天文學概論_3_太陽系 B

1、劉雄偉物理與電子信息學院一，太陽系概況一，太陽系概況二，太陽二，太陽三，月球三，月球四，內(nèi)太陽系行星：四，內(nèi)太陽系行星：水星、金星、水星、金星、地球、地球、火星火星五，外太陽系行星：五，外太陽系行星：木星、土星、天王星、木星、土星、天王星、 海王星海王星六、冥王星、柯依伯帶、矮行星六、冥王星、柯依伯帶、矮行星七，彗星、流星、流星雨和小行星七，彗星、流星、流星雨和小行星柯依伯帶冥王星海王星天王星土星木星小行星帶火星地球金星水星和諧、美麗、統(tǒng)一的系統(tǒng)和諧、美麗、統(tǒng)一的系統(tǒng)奧爾特云奧爾特云1光年質(zhì)量21030千克太陽占99%行星軌道為盤狀奧爾特云為球狀太陽系各種天體和現(xiàn)場是怎么統(tǒng)一的？太陽系各種天體

2、和現(xiàn)場是怎么統(tǒng)一的？四，內(nèi)太陽系行星四，內(nèi)太陽系行星水星、金星、水星、金星、地球、地球、火星火星l小行星帶以內(nèi)為內(nèi)太陽系，內(nèi)太陽系行星共同特點： 離太陽近，個頭和質(zhì)量比較小，密度較大，有堅硬的外殼，有巖石組成。水星、金星和火星的大小與地球差不多，主要情況也相似，故也統(tǒng)稱類地行星。 l離太陽最近（日地距離的0.387）l軌道速度最快（每秒48千米）l表面溫差最大（430 C-160 C）l軌道近日點進動最明顯。廣義相對論驗證。l一“年”時間最短（88個地球日），一“天”時間最長（58.65地球日） l軌道最扁（偏心率為0.206）。l外貌像月球：外貌像月球：環(huán)形山、大平原、盆地、輻射紋和斷崖，隕

3、石坑，大氣稀薄。（但環(huán)形山數(shù)目少一些，坡度平緩一些）l內(nèi)部像地球：內(nèi)部像地球：密度接近地球的值，水星也分為殼、幔、核三層，鐵質(zhì)核心所占的比例大些。磁場也是偶極磁場，僅為地球磁場的百分之一。l 與地球很像，被看作是一對孿生姐妹：距離最近；大小相當；也有大氣層。l 猜想：溫暖而濕潤，茂盛的植物，許多動物。科幻小說家描寫的“金星人”更是繪聲繪色。2，美麗幻想的破滅，美麗幻想的破滅 “水手”2號拍攝的照片，金星被濃密大氣包裹著。l 溫度高達480C，不分晝夜，不分赤道和兩極；l大氣中二氧化碳占96%以上；l溫室效應：二氧化碳為主的大氣允許太陽光自由地穿過到達金星表面，但是卻不允許熱量再散發(fā)出去。 與地

4、球很像，距離也很近，直徑6796千米； 火星自轉(zhuǎn)24小時27分，公轉(zhuǎn)687日，四季變化； 火星大氣層，稀薄； 兩個衛(wèi)星，比月球小。焦點問題：有無生命？有沒有水？焦點問題：有無生命？有沒有水？1 1，火星的特點，火星的特點（三），火星（三），火星“海盜海盜”號拍攝的火星號拍攝的火星 美國、蘇聯(lián)和歐洲均有建樹，美國最多，美國有：美國、蘇聯(lián)和歐洲均有建樹，美國最多，美國有： “水手”號 系列（1964年開始） “海盜”1號和2號（1975年） “探路者”號和“索杰納”火星車（1996年） “環(huán)球勘探者”（1996年） “機遇”和“勇氣”（2003年） 2 2，火星的探測（失望而歸），火星的探測（失望

5、而歸）“勇氣勇氣”號火星車號火星車有存在過水的特征，但沒有發(fā)現(xiàn)生命特征 小行星帶往外為外太陽系，外太陽系行星共同的特點： 氣態(tài)或液態(tài)的氫、氦、氨、甲烷、水等構(gòu)成，石質(zhì)和鐵質(zhì)只占極小的比例，體積大、密度低、都有行星光環(huán)，衛(wèi)星也比較多。五，外太陽系行星：五，外太陽系行星：木星、土星、天王星和海王星木星、土星、天王星和海王星1, 1, 木星的特點木星的特點 平均直徑約14.3萬千米，地球的11倍多； 質(zhì)量是地球的318倍； 自轉(zhuǎn)周期9小時50分鐘，公轉(zhuǎn)周期為11.86年。 液體行星，較強的紅外輻射和射電輻射； 大紅斑和光環(huán)； 4個伽利略發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星； 焦點問題：大紅斑；輻射能量來源；木衛(wèi)焦點問題：大紅

6、斑；輻射能量來源；木衛(wèi)2 2（一）木星和對它的空間探測（一）木星和對它的空間探測 大紅斑是木星大氣中特大的氣流旋渦。氣旋沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。（木星大氣溫度低，分子運動應緩慢，如何維持這樣強大的氣旋？） 1979年“旅行者”1號發(fā)現(xiàn)木星擁有光環(huán)，由大小不一的黑色石塊組成的。2 2，木星大紅斑和光環(huán)，木星大紅斑和光環(huán) 共62個衛(wèi)星，伽利略發(fā)現(xiàn)的4個衛(wèi)星最著名； 木衛(wèi)一上至少有九個活火山；木衛(wèi)二的表面被冰層覆蓋！ 衛(wèi)星繞木星旋轉(zhuǎn)方向不一樣. 3 3，木星的衛(wèi)星，木星的衛(wèi)星木衛(wèi)三 木衛(wèi)一 木衛(wèi)二 木衛(wèi)四1 1，土星的基本情況，土星的基本情況 最美、最扁，液體行星； 直徑12.07萬千米，離太陽14.4億

7、千米； 體積是地球的745倍，密度為0.7克/厘米3； 自轉(zhuǎn)周期10小時14分，公轉(zhuǎn)周期29.46年； 十分寬大、明亮的光環(huán)； 大氣成份主要是氫和氦，少量甲烷和氨等； 大氣溫度比預期值高約30，有能源。 關鍵問題：關鍵問題：全面考察土星、衛(wèi)星和光環(huán)全面考察土星、衛(wèi)星和光環(huán)（二），土星和對它的空間探測（二），土星和對它的空間探測“卡西尼卡西尼”號拍攝的號拍攝的土星土星“旅行者”號拍 攝的土星光環(huán)照片顯示出光環(huán)由無數(shù)條細環(huán)組成。2，土星的光環(huán) 土星有60顆衛(wèi)星，僅次于木星。最引人注目是土衛(wèi)六，其直徑4840千米，太陽系中第二大衛(wèi)星3 3，土星的衛(wèi)星，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六（泰坦）土衛(wèi)六（泰坦）土星的其它

8、衛(wèi)星土星的其它衛(wèi)星 天王星和海王星離太陽遠，是兩顆很暗、很寒冷、公轉(zhuǎn)周期很長的天體。屬于類木行星，也稱遠日行星。 早在1690年天王星以恒星的身份被列入星表。1781年赫歇爾發(fā)現(xiàn)它是一顆行星。 天王星的運行軌跡與理論計算不相符。人們猜想，可能是受外面的一顆行星的影響。亞當斯和勒威耶，分別于1845年和1846年計算出這顆未知行星的軌道、質(zhì)量和大概位置。即后來發(fā)現(xiàn)的海王星。 比較暗，最亮時6等星； 直徑是地球的4倍多； 質(zhì)量為地球的14.54倍； 大氣層較厚，主要成分是氫、氦和少量甲烷；由于甲烷散射光線，天王星呈蔚藍色； 很冷，攝氏零下200度；天王星及其光環(huán)和天王星及其光環(huán)和衛(wèi)星（哈勃鏡拍攝）

9、衛(wèi)星（哈勃鏡拍攝）2,2,天王星概況天王星概況l公轉(zhuǎn)周期84年，自轉(zhuǎn)卻很快，為16.8小時。與其他行星不同，它的自轉(zhuǎn)軸幾乎和公轉(zhuǎn)軌道平面平行， 就好像是在公轉(zhuǎn)軌道上滾動。 l與木星、土星不同,其核心是巖石物質(zhì)，外面是一層水冰和氨冰。沒有發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部有能源。l衛(wèi)星很多，有27 顆。l也有光環(huán)，但環(huán)帶細而暗，環(huán)縫將環(huán)分為11條。海王星及其光環(huán)“旅行者”號拍攝3,3,海王星概況海王星概況與天王星相似，有巖石核心、較厚云層、更暗一些的光環(huán) 、13顆衛(wèi)星，直徑略小，為4.9萬千米；公轉(zhuǎn)164.8年，自轉(zhuǎn)約17小時；表面溫度-227c， 表面有一層厚冰；但其大氣卻比較活躍，風速達325米秒；有類似木星大紅斑

10、的“大黑斑”，壽命較短，僅2年。物物電電數(shù)數(shù)學學計計算算機機外外語語國國土土商商學學院院化化學學體體育育生生科科管管理理新新傳傳教教育育文文學學院院法法學學院院政政治治歷歷史史音音樂樂32 20 15 14 12 12 10 9855432211142+13=155人六、冥王星、柯依伯帶、矮行星六、冥王星、柯依伯帶、矮行星 2006年 8月24日，國際天文學聯(lián)合會第26屆大會決議，把冥王星開除出行星的行列，歸入“矮行星”的一類。 其主要原因是冥王星更具有柯依伯天體的特質(zhì)，而與八個行星格格不入。（一）（一）, ,冥王星冥王星1,1,冥王星概況冥王星概況冥王星、卡戎衛(wèi)星（冥衛(wèi)冥王星、卡戎衛(wèi)星（冥衛(wèi)

11、1 1） 最暗、最冷、最??；（直徑2300千米） 公轉(zhuǎn)248.6年，自轉(zhuǎn)約6天9小時 卡戎衛(wèi)星卡戎衛(wèi)星 自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)周期 相同，6.387天， 直徑1200千米 雙行星？l冥王星直徑最早估計是6600千米，但近年測出的值是2300千米。遠比其它行星小。l1978年發(fā)現(xiàn)冥王星的衛(wèi)星，計算出冥王星和卡戎的總質(zhì)量僅有地球的1/400。l冥王星的偏心率達到0.25以上，其他行星的軌道幾乎接近圓形。l冥王星的自轉(zhuǎn)周期（大于6天）比相鄰的6顆行星長很多。 美籍荷蘭天文學家柯伊伯在1951年提出預言：在海王星軌道之外太陽系邊緣地帶的某個區(qū)域，可能還存在著一群與彗星類似的小天體圍繞著太陽運行。 1992年，發(fā)現(xiàn)

12、第一個柯伊伯帶天體。上世紀末，已發(fā)現(xiàn)柯伊伯帶天體約100個。（二），柯伊伯帶（二），柯伊伯帶1，柯伊伯帶的預言及發(fā)現(xiàn)，柯伊伯帶的預言及發(fā)現(xiàn) 2002年: “夸歐爾”直徑約為1250千米; 2004年: “塞德娜”直徑為1700千米; 2005年: “2003UB313”直徑2400千米，體積超過了冥王星。與太陽的平均距離大約是冥王星的3倍。 柯伊伯帶天體大都是由冰組成，冥王星和這些天體的成分非常相似。 2 2，柯伊伯帶中直徑較大的天體，柯伊伯帶中直徑較大的天體: :（三）矮行星（三）矮行星 冥王星； 齊娜， 比冥王星大； 卡戎 （冥衛(wèi)一）； 谷神星（1號小行星）；七，彗星、流星、流星雨和小行星

13、七，彗星、流星、流星雨和小行星 小天體包括小行星、彗星、流星和流星雨等。它們的個頭都不大，但都在繞太陽運行。 彗星：太陽系中特殊的成員, 圍繞太陽運動，軌道比較特殊。以億計數(shù), 觀測到近2000顆。 彗星是冰凍物質(zhì)，保存著太陽系誕生時的信息。曾經(jīng)為地球帶來水、冰和有機物，研究彗星有助于揭開生命起源之謎；1, 1, 彗星的觀測特性彗星的觀測特性 離太陽遠時，像一個發(fā)光的云霧狀斑點，中間的圓球叫“彗核”，周圍的云霧狀物質(zhì)叫“彗發(fā)”。 接近太陽時，彗發(fā)在太陽風和太陽輻射壓力作用下形成兩條彗尾，一條“離子彗尾”，一條“塵埃彗尾”。主要來自柯伊伯帶和奧爾特云柯伊伯帶和奧爾特云 2 2，彗星的空間探測彗星

14、的空間探測第一次：1986年哈雷彗星走到了地球附近，全球有好幾個探測器升空，量出了其彗核的長徑是16公里，短徑是8公里；第二次：1998年，美國發(fā)射“深空一號”探測器，在2001年飛近“波瑞利”彗星，量出它的長徑是8公里；第三次：1999年上天的“星塵”號探測器，收集到“懷爾德二號”彗星的物質(zhì)；第四次：2004年發(fā)射的“羅塞塔”探測器，正在奔向“丘魯莫夫捷拉西門科”彗星，將于2014年在它上面著陸；第五次：2005年1月12日升空的“深度撞擊”號探測器，探測“坦普爾一號”彗星。 1999年上天的“星塵”號探測器，2004年1月1日與“懷爾德二號”彗星交會。1月2日成功收集彗星的微粒。2006年

15、1月15日返回地球?！靶菈m星塵”號探測器收集彗星物質(zhì)號探測器收集彗星物質(zhì)“星塵”號拍攝的“懷爾德二號”彗星“深度撞擊”號2005年1月12日升空， 7月4日與“坦普爾一號”相遇，發(fā)射撞擊艙（重113公斤，主要是一塊銅合金錐體），自帶的攝像機和探測器都拍攝到撞擊過程。“深度撞擊深度撞擊”號探測號探測“坦普爾一號坦普爾一號”彗星彗星 流星是被稱為流星體的塵埃微粒和固體團塊闖入地球大氣燃燒發(fā)光而形成（流星體的直徑從10微米到幾米不等）偶發(fā)流星：流星體和地球在太空中偶然相遇所產(chǎn)生的，出現(xiàn)的時間和方向都是沒有任何規(guī)律的。流星雨：由許多流星體組成的流星群進入地球大氣層而產(chǎn)生的?？雌饋?，像是從天空中某一點輻

16、射出來。以輻射點所在的星座命名。l彗星每經(jīng)過太陽一次，都要損失一些物質(zhì)，最終要把自己所有的物質(zhì)散落在軌道上，成為流星群。l當?shù)厍虼┻^彗星軌道面時，流星群被地球的引力所吸引而穿越地球大氣，形成流星雨現(xiàn)象。l流星雨每年都會在固定的時段發(fā)生；l由于流星群在軌道上的分布很不均勻，同一個流星雨在不同年份的強度不一樣，強度與彗星的周期有關。如獅子座流星雨33年的周期；l目前已發(fā)現(xiàn)流星群1000個以上，每年可以看到的流星雨約四五十次。七大著名流星雨：英仙座流星雨、天琴座流星雨、獅子座流星雨、雙子座流星雨、獵戶座流星雨、金牛座流星雨和天龍座流星雨。l 比矮行星更小，有堅實的表面，有山丘、巖石和坑洞。有硅、氧、

17、鐵、鎳、碳等等。在公轉(zhuǎn)，也有自轉(zhuǎn)；l 沒有大氣層，表面溫度常年在攝氏零下120度左右。到處都是冰凍的世界。l 有的小行星也有衛(wèi)星。火星和木星之間的主小行星帶，目前發(fā)現(xiàn)的小行星中有98%來自這個帶；另外一個是柯伊伯帶l已發(fā)現(xiàn)近萬顆小行星，95%分布火星木星之間的小行帶內(nèi)。l小行星的名字可由發(fā)現(xiàn)者命名，這是各類天體中絕無僅有的。當然，名字也是五花八門。l有些小行星可進入地球軌道以內(nèi)，被稱為近地小行星。盡管碰撞地球的可能性很小，但需要全方位巡視，及時發(fā)現(xiàn)，跟蹤觀測。l2004年發(fā)現(xiàn)的“阿波菲斯”的小行星倍受關注，它可能在2029年4月13日撞上地球。 人們曾多次親眼看到過小天體撞擊地球事件，其中最大

18、的是1908年6月30日俄羅斯通古斯地區(qū)發(fā)生隕星事件。造成極大的破壞，波及上百千米的范圍。據(jù)估計，這是一顆直徑僅60米的小行星襲擊地球的事件。 據(jù)估計，5萬噸級的隕星，每10萬年有一個。而造成恐龍滅絕的、直徑10千米、重達1萬億噸的隕星平均一億年有一個。 又叫巴林杰隕星坑，直徑1.2公里、深180米。約5萬年前形成的。隕星的主要成分是鐵，尺度約幾十米。撞擊速度約在每秒1020公里每秒之間。l用核彈炸毀小行星；直徑100米以內(nèi)的，需要一顆數(shù)萬噸級的核彈；l用強激光系統(tǒng)摧毀小行星，速度快、精度高、攔截距離遠、不受干擾等優(yōu)點。但目前還沒有； l改變小行星運行軌道，避免與地球相撞。例如，在小行星體表面上安裝一臺大型火箭或一面“太陽帆”，使小行星改變軌道。發(fā)射大質(zhì)量人造天體到小行星附近，把小行星引開或推開。l地球和行星軌道周期和速度不同，相對位置