书城科普青少年应知的100个天文学常识
781000000011

第11章 太阳系概述

人类的双眼甚至不能直视太阳很长时间,这令古代人对太阳敬畏有加。埃及人在神庙中用公羊石雕代表太阳,而把他们的国王雕像放在公羊的头下,以示对太阳神的尊敬。古代巴比伦著名的汉谟拉比法典,是在巨大的石碑上雕刻的。在石碑上半段有一幅精致的浮雕,古巴比伦人崇拜的太阳神沙马什,端坐在宝座上,而巴比伦王国的国王汉谟拉比,恭敬地站在它的面前,沙马什正在将一把象征帝王权力标志的权标,授予汉谟拉比。古代印第安人也崇拜太阳神,自称是“太阳的子孙”。而日本人则把它们的天皇视为太阳神的儿子,并在国旗上安放了一轮红日。所有这些都说明太阳对人类生存的重要。即使是到了今天,人们可以通过各种仪器,窥视太阳的各种“隐私”,太阳对人类文明的影响也依然存在,人类仍然崇拜着太阳。

 太阳

在太阳系内,太阳是高高在上的家长,安居于中央,膝下围绕着大大小小的儿女们。在它巨大的引力作用下,成千上万的行星沿着固定的轨道运转着。同时,严厉的“父亲”又有慈爱的一面。太阳慷慨无私地把自己的光和热洒向太阳系的每个成员,促使它们不停地演变。地球上生机勃勃的自然景象,也是由于太阳几十亿年的能量供给的结果。然而在银河系中,太阳却只是普普通通的一个守法公民,它率领太阳系的全部成员绕着银河系的中心运转,环绕一周,2亿5千万年就过去了。

太阳本身,正如伽利略观察的那样,也在不停地自转。伽利略已认识到,太阳绕轴自转一周需要近一个月的时间,而不是地球那样仅用24小时。但是伽利略并不知道,太阳的自转与一个固体球的转动是不同的。太阳是一个气态的球体,各部分转动快慢不一。太阳表面赤道部分转动较快,越向两极越慢,赤道地区自转一周为25天,而两极附近可达35天。

 九大行星

九大行星围绕太阳公转,是太阳系的重要组成部分。根据质量、大小和化学组成不同,可将行星分成三类:

类地行星:它们的体积小,密度大,中心有铁镍核。包括水星、金星、地球和火星。

巨行星:包括木星和土星两颗行星。其特点是体积大,密度小,主要由氢氦等元素组成,是无固体表面的流体行星。

远日行星:包括天王星、海王星和冥王星。它们的体积、密度介于上述两类之间。主要由氢、氦等元素组成。由于表而温度很低,可能大部分处于冰冻状态。

水星、金星在地球轨道之内,故又称为内行星。水星比金星距太阳更近,只有日出以前和日落以后的很短的时间才能看到。金星是易看清和识别的行星,它常常挂在西南方向黄昏的天幕上,有时挂在黎明以前东南方向的天幕上。中国人称之为金星,西方人称之为爱神维纳斯,都是因为它美丽的外表。

金星拥有一个比地球还浓密百倍的大气层,大气中96%是二氧化碳,3%是氮气。这层大气使得金星表面气压高达88个大气压,表面温度达480摄氏度。金星还有一个与众不同的地方:它的自转周期长达243天,而且是自东向西逆转,所以金星上一天相当于地球上117天,并且“太阳从西边出来”。金星是太阳系内惟一逆向自转的大行星。

火星的自转情况与地球相似。自从发现火星有稀薄的大气,许多人坚信火星上有高等生命存在,“火星人”屡次出现在小说中和屏幕上。其实火星的自然条件比地球差得多,大气比地球大气稀薄得多,相当于地球30~40千米处的大气密度,而且95%是二氧化碳,3%是氮,1%~2%是氩,氧还不到0.1%。

木星的内部结构也与众不同:它没有固体外壳,在浓密的大气之下是液态氢组成的海洋。液态氢层厚达14 000千米,大气中的氢占88%,11%是氦。木星背面还发现长达30 000千米的极光,它是除地球以外第二个发现有极光现象的天体。木星是一个发光的行星,它不断辐射红外线和射电波,仅射电部分的辐射能量就达1亿千瓦,它甚至还能发出X射线和高能电子。

土星的显著特征是有一个光环,光环是由直径几厘米至几米的冰块组成的,它们以很快的速度绕土星运转。光环的直径约为27万千米,厚度为10千米。

 卫星

围绕行星运动的天体叫卫星。月球就是地球的卫星,它像一个忠实的卫士一样,既绕着地球运动,又伴随着地球一起绕太阳运动。除了水星和金星之外,太阳系的其他行星周围都有卫星。到目前为止,连月球在内,太阳系中共发现66颗卫星:地球1颗,火星2颗,木星16颗,土星23颗,一天王星15颗,海王星8颗,冥王星1颗。

卫星与行星一样,本身不发射可见光,以其表面反射太阳光而发亮。较大的小行星,如第532号大力神小行星及18号小行星也有卫星。从20世纪50年代起,人类先后发射了一批卫星,称为“人造卫星”。大多为人造地球卫星,也有人造月球卫星和人造行星卫星等。

 小行星

太阳系里较小的天体,一般分布在火星和木星的轨道之间。它们和大行星一样,沿着椭圆轨道绕太阳运行。已发现并正式编号的小行星有3 000多颗,绝大多数小行星的直径都在1千米以下;直径在50千米以上的小行星大约有560颗,其中最大的一颗叫谷神星,直径约10 002千米。直径大于100千米的小行星的形状一般较规则,接近于球形;直径小于100千米的小行星形状不规则,有的为长柱形,有的呈哑铃状。一般认为,小行星的总质量为1 000亿吨,其中谷神星大约占了总质量的一半。

 彗星

彗星是太阳系里一种比较特殊的天体,当它远离太阳时呈现为一个云状小斑点,接近太阳时它会长出尾巴,越靠近太阳,尾巴越大、越长。

在很长时期内,人们对彗星的认识是不正确的,甚至有人认为彗星不是太阳系内的天体。哥白尼认为它诞生于地球高层大气中。直到16世纪末,第谷测出彗星比月亮远,这才纠正了上述错误认识。20世纪50年代,荷兰天文学家奥尔特认为彗星来自太阳系的边缘,在离太阳3万~10万天文单位的地方有一个大冰库,大冰库中至少有1千亿颗彗星,但总质量却只有地球质量的1/100~1/10。这个冰库现称为奥尔特云。奥尔特云中的彗星偶尔在附近恒星的作用下可能改变原来的运动,进入行星区域,慢慢靠近太阳,形成人们所看见的彗星。能改变运行轨道进入行星区的彗星很少,发生的几率大约只有十万分之一。

 流星和行星际物质

夜晚,人们有时会看到一道亮光划破夜空,这就是常见的流星现象。

在太阳系空间存在无数尘粒和小固体块,总称为流星体。它们都绕太阳公转,大小为10+{-6}~10米。地球绕太阳公转时常会和流星体相遇,它们闯入地球大气层后,摩擦生热、燃烧、发光。流星体进入大气的速度从每秒几千米到几十千米不等,流星现象一般出现在离地面80~120千米高度处。当流星体速度降到每秒1千米,高度为七八十千米时便不发光了。估计每天进入大气的流星体总质量为20万吨,其中绝大部分穿过大气后被气化了。质量在5千克以上的流星体在停止发光时还会有残余的未气化部分,假如它落到地面上就成为陨星。

除了上述单个、零星的流星外,还有一类周期性流星,在每年大致相同的日子里,可以看到较多流星从天空某一点向外辐射状射出,这种现象被叫做流星雨。

在行星际空间还存在着稀疏的尘埃和气体。行星际尘埃是些极小的微流星体,大量集中在黄道面附近。行星际气体主要是指离子和电子等,它们主要来自太阳的连续微粒辐射——太阳风。