《天文基礎(chǔ)知識(shí)》第一章：太陽系與系內(nèi)行星

第三節(jié) 太陽系的行星

太陽系共有八大行星，這八大行星圍繞太陽公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，八大行星的狀態(tài)各不相同。構(gòu)成物的狀態(tài)也有所不同，有的是氣體行星有的是固體行星。下表所示為八大行星的一些具體參數(shù)：

一、行星的形成的四個(gè)階段

第一階段為塵埃積累階段，從太陽星云在開始坍縮時(shí)，它的中心位置坍縮速度會(huì)比邊緣快，隨著中心的坍縮其溫度也逐漸升高向外部輻射能量，使外層物質(zhì)在引力和這股斥力的共同作用下開始旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間的坍縮，星云外部逐漸變得扁平，旋轉(zhuǎn)速度也更快了，在外側(cè)的塵埃聚集成一定體積而形成卵石狀，當(dāng)這些“卵石”開始碰撞并粘連在一起形成更大的天體時(shí)，行星的第二階段就開始了。

第二階段，新形成的天體和今天太陽系的小行星沒有多少差別，它們?cè)谛行切纬蛇^程中被叫做小行星體。其中一些小行星體增長很快，體積也很大，就產(chǎn)生了可感知的引力場(chǎng)，這使它們能夠吸引更多的物質(zhì)從而快速成長為質(zhì)量和月亮甚至火星相當(dāng)?shù)男行桥咛ァ?/p>

第三階段開始于行星胚胎間的碰撞，逐漸形成行星。最后一個(gè)階段叫做晚期轟擊，即行星收到較小行星體撞擊的過程，太陽系中月球表面的隕石坑就很好地記錄該階段的情形。最后，大多數(shù)物質(zhì)要么被行星吸收，要么沖向巨行星重力場(chǎng)作用的遙遠(yuǎn)軌道，即類似土星環(huán)。

二、類地行星

水星、金星、地球和火星是太陽的四顆內(nèi)行星，也叫“類地行星”，形成于靠近原太陽的地方，那里星云的溫度很高，只有致密的硅酸鹽物質(zhì)才能濃縮。因此，內(nèi)行星的平均密度都很高，火星的平均密度為3.3g/cm3，而地球的平均密度為5.5g/cm3。這些行星都有一層外殼(表層)、硅酸鹽巖石組成的幔層(內(nèi)部固體層)以及富含鐵的致密內(nèi)核等部分。

以下內(nèi)容是類地行星的具體特征：

**水星：**水星是太陽系八大行星最內(nèi)側(cè)也是最小的一顆行星，也是離太陽最近的行星。中國稱為辰星，有著八大行星中最大的軌道偏心率（偏心率是用來描述圓錐曲線軌道形狀的數(shù)學(xué)量，定義為曲線到焦點(diǎn)的距離與到準(zhǔn)線的距離之比）；水星的體積小、密度大，它的核半徑占了整個(gè)水星半徑的3/4。導(dǎo)致這種情況的一般解釋是：在很久以前，水星曾與質(zhì)量有它1/5的天體發(fā)生過碰撞，這次碰撞可能削去了水星絕大部分的幔，其中的一些碎裂物質(zhì)被金星，甚至被地球吸收了。它每87.968個(gè)地球日繞行太陽一周，而每公轉(zhuǎn)2.01周同時(shí)也自轉(zhuǎn)3圈。由于水星非?？拷?，所以只會(huì)出現(xiàn)在凌晨成為辰星，或是黃昏出現(xiàn)作為昏星。除非有日食，否則在陽光的照耀下通常是看不見水星的。

**金星：**金星是除太陽、月球外最亮的星，在中國古代，金星有很多名字。比如太白星或者太白金星;它有時(shí)是晨星，黎明出現(xiàn)于東方天空，被稱為“啟明星”;有時(shí)又是昏星，黃昏后出現(xiàn)西方天空，被稱為“長庚星”。金星在太陽系中非常奇特，因?yàn)樗俏ㄒ灰粋€(gè)逆向自轉(zhuǎn)的行星，并且它的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期幾乎相同。由于金星厚達(dá)數(shù)千米的大氣層主要由二氧化碳組成，所以金星的溫室效應(yīng)特別明顯，表面溫度高達(dá)400多，是太陽系中溫度最高的行星。

**地球：**地球是距離太陽的第三顆行星，也是人類已知的唯一孕育和支持生命的天體。地球的表面大約 29.2% 是由大陸和島嶼組成的陸地。剩余的 70.8% 被水覆蓋，大部分被海洋、海灣和其他咸水體覆蓋，也被湖泊、河流和其他淡水體覆蓋著，它們共同構(gòu)成了水圈。地球的大部分極地地區(qū)都被冰覆蓋。地球外層分為幾個(gè)剛性構(gòu)造板塊，它們?cè)跀?shù)百萬年的時(shí)間里在地表遷移，而其內(nèi)部仍然保持活躍，有一個(gè)固體鐵內(nèi)核、一個(gè)產(chǎn)生地球磁場(chǎng)的液體外核，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)板塊構(gòu)造的對(duì)流地幔等。

**火星：**火星的體積和質(zhì)量與地球很像，但火星的表面沒有海洋，而有大量的氧化鐵，氧化鐵是紅棕色的，所以整個(gè)火星也是橘紅色的，因此火星被稱為“紅色星球”?；鹦谴髿庖远趸紴橹?，既稀薄又寒冷，遍布撞擊坑、峽谷、沙丘和礫石，沒有穩(wěn)定的液態(tài)水。南半球是古老、充滿撞擊坑的高地，北半球則是較年輕的低地平原?；鹦怯袃蓚€(gè)天然衛(wèi)星：火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，形狀不規(guī)則，可能是捕獲的小行星。根據(jù)觀測(cè)的證據(jù)，在火星觀察到類似地下水涌出的現(xiàn)象，南極冰冠有部分退縮，雷達(dá)數(shù)據(jù)顯示兩極和中緯度地表下存在大量的水冰。

三、類木行星

木星、土星、天王星和海王星統(tǒng)稱為類木行星，因?yàn)槠渌麕讉€(gè)星球在很多方面都和木星相似。然而，木星-土星系統(tǒng)和天王星-海王星系統(tǒng)之間存在很大區(qū)別。

**木星：**木星是太陽系最大的行星，其質(zhì)量是地球質(zhì)量的318倍，而它的平均密度(1.33克每立方厘米)卻只有地球平均密度的1/4——和太陽差不多。這個(gè)巨大的星球主要由氫和氮組成，它們主要位于大氣層的外層，有1000多千米厚，在該層下，氣態(tài)氫就讓位于液態(tài)氫，該層有2萬多千米厚，壓力很高，以至于氫有點(diǎn)金屬化了。科學(xué)研究認(rèn)為木星中央有一個(gè)質(zhì)量約為地球質(zhì)量10-30倍的致密巖石核。

盡管木星的體積很大，但它的自轉(zhuǎn)周期是所有行星中最短的——僅為9小時(shí)50分鐘，這使得它的赤道地區(qū)格外鼓。木星有很多亮與暗的平行云帶，并存在半永久的大氣特征，它表現(xiàn)為一個(gè)巨大的旋渦狀天氣系統(tǒng)，叫做大紅斑。亮區(qū)是由溫度較低、緯度較高的冰凍氨云組成的，而代表低緯度云團(tuán)的暗帶則是由各種氫化合物組成的。

**土星：**土星是太陽系第二大行星，與木星一樣是巨大的氣體行星。土星是中國古代人根據(jù)五行學(xué)說結(jié)合肉眼觀測(cè)到的土星的顏色（黃色）來命名的，亦稱之為鎮(zhèn)星。土星具有龐大的星環(huán)，土星環(huán)位于土星的赤道面上。在空間探測(cè)前，從地面觀測(cè)得知土星環(huán)有五個(gè)，其中包括三個(gè)主環(huán)和兩個(gè)暗環(huán)，土星周圍的環(huán)平面內(nèi)有數(shù)百條到數(shù)千條大小不等，形狀各異的環(huán)。大部分環(huán)是對(duì)稱地繞土星轉(zhuǎn)的，也有不對(duì)稱的有完整的、比較完整的、殘缺不全的。環(huán)的形狀有鋸齒形的，也有輻射狀的。各種形狀的環(huán)交織在一起，構(gòu)成土星亮麗的底色。

**天王星：**天王星的直徑是地球的4倍，它是人類用天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的第一顆行星。與土星和木星一樣，它擁有氫含量豐富的大氣，但它溫度更低，所以大氣中冰的比例更大——特別是凍冰水和冰凍氨。

**海王星：**海王星和天王星類似，但體積和密度都更大一點(diǎn)。顯著的云帶和大暗斑是海王星藍(lán)色球體上的特色。這兩個(gè)星球的外層大氣都富含甲烷，其內(nèi)部很可能有一個(gè)厚厚的、被泥濘的冰物質(zhì)包圍著的致密石質(zhì)-金屬核。