人们认为地球内核是一个主要由铁和一部分镍组成的固态核心。一个不同的观点则认为内核可能是由单铁结晶组成。包在内核外层的外核一般认为是由液态铁质混和液态镍和其他轻元素组成的。通常,人们相信外核中的对流加上地球的快速自转-通过发电机理论(参见:科里奥利力)-是产生地磁场的原因。固态内核因为温度过高以至于不可能产生一个永磁场(参见:居里点)。但内核仍然可能保存有液态外核产生的磁场。
最近的观测证据显示内核可能要比地球其他部分自转的快一点:一年大约相差2°(Comins DEU-P82).
地幔
从地核外围的古登堡面(约2900公里深处)一直延伸到莫霍界面(约33公里深处)的区域被称作地幔。在地幔底部的压力大约是1.40Matm(140GPa)。那里大部分都是由富含铁和镁的物质所组成。物质的熔点取决于所处之处的圧力。随着进入地幔的深入的增加,受到的压强也逐渐增加,地幔的下部一般认为是固态的,上地幔人们则一般认为是由塑性(半溶化的)物质所构成.上地幔区域物质的粘滞度在1021至1024Pa•s之间,具体数据依据深度而变化[http://www2.uni-jena.de/chemie/geowiss/geodyn/poster2.html].所以上地幔才有可能缓慢地流动。
为什么地球内核是固态、外核是液态、而地幔却是固态/塑性的呢?因为富铁物质的熔点要比纯铁来的高。地核几乎完全是由一大块纯铁所构成,而在地核之外则基本只可能存在富铁物质。所以,地表的铁矿物是固态的;上地幔的含铁物质是半熔化的(因为那里温度高但受到的压力不是非常大);下地幔的含铁物质则是固态(因为那里压力温度都更大);在地核外核的纯铁是液态的,因为纯铁的熔点非常低(尽管那里压力巨大);而内核的固态则是由地球中心无法想象的巨大压力所造成。
地壳
地壳指的是从地面至地下的莫霍界面(平均深度约33km深处)的地下区域。薄的洋底壳是由高密的镁硅酸铁岩(镁铁矿)构成。硅酸镁铁岩是组成大洋盆地的基础材料。比较厚的陆壳是由密度较小的铝硅酸钾钠岩(长英矿物)所构成。地壳与地幔的交界处呈现不同的物理特性:首先,存在一个使地震波传播速率发生改变层称做莫霍洛维奇分界面的物理界线面,一般认为,产生分界面的原因是因为上部构成的岩石包括了斜长石而下部没有长石存在。第二个不同点就是地壳与地幔见存在化学改变-大洋壳深处部分观察到超碱性积累和无磁场的斜方辉橄岩的差别以及大洋壳挤压陆壳产生的蛇绿岩之间的差别.
生物圈
参见主要条目:生命
地球是目前已知的惟一仍然拥有生命存在地方。整个行星的生命形式有时被称为是"生物圈"的一部分。生物圈覆盖大气圈的下层、全部的水圈及岩石圈的上层。生物圈通常据信始于自35亿(3.5×109)年前的进化。生物圈又分为很多不同的生物群系。根据相似的存在范围划分为植物群和动物群。在地面上,生物群落主要是以纬度划分,陆地生物群落在北极圈和南极圈内缺乏相关的植物和动物,大部分活跃的生物群落都在赤道附近。
大气圈
参见主要条目: 地球大气层
地球拥有一个由78%的氮气、 21%的氧气、和1% 的氩气混和微量其他包括二氧化碳和水蒸气组成的厚密大気层。大气层是地球表面和太阳之间的缓冲。地球大气的构成并不稳固,其中成份亦被生物圈所影响。如大气中大量的自由二价氧是地球植物通过太阳能量制造出来的。离开这些植物,氧气将通过燃烧快速与物质重新结合。自由(未化合)的氧元素対地球上的生命意义重大。
地球大气是分层的。主要包括对流层、平流层、中间层、热层和逸散层。所有的层在全球各地并不完全一致并且随着季节而有所改变。
地球大气圈的总质量大约是5.1×1018kg,是地球总质量是0.9ppm。
水圈
参见主要条目:海洋
地球是太阳系中惟一表面含有液态水的行星。水覆盖了地球表面71%的面积(97%是海水3%是淡水[http://earthobservatory.nasa.gov/Library/Water/])。水在五大洋和七大陆都存在。地球的太阳轨道、火山活动、地心引力、温室效应、地磁场以及富含氧气的大气这些因素相结合使得地球成为一颗水之行星。
地球正好出在足够温暖能存在液态水的轨道边缘。离开适当的温室效应,地球上的水将都会冻结为冰。古生物学证据显示如果蓝绿藻(藻青菌)在海洋中出现晚一点,温室效应将不足以维持地球表面液态水的存在,海洋可能在1000万至1亿年间冻结,发生冰川纪事件。
当时在像金星这样的行星上,气态的水破坏了(阻止)太阳的紫外辐射。大气中的氢被吹过的太阳风离子化,其产生的效果虽然缓慢但结果却不可改变。这也是一个金星上为何没有水的假说:离开了氢原子,氧气将与地表物质化合并留存在土壤矿物中。
在地球大气中,还存在一个薄薄的臭氧层。臭氧在平流层吸收了大气中大部分多余的高能紫外辐射,减低了裂化效应。 臭氧只能由大气中大量自由二价氧原子产生,所以臭氧的产生也依赖于生物圈(植物)。地磁场产生的电离层也保护了地球不会受到太阳风的直接袭击。
最後说明的一点是,火山活动也持续的从地球内部释放出水蒸气。地球通过水和碳対地幔和火山中的石灰石消解产生二氧化碳和水蒸气(参见行星筑造学)。据估计,仍存留在地幔中的水的总量是现在海洋中所有水数量的10倍,虽然地幔中的大部分水可能从来不会释放到地表。
地球水界的总质量大约是1.4 ×1021kg,计为地球总质量的0.023%。
行星筑造学
地球的运动
地球沿着贯串北极至南极的一条轴自西向东旋转一周(1个恒星日)需要花时23小时56分4.09秒。这就是为什么在地球上主要天体(大气中的流星和低轨道卫星除外)一日内向西的视运动是15°/小时(即15'/分钟)-即2分钟一个太阳或月亮的视直径的大小。
在惯性参考坐标系中,地轴运动还包括一个缓慢的岁差运动。这个运动的大周期大约是25800年一个循环,每一次小的章动周期是18.6年。对处于参考坐标系中的地球、太阳与月亮对地球的微小吸引在这些运动的影响下造成地球赤道隆起,并形成类椭圆形的扁球。
地球的自转也是有轻微的扰动的。这称为极运动。极运动是准周期性的,所谓的准周期包括一个一年的晃动周期和一个被称为钱德勒摆动的14个月周期。自转速度也会相应改变。这个现象被称为日长改变。
公转
地球公转围绕太阳旋转需要365.2564个平太阳日(即1个恒星年)。地球的公转使得太阳相对其他恒星的视运动大约是1°/日-这就相当于每12小时一个太阳或月亮直径的大小。公转造成的视运动效果与自转造成的正好相反。
地球公转轨道速度是30 km/s,即每7分钟一个地球直径,每4小时一个地月距离。
地球所在的天体系统
地球惟一的天然卫星是月球。其围绕地球旋转一周需要用时一恒星月(27又1/3日)。因此从地球上看来月球的视运动相对太阳大约是12°/日-即每小时一个月球直径,方向同样与自转效果相反。
如果在地球北极进行观测,则地球的公转、月球运行以及地球自转都将是逆时针的。
地球的轨道和轴位面并非是一致的:地轴倾斜与地日平面交角是23.5度(这产生了四季变化);地月平面与地日平面交角大约为5度(否则每月都会发生日蚀)。
地球的Hill大气层(大气影响范围)的半径大约为1.5 G米(93万英里),这个范围足以覆盖惟一自然卫星(月球)的轨道了。
在惯性参考坐标系中,地轴运动还包括一个缓慢的岁差运动。这个运动的大周期大约是25800年一个循环,每一次小的章动周期是18.6年。对处于参考坐标系中的地球、太阳与月亮对地球的微小吸引在这些运动的影响下造成地球赤道隆起,并形成类椭圆形的扁球。
地球的自转也是有轻微的扰动的。这称为极运动。极运动是准周期性的,所谓的准周期包括一个一年的晃动周期和一个被称为钱德勒摆动的14个月周期。自转速度也会相应改变。这个现象被称为日长改变。
参见主要条目:月球
月球是地球的唯一的卫星。
月球或'月亮',是一个固体的类行星卫星,其直径约为地球的1/4.围绕其他行星做轨道运行的天然卫星有时也统称其为为那个行星的"月亮"..
地月之间的重力吸引成就了地球表面的潮汐现象.该力量在月球上产生的效果是潮汐锁定:月球的自转周期与围绕地球的时间一样长.这就导致在地球上总是只能看见月球的一面.
由于月球围绕地球运行,太阳会在月球上照亮不同的区域,这就形成了月相:暗区与亮区被明暗界线所划分.
月球能起到缓和气候以维持生命存在的作用.古生物学证据以及电脑模拟显示在月球引力引起的潮汐作用下,地球的轴倾斜相对稳定下来.离开这种对抗太阳与行星之间引发地球赤道隆起的扭矩稳定,一些理论相信地球旋转轴将会混乱不稳定-就像火星那样.如果地轴自转旋转接近黄道平面,极端剧烈的天气改变将导致全球季节差异剧烈:地球的一极在"夏天"将会直接对着太阳而在"冬天"将会完全背对太阳. 行星科学家的研究结果宣称这将会杀死所有的大型动物和高级植物生命.这仍然是一个有争议的问题,无论如何,对火星—其自转周期与軸傾斜与地球相当,不同在于火星没有大卫星和液态核心—的更多研究,可能能够提供我们人类更多有价值的信息.
地月距离是刚刚好,当从地球上看时,其角大小与太阳相当(太阳大小是月球的400倍,但月球比太阳近400倍).这就使得地球上会发生日蚀现象.如下的图示展现了地月距离以及两者大小比例(单击图象放大):
日蚀
关于月球的起源是未知的,但一个流行的理论假设月球可能是原始地球与一个火星大小的原行星碰撞後产生的结果.这种架设能够解释(许多之一)为什么月球上缺少铁和易挥发元素.参见巨物碰撞理论.
地球实际上已知还拥有一个同轨道小行星:小行星3753(Cruithne).
地理学特征
参见主要条目:地球地理学
地理学中央情报局世界概况中使用的世界地图(大小:2M)]]
地球表面约29.2%是陆地,其余70.8%是水。陆地主要在北半球,目前被分成四个主要大陆:欧亚大陆、非洲大陆、美洲大陆、澳洲大陆和南极大陆,另个还有很多岛屿。大洋则包括太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四个大洋及其附属海域。
地图参考:
时区、坐标
最大地理单位
大洲、大洋
地球上的面积:
- 总计: 5.10072亿km2
- 陆地: 1.4894亿km2
- 水域: 3.61132亿km2
- 注:全球70.8%的表面被水所覆盖,只有29.2%的陆地暴露在外。
陆地边界:
- 全球陆地边界总共250472千米(共享边界只计算一次)。其中的两个国家 | | |