书城童书青少年应该知道的太阳系
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第2章 光明的使者—太阳系学习篇

1.太阳系

太阳系是银河系中非常微小的一部分,太阳系是由太阳、大行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统。根据距离太阳的远近,八大行星依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,其中6颗行星有天然卫星环绕,特别是外侧的行星都是由尘埃和许多小颗粒构成的卫星环绕着。除了地球之外,肉眼可见的行星在我国以五行命名,而在西方则全都以希腊和罗马神话故事中的神命名。3颗矮行星是冥王星、谷神星和阋神星,冥王星是柯伊伯带内最大的天体之一,谷神星是小行星带内最大的天体。

太阳位于太阳系的中心,质量占太阳系总质量的99.86%,主宰着太阳系。木星和土星,是太阳系内最大的两颗行星,占剩余质量的90%以上。

2.太阳系的运转轨道

太阳系内主要天体的轨道,都在地球绕太阳公转的轨道平面(黄道)的附近。行星都非常靠近黄道,而彗星和柯伊伯带天体通常有比较明显的倾斜角度。从北方向下鸟瞰太阳系,所有的行星和绝大部分其他天体,都以逆时针(右旋)方向绕着太阳公转。但也有例外,例如哈雷彗星等。

环绕太阳运动的天体都遵守开普勒行星运动三大定律(“轨道定律”、“面积定律”和“调和定律”):行星绕恒星旋转的轨道为椭圆的,轨道都是以太阳为一个焦点的椭圆,并且越靠近太阳,天体速度越快。行星的轨道接近圆形,但许多彗星、小行星和柯伊伯带天体的轨道则是高度椭圆形的。在这辽阔的空间中,有许多方法可以表示出太阳系中每个轨道的距离。实际上,距离太阳越远的行星或环带,与前一个的距离越远,只有少数例外。

3.太阳系的形成和演化

太阳系的形成至少有46亿年,这一点已被世人公认。然而,关于太阳系的成因,还属探讨中的问题。太阳系由何而来?至今已有50多种不同的学说或假设,就其实质而言,大致可归结为星云说、俘获说和灾变说,下面主要介绍星云说。

星云假说,最早是1755年由康德和1796年由拉普拉斯各自独立提出的。这个理论认为,太阳系是46亿年前在一个巨大的分子云的塌缩中形成的。这个星云原本有数光年(1光年=9.46×1015米)的大小。通过研究古老陨石中的元素发现,只有超新星爆炸(某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸)的心脏部分才能产生这些元素,所以包含太阳的星团必然在超新星残骸的附近。可能是来自超新星爆炸的震波,使邻近太阳附近的星云密度增高,使得重力得以克服内部气体的膨胀压力造成塌缩,因而触发了太阳的诞生。

原太阳星云形成的地区就是日后将形成太阳系的地区,直径估计在7000~20000天文单位(地球与太阳之间的平均距离被称为“天文单位”,主要用于测量太阳系天体间距离的一个长度单位),而质量仅比太阳多一点。当星云开始塌缩时,它的转速加快,内部原子相互碰撞的频率增加。中心区域集中了大部分的质量,温度也比周围的圆盘更热。当重力、气体压力、磁场和自转作用在收缩的星云上时,它开始变得扁平,成为旋转的原行星盘,而直径大约是200天文单位,并且在中心有一个炽热且稠密的原恒星。

1亿年后,在塌缩的星云中心,压力和密度将大到足以使原始太阳的氢开始热融合,使热能足以抵抗重力的收缩能,这时太阳才成为一颗真正的恒星。

在太阳系内侧,因为温度过高,水和甲烷这种易挥发的分子不能凝聚,因此形成的星子相对比较小,仅占有圆盘质量的0.6%,并且主要成分是熔点较高的硅酸盐和金属等化合物。这些石质的天体,最后就成为类地行星。再远一点的星子,受到木星引力的影响,不能凝聚在一起,成为原行星,即现在所见到的小行星带。在更远的距离上,在冻结线外,易挥发的物质也能冻结成固体,就形成了木星和土星这些巨大的气体巨星。天王星和海王星获得的材料较少,并且因为核心主要是冰(氢化物),因此被称为冰巨星。

一旦年轻的太阳开始产生能量,太阳风会将原行星盘中的物质吹入行星际空间,从而结束行星的成长。

根据天文学家的推测,目前的太阳系会维持到太阳离开主序。由于太阳是利用其内部的氢作为燃料,为了能够利用剩余的燃料,太阳会变得越来越热,于是燃烧的速度也越来越快。这就导致太阳不断变亮,变亮速度大约为每11亿年增亮10%。

从现在起再过大约76亿年,太阳的内核将会热得足以使外层氢发生融合,这会导致太阳膨胀到现在半径的260倍,变为一个红巨星。此时,由于体积与表面积的扩大,太阳的总光度增加,表面温度下降,单位面积的光度变暗。

随后,太阳的外层被逐渐抛离,最后裸露出核心成为一颗白矮星—一个极为致密的天体,大小和地球差不多,是原来太阳质量的一半。

世界最大的陨石在哪里?

1976年3月8日,中国吉林地区上空发生了一场罕见的陨石雨。这次陨石雨的规模很大,是世界上已知分布面积最广的陨石雨。在陨石雨降落后,人们共收集到陨石100多块,总重2700多千克。其中最大的一块,是“吉林1号”陨石,重达1700千克,比1948年在美国发现的一颗名为“诺顿”的大陨石还要重692千克,是目前世界上最大和最重的陨石,号称“陨石之王”。