第一節(jié) 地球在宇宙中

自然地理學1主講人：許振文第一章地球第一節(jié)地球在宇宙中的位置

自然地理環(huán)境位于地球的特定范圍內，是地球的一部分，而地球又是宇宙中的一顆普通的行星。他不斷的和周圍環(huán)境進行能量、物質和信息的交換和傳輸，從而對自然地理環(huán)境產生多方面的影響，推動著各種自然地理過程的形成，是自然地理環(huán)境形成和發(fā)展的必要條件。因此，為了加深對自然地理環(huán)境的認識，就必須了解行星地球的宇宙環(huán)境及其自身的特性。一、宇宙和天體1、宇宙宇宙是一個巨大無窮的物質世界，其中包含著無數的天體和及其廣闊的空間。戰(zhàn)國時期尸佼曾定義“上下四方曰宇，古往今來曰宙”。漢代張衡則以“宇之表無極，宙之端無窮”表述宇宙空間在空間上無邊無際，在時間上無始無終的特點?，F代人類理解的宇宙范圍相當于130億光年的巨大空間，是人類一致的宇宙空間，隨著科技的發(fā)展，宇宙空間范圍將不斷擴大。2、天體宇宙中存在無數的天體。根據他們各自的特點分為：恒星、行星、衛(wèi)星、流星、彗星、星云等類。我們認識宇宙，主要是認識宇宙中各種天體的運動及其變化。隨著人類社會的發(fā)展及科技水平的提高，我們對于宇宙的認識也在逐漸地深入。古老的宇宙觀地是一塊平板，天是一個蓋子，（天圓地方）——天圓如張蓋，地闊如圓盤。公元2世紀托勒密（地心說）：宇宙是一個有限的球體，地球處于中心，在這之外還存在很多個天層，月球天處于最內層，而恒星處于最外層。它無法解釋木星和土星的回旋。16世紀哥白尼：日心說：太陽是宇宙的中心，地球在自轉的同時繞太陽公轉。18世紀天文學家引入星系一詞，其實是指宇宙。20世紀以來，大型天文望遠鏡的利用，以及空間技術的發(fā)展，人類已經認識到了上百億光年的時空區(qū)域。對宇宙的認識在茫茫的宇宙中，人類的故鄉(xiāng)---地球是一顆普通的行星。地球不斷地繞太陽運行，接受太陽光的哺育，，演化成一刻生機盎然的星球。從地球上看，天體都在天上，但是，地球也是一個自然天體，在宇宙飛船和其他天體上看地球，地球也在天上。從“天地是一家”的觀點出發(fā)，研究地球的宇宙環(huán)境，就是為了加深對整體地球的認識。我們按照由遠至近的順序，剖析不同層次的天體系統(tǒng)，探討地球的宇宙環(huán)境，是為了更好地了解地球本身。二、從地球看宇宙概念是由熾熱氣體（等離子體）構成的，能自行發(fā)光發(fā)熱的球狀或類球狀的天體。質量巨大，在高溫高壓的條件下，內部不斷進行熱核反應，外部不斷拋射物質。他是宇宙中數量最多和最重要的天體，憑肉眼能看到的天體99%以上是恒星。恒星的成分，氫約占70%，氦約占28%，其余為碳、氮、氧、鐵等因素。每顆恒星如同光芒四射的太陽，成為產能的基地，通過對流和輻射向宇宙空間輸送著巨大的輻射能。

1、恒星

1光年=94605億km。光年是常用的距離單位。太陽光到達地球時8分18秒。離太陽最近的恒星時半人馬座的比鄰星，距離時4.22光年，牛郎星約是16光年，織女星約26光年，北極星約400光年。因為每顆恒星距離地球的遠近不一，他們的光到達地球的時間也是不相同的，所以我們所見到的星空，其實是由恒星到地球的不同光行時間所組成的星空圖像，反映的是不同恒星的不同歷史時期的面貌，稱為星空的不等時性。恒星的距離光年光在真空中一年時間所走的距離。秒差距恒星周年視差為1秒時的恒星距離叫做1秒差距。當星日連線和星地連線的最大張角為1秒時，該星日距離長度定義為1秒差距。恒星周年視差的測定十分困難，離地球最近的比鄰星周年視差僅0.767秒，其他遙遠恒星的周年是差距就更小，通常采用照相方法測定。周年視差和秒差距互為倒數關系，當周年視差愈小，恒星距離就愈大。恒星r太陽地球πα恒星周年視差和秒差距天文單位日地平均距離為一個天文單位，約14960萬km，用于測定太陽系天體的距離。三者關系

1光年=9.4605×1012km=63240天文單位1秒差距=3.26光年=206265天文單位恒星的亮度和光度亮度

在地球上，肉眼所見恒星的明暗程度，簡稱亮度。亮度的等級用視星等（m）來表示。古代，人們將肉眼所見到的最明亮的星叫一等星勉強可見的暗星叫六等星，它們之間的亮度相差100倍。凡星等每差以及，則亮度差為1001/6-1=2.512,即星等每差一級，亮度差2.512倍，1等星比2等星亮2.512倍，2等星比3等星亮2.512倍，余此類推。比1等星亮2.512倍的是0等星，再亮的是-1等星、-2等星……。如大犬座α星（天狼星）是-1.4m、滿月-12.7m、太陽-26.7m。比6等星更暗的星，肉眼就看不到了。比6等星暗2.512倍的是7等星，再暗的是8等星、9等星……。大望遠鏡可以觀察到26等的暗星。星等與亮度之間的關系為：星等以等差級數減?。ㄔ龃螅?，亮度以等比級數增大（減?。┯闷丈奖硎救缦拢簂/l0=2.512m0-m式中：l和m為較亮一顆星的亮度和星等；l0和m0為較暗一顆星的亮度和星等。光度恒星的真正發(fā)光能力。其等級用絕對星等（M來表示。恒星的亮度是不考慮其距離的遠近，而恒星的光度是把他們都放在等距離上進行亮度比較，這才真正地反映恒星的發(fā)光狀況。國際上規(guī)定：將恒星移到距離地球10秒差距（即32.6光年）處，恒星所具有的視星等，稱為絕對星等。例如，太陽處在10秒差距的地方，其絕對星等僅4.9m，成為一顆十分暗淡的星了。特殊的恒星恒星世界五彩斑斕，多種多樣。大多數恒星大同小異；少數恒星與眾不同，如變星、脈沖星和中子星等。變星

是指在較短的時間內（幾年或更短）亮度發(fā)生明顯變化的星。變星分為幾何變星、脈動變星和爆發(fā)變星。幾何變星是指兩顆星幾何位置發(fā)生變化，即二者相互遮掩而引起亮度變化的變星，又稱食變星。脈動變星是由于恒星的體積作周期性膨脹和收縮而引起亮度變化的變星，約2/3變星屬此類。爆發(fā)變星是因為恒星本身的爆發(fā)而引起亮度突然變化的變星，如新星和超新星。其中，光度在幾天內突然增加9個星等以上，亮度增大即萬倍至幾百萬倍的變星叫新星；若光度增加更大，亮度增達到1000萬倍至1億倍以上的變星叫超新星。新星并非是新出現的星，而是恒星演化到期的一種現象。如金牛座蟹狀星云，就是1054年一顆超新星爆發(fā)后的余跡。據我國文獻記載，當時他最亮時比金星還亮，白天都能看到。脈沖星是1963年發(fā)現的一種新型天體。他是以很短的周期（幾秒至百分之幾秒）放射出強烈的無線電脈沖的恒星。目前認為脈沖星就是具有強磁場的快速自轉的中子星。中子星是只有中子組成的恒星。是由于恒星演化到后期，發(fā)生超新星爆發(fā)現象，爆發(fā)后核心部分急劇收縮，內部物質在高溫高壓情況下，把電子擠入原子核內，電子與質子結合成中子，從而形成中子星。金牛座蟹狀星云的核心就是一顆中子星。其特征是：具有恒星般的質量（可達太陽質量的兩倍）、行星般的體積（直徑一般僅10km左右），密度極大，中心密度可達1014g/cm3，具有極強的磁場，此感應強度可達108T（特斯拉）

。恒星的演化恒星的演化過程是恒星內部物質的吸引和排斥對立統(tǒng)一的過程，具體表現為恒星的收縮和膨脹過程?？煞譃樗膫€階段引力收縮階段—幼年期宇宙空間彌漫著密度極其稀薄的星際物質，星際物質在密度較大處可成為引力中心，形成星際云，星際云在自身引力作用下進一步收縮，引力動能部分轉化為熱能，使內部溫度升高，演化成恒星的胚胎，最后逐漸成為向外輻射紅外線的紅外星—幼年期的恒星。此過程中，引力收縮起支配作用，引力動能為其主要熱源。主星序階段—壯年期紅外星因引力收縮視其內部溫度不斷最高，當中心溫度達到80萬K以上時，恒星內部開始出現熱核反應，當中心溫度達到700萬K以上，熱核反應所產生的熱能和向外輻射消耗的熱量，達到相對平衡，星體不再收縮，引力與斥力處于平衡，恒星進入壯年期。此過程中，引力收縮停止，引力與斥力處于平衡，核反應是主要能源。恒星在這一階段停留時間長、數量多，太陽在這一階段的停留時間越為100億年。紅巨星階段—中年期恒星的溫度和密度愈向中心愈增加，只是中心部分氫氦聚變反應進行得最快。當中心區(qū)氫消耗到一定程度時，熱核反應減弱產生的能量供應不足，而在中心區(qū)的外圍，氫氦聚變反應繼續(xù)進行，恒星內部斥力和引力的相對平衡及其穩(wěn)定狀態(tài)遭破壞，內部又開始收縮。由于收縮釋放出來的能量，時恒星外殼急劇膨脹，變成體積大、密度小、表面溫度低、光度仍然很強的紅巨星。恒星內部繼續(xù)收縮，溫度不斷升高，當達到1億K時，就產生新的熱核反應，由3個氦核聚變成1個碳核，再次產生巨大能量，恒星內部壓力最高，斥力和引力再度相對平衡，恒星又穩(wěn)定下來，度過它的中年期。太陽將來也會變成紅巨星，在此階段約維持10億年左右。白矮星、中子星、黑洞階段—晚年期紅巨星內部進行著劇烈的氦—碳核反應，溫度愈來愈高，當內部溫度達到60億K時，產生極強的輻射，向外放射極強的能量。此時，斥力大于引力，平衡再次遭到破壞。質量大的恒星，大多數外殼發(fā)生爆炸，使其本身的光度突然增高級萬倍甚至幾億倍，形成新星或超新星。新星和超新星外層的物質大量拋向宇宙空間，又成為孕育新恒星的星際物質。寧波高密度的核心部分，成為爆炸后的殘骸。恒星的質量不同，殘骸的表現形式也不一樣。質量小于太陽質量1.44倍的恒星，可演化成為白矮星（已發(fā)現1000顆以上），質量在太陽質量1.44--2倍的恒星，內部物質急劇坍縮超高密的中子星。質量大于太陽質量2倍的恒星，內部物質更加急劇坍縮，成為密度更大的坍縮星---黑洞。黑洞是質量巨大高度集中在很小的體積內，密度極大，引力大到任何物質無法逃脫，輻射也被禁錮出不來的天體。黑洞不發(fā)光，但可以根據其強大的引力場推測它的存在。目前認為可能是黑洞的天體是天鵝座X-1。2、銀河系在夏秋晴朗無月的夜晚，仰望星空，從東北方向越過頭頂再朝西南方向延伸，有一條乳白色的光帶橫跨天空，這就是“銀河”。銀河的中名又叫星河、銀漢等；西方稱其為“牛奶道路”。銀河與銀河系不能混淆?！般y河”是指我們在地球上看到的一條光帶，是銀河系在天空上的投影，是肉眼所見到的部分銀河系?！般y河系”是指太陽所在的整個星系，是比太陽系更高層次的龐大天體系統(tǒng)，是由構成銀河系的氣體、塵埃、恒星、星團以及星云所組成的密集區(qū)。銀河和銀河系銀河系的結構、大小和形狀銀河系是一個包括1500億顆恒星和大量星際物質組成的龐大星系級的天體系統(tǒng)。其直徑約10萬光年，其恒星的分布是不均勻的。中心區(qū)域恒星較密集，距中心愈遠，恒星愈稀疏。銀河系的結構分為：銀盤、核球和銀暈三部分。銀盤直徑約10萬光年，中心厚度約1萬光年，太陽位于距中心約3萬光年處。核球是銀盤中隆起部分，近似球形，直徑約1萬光年。核求中心恒星更加密集的區(qū)域叫銀心。銀暈是在銀盤以外，由稀疏地分布在一個圓球狀的空間范圍內的恒星和星云組成。俯視銀河系的形狀，它是一個漩渦狀的星系。他是由于恒星圍繞中心旋轉形成的。銀河系物質分布不均勻，在銀盤上由核心想外延深處4條旋臂，他們是恒星密集區(qū)，分為獵戶臂、英仙臂、人馬臂和三千秒差距臂。太陽位于獵戶臂中。側視銀河系，似鐵餅狀，又像兩頂草帽合在一起，中間厚兩邊薄。由于我們觀測者不處于銀心位置，故各方恒星投影在天空上呈現非均勻的光帶。銀河系的中心在人馬座方向，那里的恒星顯得十分密集。銀河系的運動整個銀河系圍繞中心軸線不停地旋轉，稱為銀河系的自轉。銀河系所有的恒星處各自運動外，都有圍繞銀河系中心的旋轉運動。由于銀河系物質分布與引力有關，因此各部分恒星運動速度有所差異。整個銀河系在宇宙空間的運動，朝麒麟座方向以214km/s運動著，好像一個車輪子，自身不斷旋轉的同時，又不停地向前前進。太陽以3萬光年為半徑繞銀心作圓周運動，速度250km/s，周期2.5億年，稱為一個“宇宙年”。已知地球年齡46億年，那么地球隨太陽系一起繞轉銀心18圈多。此外，還可以觀測到太陽以20km/s的速度向武仙座方向移動?？傂窍档姆秶壳拔覀冇^測到的最遠距離（類星體），根據哈勃望遠鏡測定的哈勃常數推算為130億光年。在這個130億光年為半徑的空間范圍內所有星系的總稱叫做總星系?？傂窍档臄的窟_到10億個以上。其中距離銀河系最近的有大、小麥哲倫星系和仙女座大星系。大麥哲倫星系距離我們約16萬光年，小麥哲倫星系約19萬光年。這兩個星系在南半球可見，他們是航海家麥哲倫作環(huán)球航行時，于1520年在南美洲南部發(fā)現的。而在北半球可見的最亮的河外星系，則是仙女座大星系，他距離我們約220萬光年。3、總星系在茫茫星海中，可以看到一些模糊不清的云霧狀天體，過去我們把它統(tǒng)稱為星云。進一步的研究認為，這些星云中，有些是由銀河系內的氣體和塵埃物質組成的，成為河內星云，簡稱星云，如獵戶座大星云等。另一些則是在銀河系以外，類似銀河系的龐大的恒星集團，由于他們距離太遙遠，看上去也是云霧狀天體，稱為河外星云或河外星系。如仙女座大星系等。天體系統(tǒng)層次天體互相吸引、彼此繞質心旋轉而構成了天體系統(tǒng)。一般情況下，次一級天體系統(tǒng)又圍繞高一級的天體系統(tǒng)旋轉。如地月系繞共同質心旋轉、并繞太陽旋轉；太陽偕帶太陽系成員又繞銀河系質心旋轉……。目前我們認識到的天體系統(tǒng)層次如下：地月系—太陽系—銀河系—星系群—星系團—超星系團—總星系總星系是我們觀測所涉及的宇宙范圍，是目前人類認識到最高層次的天體系統(tǒng)，是現代宇宙學研究的重要對象。4、無限的宇宙恩格斯曾經說過：“我們的自然科學的極限，直達今天仍然是我們的宇宙，而在我們的宇宙之外的無限多的宇宙，是我們認識自然界所用不著的”。在這里恩格斯所闡述的宇宙無限觀，實現把我們的宇宙和我們的宇宙以外的無限多的宇宙區(qū)別開來。我們的宇宙是有限的宇宙，就是科學上的宇宙，是指“觀測到的宇宙”，即現在能夠觀測到的現象的總和，實質上就是總星系，他在空間上是有邊界的，在時間上是有起源的。我們的宇宙以外的無限多的宇宙，是哲學上的宇宙。他沒有起源、沒有終結、沒有中心、沒有邊界，是無限的。宇宙的有限和無限是不能截然分開的。因為隨著我們的宇宙的范圍不斷擴大，愈來愈證明宇宙是無限的；而且，從有限的我們的宇宙中得到的知識，可以在一定的條件下，外推到無限的，尚未認識的宇宙中去。這就是宇宙的有限與無限的辯證統(tǒng)一。堅持宇宙的有限與無限的統(tǒng)一，才能恰當評價現代宇宙學的科學成果。宇宙的起源---大爆炸宇宙學簡介關于宇宙起源有很多說法，這里僅介紹最有影響的，1948年美國天體物理學家伽莫夫提出的大爆炸宇宙學。大爆炸宇宙學的基本觀點

大爆炸宇宙學認為，宇宙早期是一個超高密、超高溫的“宇宙蛋”。宇宙蛋在某種物理條件下，發(fā)生迅猛的大爆炸，于是便開始不斷膨脹起來，結果物質也隨時空膨脹而從密到稀、從熱到冷地演化著，在演化過程中逐漸形成各種恒星體系。大爆炸過程宇宙早期，密度近于無窮大狀態(tài)，溫度極高，在100億K以上，當時宇宙只存在質子、中子、電子、光子及中微子等基本粒子。隨著宇宙的絕熱膨脹，溫度下降很快。當溫度降到10億K時，中子失去自由存在的條件，質子與中子結合成氫、氦，各種化學元素開始形成。當溫度降到100萬K時，早期形成的各種化學元素告一段落。宇宙繼續(xù)膨脹和冷卻，直到約1000萬年以后，溫度降到3000K時，電子和核才組成穩(wěn)定的原子。輻射減退，宇宙間主要是氣體物質，并逐漸凝聚成星云，再進一步形成各種星系和恒星，成為我們今天觀測到具有各種類型天體的宇宙。二、太陽系太陽系是由中心天體太陽及其巨大引力作用下，環(huán)繞太陽運行的行星、衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體和行星際物質所在總稱的天體系統(tǒng)。行星是在橢圓軌道上繞太陽運行的、近似球狀的天體。在太陽周圍分布著八大行星，他們距太陽由近及遠順序為：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星繞軸自轉的同時，在各自的軌道上繞日公轉。2006年8月在布拉格舉行的國際天文學聯合會第26次會議決定將冥王星剔出行星行列。大會認為行星必須符合下列三個條件：第一，在繞日運行的前提下，能清除其軌道附近的其他天體而成為其所在空間的最大天體；第二，具有足夠大的質量，能依靠其自身引力使其形狀呈近似球形；第三，內部不能發(fā)生核聚變反應。放棄將冥王星之外的太陽系八大行星稱為“經典行星”的說法，從而確認太陽系只有8顆行星，冥王星遭到“降級”。"卡戎"將不被考慮賦予任何特殊的名稱，而編號為"2003UB313"的天體和谷神星將和冥王星一起被定義為矮行星。"2003UB313"的天體的發(fā)現者美國加州理工學院天文學家布朗稱："公眾不會因為冥王星被踢出行星行列而感到驚訝。"他稱這個結果為一次科學的決定。（一）太陽太陽是一顆既普通又特殊的恒星。說他普通，是因為它的質量、體積在恒星中屬于中等大小、處于壯年期的一顆恒星。說他特殊，是指太陽是太陽系的中心天體，吸引周圍天體，構成太陽系。太陽是離地球最近的一顆恒星，是地球光熱和生命之源，是研究其他恒星的標本。1、太陽的距離和大小日地距離日地平均距離約14960萬km，稱為一個“天文單位”，可用“a”表示。1976年，國際天文學會通過，自1984年起，“a”值統(tǒng)一使用1.49597870億km。如日地平均距離為1a。根據理論計算，太陽系的引力范圍可達到15萬a。太陽的大小和質量太陽半徑約是地球半徑的109倍。體積是地球的130萬倍。太陽質量約2×1027t，相當于地球質量的33萬倍。太陽質量占太陽系質量的99.87%，相當于所有行星及其衛(wèi)星質量的745倍。巨大的質量，產生巨大的引力，從而制約著行星、彗星等較小天體的公轉運動。（一）太陽1、太陽的距離和大小2、太陽的外部構造太陽物質處于高度電離狀態(tài)，氫和氦原子在高溫高壓的條件下，離解為帶正電荷的質子和帶負電荷的電子。因為正、負離子所帶電量相等，所以稱為等離子體。同樣是一個熾熱的等離子氣態(tài)球體，其分層沒有明顯的界線。為了研究的方便，將太陽大致分為內外各三層（內三層是核反應區(qū)、輻射區(qū)、對流區(qū)；外三層是光球、色球、日冕）。內層無法直接觀測，只是一種理論模式。光球為肉眼所見光亮奪目的太陽表面，太陽大氣的最低層。光球是包圍對流區(qū)的一層薄膜，厚約500km。平均溫度5770K，向內部或外部的溫度梯度變化很大。由于溫度分布的顯著不均衡，所以我們觀測到的太陽表面各部分的亮度是不均勻的。日面中心區(qū)最亮，愈靠邊緣愈暗，這叫“臨邊昏暗”現象。是因為我們看到光球中央部分大氣是較厚的大氣層，并且光球下面大氣溫度高，邊緣部分大氣是較薄的大氣層，并且光球表面大氣層溫度低，顯得光球中心部分較邊緣部分要明亮些。光球表面分布有米粒組織、黑子和光斑。米粒組織是對流區(qū)上升氣流所致，就像煮開鍋的米粥。米粒直徑約1000km，超米粒直徑可達到30000km。平均溫度比光球高出300-400K，平均壽命7-8分鐘。光斑呈各種纖維結構，可在日面邊緣部分觀測到。光斑比光球溫度高100K，平均壽命15天，個別可達3個月。黑子是強磁場形成的漩渦，多成對或成群出現。直徑在2×103---3×103km至1.5×107km，中心部位凹陷約500km；黑子大小不一，小的僅1000km，大的可達20萬km。一般黑子愈大，磁場愈強，壽命愈長，而小的幾小時可能消失。黑子也發(fā)光，只是溫度比周圍光球低大約是1000℃（約4500K），在明亮的光球背景下顯得暗黑。黑子是明顯的太陽活動區(qū)，消長周期約為11年（已獲公認的黑子周期為11.1年），而一個完整的黑子磁周期（即黑子磁場顛倒一次）約22年；每個黑子周期開始時，黑子一般出現在南北緯度30°附近，黑子數最多的高峰期，則出現在南北緯度15°處，黑子周期結束時，赤道附近的黑子又都消失，下一個周期的黑子又開始在南北緯度30°附近出現，黑子時空分布形狀很象一群互動，又稱蝴蝶圖。黑子在日面上的移動可據以證明太陽也有自轉，其赤道部分約25日自轉一周。黑子分布范圍主要集中于日面南、北緯5-25°之間。（一）太陽1、太陽的距離和大小2、太陽的外部構造光球日珥耀斑譜斑色球位于光球之上，厚度2000km以上的大氣中層。平時肉眼不可見，可通過色球儀觀測。日全食時，當耀眼的光球被月球全部遮住時，在日輪邊緣上呈現出犬牙狀的玫瑰色的環(huán)狀物，稱為色球。色球層上有日珥、耀斑、譜斑等色球溫度變化劇烈，在100km低層處，溫度從4600K降至4200K；在400km處，溫度上升到5500K；色球中層，溫度繼續(xù)上升到8000K，色球高層處溫度達到5萬K；在色球—日冕過渡區(qū)，溫度上升到最高的100萬K。色球上部由許多火舌狀物（針狀物）這就是日珥，壽命5-10分鐘，噴發(fā)高度有3000-4000km至1萬多km

。耀斑是色球突然爆發(fā)，表現為特別明亮的斑塊。色球最引人注目的是耀斑活動。他來勢猛，能量大，在100秒至1000秒的時間內釋放出相當于太陽在一般情況下1秒鐘輻射的總能量。從耀斑中發(fā)出的有可見光、紫外線、X射線、紅外線、射電輻射、高能粒子流和宇宙線等。耀斑是太陽活動的重要角色。絕大多數的耀斑出現在黑子群周圍，當黑子增多時，易觸發(fā)耀斑的爆發(fā)。譜斑，它是色球層大塊的斑區(qū)，有些較亮，有些較暗，在色球面上都可以觀測到，譜斑也多出現在黑子群周圍，壽命比黑子長。日冕在色球層之外，極為稀薄的太陽最外層大氣，由高溫低密度的等離子體組成。日全食時，在日輪周圍呈現乳白色光輝的環(huán)狀物就是日冕。應用近紫外和X光觀測，日冕可分為內、中、外三層。在可見光照片上，日冕亮度比較均勻。但在太空拍攝到的X光照片上，發(fā)現日冕中有大片的長條形暗區(qū)域，叫做冕洞。冕洞的能源被認為用來產生和加速太陽風，它是強太陽風的源泉，是太陽磁場開放的區(qū)域。那里的磁力線向行星張開，大量帶電質點在日冕壓力梯度作用下，反抗太陽中心引力，順著太陽磁力線向外運動，形成太陽風。攜帶高能粒子流的太陽風，一直吹向冥王星以外，充滿整個太陽系廣闊的空間。（一）太陽1、太陽的距離和大小2、太陽的外部構造3、太陽的能源太陽熱能太陽能源太陽常數太陽是太陽系光熱的主要源泉，是地球能量的主要供給者。太陽以電磁波的形式不斷地向外輻射能量，稱為太陽輻射。太陽輻射能量主要集中在狹窄的0.2-10.0微米波段，該波段的輻射能量占總輻射量的99.9%。此外，紫外線、r射線、紅外線和米波輻射，就他們總輻射能量而言，雖然只占太陽總輻射能量微不足道的一小部分，但是他們的變化幅度很大，且極不穩(wěn)定，可以迅速傳遞太陽表面微波和無線電波各種物理過程的信息。從整個太陽系角度來看，地球吸收到的熱量僅是太陽輻射輸出能量中的很小的一部分，僅占1/22億，但足以維持地表上的各種自然現象過程的進行，尤其是賴以生存的生命得以繁衍和延續(xù)。太陽輻射輸出能量可以作如下計算：在日地平均距離處的地球大氣頂界垂直于太陽光線的1㎝2面積上，每分鐘接受的太陽輻射能量，稱為太陽常數。太陽不斷的釋放出巨大的能量。巨大的能量來源于太陽內部的熱核反應（熱核聚變）。4H----He+能量質能相互轉化，公式為：E=mV2.太陽從誕生到現在僅損耗了其總質量的0.03%，維持了50億年的光能輻射。估計太陽壽命約100億年，其質量的損耗也不過是總質量的0.06%

。（一）太陽1、太陽的距離和大小2、太陽的外部構造3、太陽的能源太陽風與地球磁層對地球電離層的影響概念太陽活動是指發(fā)生在太陽大氣層局部區(qū)域的、在有限時間間隔內的各種物理過程的總稱。主要表現為太陽黑子、光斑、耀斑、譜斑、日珥和太陽射電等變化現象。其中太陽黑子是太陽活動的最基本的、明顯的標志，耀斑是太陽活動的最急劇猛烈的形式。4、太陽活動對地球的影響周期太陽活動強弱變化平均約11年的周期。自1749年以后第一個太陽黑子低值年（1755年）規(guī)定為太陽活動的第一個周期，2000年是太陽活動峰值年的第23個周期。凡是峰值年前后，黑子、耀斑等現象異?；钴S，是研究太陽活動的大好時機。太陽以電磁波和高能粒子流的形式，向外放射著巨大的能量和物質。太陽的能量流和物質流對地球發(fā)生著深刻的影響，它對自然地理環(huán)境的形成、發(fā)展及演化具有決定性的作用。

地球周圍存在著一個偶極磁場，當太陽風等離子體吹向地球時，使地球磁場被太陽風包圍，形成地球磁層。一方面由于地球磁層的存在，使得太陽風高能帶電粒子不能到達地面，從而保護了地球表面的有機體的生存和發(fā)展；另一方面，總有一部分高能帶電粒子闖入磁層內，被磁層禁錮在地球高層。通過空間探測器，1958年美國范·艾倫發(fā)現了包圍地球的強輻射帶，稱為“范·艾倫輻射帶”。這個強輻射帶分為內、外兩層，像套在地球赤道周圍的兩個輪胎環(huán)子，他對人類沖出地球的宇宙活動，會造成嚴重輻射的危害，要注意采取預防措施。另外，太陽風密度約8個質子每立方厘米，是行星際物質的重要來源，它對地球大氣圈和月球土壤圈也有顯著影響。距地面約80-800km的層次，在紫外線、X射線、粒子輻射的作用下發(fā)生電離，稱為電離層。其中，電離E層和F1層，因太陽短波輻射強烈，電離程度高，自由電子密度大，主要反射的短波電波；電離D層，由于太陽短波輻射較弱，電力程度差，自由電子密度小，只能反射長波。當太陽活動增強時，會激發(fā)電離層大氣分子進一步電離，造成離子濃度增高和吸收電波增強。尤其是太陽耀斑爆發(fā)后，會引起地球向陽半球面短波信號衰減或中斷。短波無線電信號的中斷，一般是幾秒鐘或幾分鐘，特別情況下長達半小時至1小時以上。對地磁的影響太陽活動引起地球磁場的不規(guī)則變化，叫做“磁擾”。十分強烈的磁擾現象稱為“磁爆”。太陽活動的種類較多，除黑子外，還有色球層的光斑、耀斑、日珥以及日面層的膨脹等，大都隨黑子的變化同步起落，體現了太陽活動的整體性。最突出的是太陽黑子群里的耀斑爆發(fā)，可以在一二十分鐘內釋放出相當于10億顆氫彈爆炸的能量，拋出的大量高能粒子流到達地球附近時，擾亂了地球磁場，類似地球磁場突然發(fā)生了一場風暴，也就是磁爆。1989年3月13日加拿大魁北克發(fā)電廠變壓器受損而大停電現象，就是由于磁爆引起的；磁爆發(fā)生時，會導致地球上的短波無線電通訊中斷、羅盤指針劇烈顫動而失去作用，不能正確指示方向，從而影響野外工作，尤其是磁力探礦；同時，對軍事戰(zhàn)斗，以及飛機和船舶的定向、定位也帶來一定的影響?？傊?，會對人類的通訊、生活、軍事等活動造成直接危害。另外，在地球高緯度度區(qū)經常出現一種變幻莫測的、美麗壯觀的極光現象，這也是太陽活動引起的。它主要發(fā)生在100-200km的高空，有的高達1000km

?，F代研究認為：極光是圍繞地球的兩半球的一種大規(guī)模放電過程和表現形式。這種放電過程，是通過太陽風與地球磁層的相互作用來實現的。通過實驗，證明極光在南、北極地區(qū)同緯度、同時間會同時出現與消失。與其他方面的關系太陽輻射是地球氣候形成的重要因素。由于太陽活動引起太陽輻射的改變，必然導致氣候的響應變化。有人研究樹木年輪的生長狀況，是受當時的氣溫、降水的影響，它既記錄著氣候歷史的變化，又反映了太陽活動的情況，與太陽活動11年周期相符。根據我國2000多年的太陽黑子的記錄，黑子的11年、22年或更長周期，與我國歷史上大范圍旱、澇災害有很好的對應關系。此外，現代構造運動的重要標志之一---地震活動時間同太陽活動也有密切關系。越來越多的資料使人們注意到，太陽活動的各種現象與地球上氣候、水文、地震、疾病流行等現象之間存在著某種復雜的關系。2、行星以地球為界，分為地內行星（水、金）和地外行星（火、木、土、天王、海王）分類以小行星為界，分為內行星（水、金、地、火）和外行星（木、土、天王、海王）根據理化性質劃分：理化性質相似地球的行星叫類地行星（水、金、地、火），理化性質相似木星的叫類木行星（木、土、天王、海王）。2、行星性質特征第一類地行星質量較小，類木行星質量較大。由于質量太小，水星沒有大氣，酷似月球世界；火星只有極微弱的大氣，是一個極其荒涼的世界。水星和火星表面都有環(huán)形山分布。第二類地行星的平均密度較高，類木行星的平均密度較低。土星的密度僅為0.7，如果把它放在水中，它將浮出水面。第三從化學組成看，類地行星主要是由重物質組成，有固體表面；類木行星則以輕物質為主，因而沒有固體表面。木星和土星是流體球。由于流體收縮產生能量，以致它們放出的能量遠遠超過其吸收太陽輻射的能量。從這個意義上說，有點類似于恒星。天王星和海王星由于溫度太低，一些氣體物質凍結出冰物質，因而不同于木星和土星。第四類地行星接近太陽，有較高的溫度；反之，類木行星的溫度很低。就這個條件而言，太陽系的生命圈限于類地行星。水星和金星離太陽更近，接受太陽輻射的能量是地球的6.7倍和1.9倍，加上水星自轉周期長達58.6日，金星自轉周期甚至超過公轉周期，達到243日，意味著星體不能均勻的吸收太陽熱能。其結果是金星表面由于存在溫室效應，溫度高達420～485℃，水星表面因為沒有大氣圈調節(jié)，向日面與背日面之間存在350～-170℃的巨大溫差，顯然液態(tài)水無法存在。除極端環(huán)境條件下可能生存的生命物質外，生物界很難獲得進一步的發(fā)展?；鹦潜鹊厍蛐〉枚?，大氣十分稀薄，主要成分是二氧化碳，水汽少的可憐，說明無法存在。第五類地行星衛(wèi)星數無或少；類木行星衛(wèi)星數量多。2、行星分布規(guī)律基本遵循提丟斯-波得定則1766年德國天文學家提丟斯和1772年柏林天文臺長波得的研究，發(fā)表了計算行星距離的一個經驗公式（Rn=a＋b×2n,a=0.4,b=0.3,n=1,2,3…）Rn代表距日距離，n的取值，水星為-∞，金星為0，地球為1，火星為2，小行星帶為3，木星為4……水星金星地球火星小行星木星土星天王星海王星N值-∞01234567計算值0.40.71.01.62.85.21019.638.8實測值0.3870.7231.01.5242.7705.2029.56719.2830.13從表中可知，n值在6以前，計算與實測值符合較好。定則發(fā)表時，小行星、天王星、海王星都還沒有被發(fā)現。1871年發(fā)現了天王星，它到太陽的距離正好同定則的計算相符，于是促使人們在2.8a處發(fā)現眾多小行星。但后來發(fā)現的海王星、冥王星，他們到太陽距離的計算值與實測值相差甚遠。表明該定則并不是行星到太陽距離所遵循的必然規(guī)律。8大行星偏心率均在1﹥e﹥0，且接近于0，說明行星的軌道形狀是近似圓形的橢圓形。其中，海王星和金星的e值僅為0.006、0.007，它們的形狀十分接近于正圓。e值小，行星的近日距和遠日距的差值??；e值大，行星的近日距和遠日距的差值大。2、行星運動特征近圓性同向性指8大行星無一例外地都按逆時針方向（順向）繞日公轉。同時，太陽和大多數行星（金星、天王星除外）繞軸自轉也是按逆時針方向。同向性被認為太陽和行星是起源于同一塊逆時針方向旋轉的原始星云。至于金星的順時針方向（逆向）和天王星的側向自轉，很可能是它們運行過程中，曾被一較大的星子碰撞所致。8大行星公轉軌道接近于一個平面，即它們與地球軌道面（黃道面）的傾角i大多數不超過3o，它們的公轉軌道面在黃道面附近。其中，i值最大的冥王星為17o.1,次之是水星為7o。還有一個特征就是：絕大多數衛(wèi)星，它們的公轉方向與母星公轉方向相同。共面性水星赤道半徑2440km，密度5.43g/cm3，質量為地球的5.53%，在太陽系行星中體積第二小。密度第二大。軌道半長軸5791×104km，相當于0.38a,最接近太陽;平均公轉速度48km/s，公轉周期88天，公轉最快的行星；水星在公轉二周的同時自轉三周。水星沒有大氣。水星上的溫差是整個太陽系中最大的，溫度變化的范圍為100K到700K。公元前3000年的蘇美爾時代，人們便發(fā)現了水星，古希臘人賦于它兩個名字：當它初現于清晨時稱為阿波羅，當它閃爍于夜空時稱為赫耳墨斯。我國古代水星也稱辰星2、行星水星2、行星金星軌道最接近圓，偏差不到1％。金星的大氣壓力為90個標準大氣壓（相當于地球海洋深1千米處的壓力），大氣大多由二氧化碳組成。金星比地球略微小一些（95％的地球直徑，80％的地球質量）。金星自轉是由東向西，即太陽西升東落。金星日相當于243個地球日。在東方升起時被稱為“啟明星”或“太白金星”，在西方時稱昏星或長庚星。在西方,人們又把金星稱作愛神維納斯。2004年6月8日下午1時許，金星開始飛過太陽圓面，并留下投影——“這可是人們足足等了122年的天象奇觀！”圖為國外天文愛好者在悉尼以北約20英里的懷特山上拍攝到的“金星凌日”現象。2、行星火星24英寸Clark折射望遠鏡攝于美國亞利桑那州火星北極區(qū)域的三維圖像，也是火星第一張三維圖像。被認為是太陽系中除地球外人類最好的住所。有證據表明火星上曾經有過河流與海洋，來自火星的隕石也表明曾經有過生命，但目前這個行星完全是一個死寂的世界。赤道半徑為3395公里，是地球的一半，體積不到地球的1/6，質量僅是地球的1/10?；鹦堑淖赞D和地球十分相似，自轉一周為24小時37分22.6秒?；鹦枪D一周約為687天。火星有兩個衛(wèi)星?？拷鹦堑囊粋€叫火衛(wèi)一，較遠的一個叫火衛(wèi)二。希臘語被稱為戰(zhàn)神。中國古代稱火星為“熒惑”美國天文學家洛威爾1890年，通過望遠鏡看到了火星表面存在的“人工運河”。他堅信火星上存在智能生物,并建有完善的灌溉系統(tǒng)。2001年10月29日,美國火星探測器“奧德賽”在火星的北極發(fā)現了冰。2004年1月23日,歐洲“火星快車”探測器首次直接確認了火星上的確存在水（冰凍狀態(tài)）。2、行星木星木星是一個扁球體，它的赤道直徑約為142800公里，是地球的11.2倍；體積則是地球的1316倍；質量是太陽系所有行星、衛(wèi)星、小行星和流星體質量總和的一倍半。木星平均密度僅為1.33克／立方厘米。木星大氣的成分和太陽差不多，中心溫度達30000攝氏度，上層大氣的溫度卻在零下140攝氏度左右。沒有固體外殼，在濃密的大氣之下是液態(tài)氫組成的海洋。木星的內部是由鐵和硅組成的固體核，稱為木星核。自轉周期為9小時50分30秒，是太陽系中自轉最快的行星。是太陽系中衛(wèi)星數目較多的一顆行星。迄今為止已經發(fā)現木星有16顆衛(wèi)星。木星大約12年在星空中運行一周，每年經過一個星座。我國古代將木星在星空中的運行路線分為“十二次”，木星每行經“一次”，就是一年，所以木星在我國又有“歲星”之稱，用以紀年。據說，這種歲星紀年是十二地支的前身。?！按蠹t斑”是一個復雜的按順時針方向運動的風暴。其外緣每四至六天旋轉一圈，而在中心附近，運動很小，且方向不定。木星的第二大衛(wèi)星木衛(wèi)四(Callisto)，大小和水星不相上下木衛(wèi)一(Io)上一座正在噴發(fā)的火山

2、行星土星最美麗的行星——土星按體積和質量都排在第二位，僅次于木星。赤道直徑有12萬公里，是地球的9.5倍，體積是地球的730倍，質量是地球的95.18倍。（密度很小，每立方厘米只有0.7克）自轉周期是10小時14分鐘。土星的美麗光環(huán)是由無數個小塊物體組成的，它們在土星赤道面上繞土星旋轉。土星還是太陽系中衛(wèi)星數目最多的一顆行星，就象一個小家族。到目前為止，總共發(fā)現了23顆?！巴列l(wèi)六”是目前發(fā)現的太陽系衛(wèi)星中唯一有大氣存在的天體。土衛(wèi)六土星環(huán)2、行星天王星天王星的赤道半徑約為25900公里，體積是地球的65倍。質量約為地球的14.63倍。公轉一周要84年，自轉周期15.5小時。天王星和土星一樣，也有美麗的光環(huán)。赤道面與公轉軌道面的交角達97度55分，也就是說它差不多是“躺”著繞太陽運動的。晝夜交替和四季變化十分奇特，太陽輪流照射著北極、赤道、南極、赤道。因此，天王星上大部分地區(qū)的每一晝和每一夜，都要持續(xù)42年。在西方，天王星被稱為“烏拉諾斯”，他是第一位統(tǒng)治整個宇宙的天神。2005年NASA的哈勃空間望遠鏡在天王星周圍又拍攝到2個不為人知的光環(huán)。2、行星海王星赤道半徑為24750公里，是地球的3.88倍，體積是地球的57倍，質量是地球的17.22倍。是太陽系的第三大行星。表面溫度很低，通常在零下200攝氏度以下。已經發(fā)現海王星有8顆衛(wèi)星。

1989年8月24日，經過12年長途跋涉的“旅行者2號”探測器到達了旅途的最后一站—海王星。海王星的藍色是大氣中甲烷吸收了日光中的紅光造成的。海王星是一個狂風呼嘯、亂云飛渡、富有生氣的世界。大氣中有許多湍急紊亂的氣旋在翻滾。南半球有一個醒目的大黑斑，其形狀、相對位置和行星的大小比例竟與木星大紅斑類似。飛近探測后發(fā)現了6顆衛(wèi)星，從而使海王星的衛(wèi)星總數達到8顆。

小行星是一些圍繞太陽運轉但因為太小而稱不上行星的天體。它們位于地球軌道以內到土星的軌道以外的空間中。而大多數小行星集中在火星與木星軌道之間的小行星帶里。有些小行星的軌道與地球軌道相交，有些小行星還曾與地球相撞。

3、太陽系中的小天體小行星小行星的發(fā)現同提丟斯-波得定則的提出有密切聯系，根據該定則，在距太陽距離為2.8天文單位處應有一顆行星，經過長期搜索，始終沒有發(fā)現這顆未知大行星，卻發(fā)現了一個小行星帶小行星帶主要分布在火星和木星軌道之間，絕大多數小行星距太陽1.7到4.0個天文單位處，小行星質量總和約為地球質量的萬分之四，且質量愈小的數量愈多目前編號的有近5000顆。小行星可大至如直徑約1000公里的Ceres小行星，小至與鵝卵石一般。其中約有30顆直徑大于200km，有16顆小行星的直徑超過240公里。最大的五顆為Ceres小行星（直徑約1000公里）、谷神星（直徑770km）、智神星、灶神星、婚神星。1801年元旦元夜，意大利天文學家皮亞齊發(fā)現了第一顆小行星，被命名為谷神星。小行星的命名權屬于發(fā)現者。早期喜歡用女神的名字，后來改用人名，地名，花名乃至機構名的首字母縮寫詞來命名。現有42顆正式命名的中國小行星，最初5顆是以我國古代科學家命名的，它們是1802號張衡、1888號祖沖之、1972號一行、2012號郭守敬、2027號沈括；以后30多顆是以人名或地名來命名的，如2045號北京、2077號江蘇（鐘山一號）、2078號南京（鐘山二號）、2051號張（張鈺哲）等。關于它的起源，多數人認為在太陽系誕生初期，原始彌漫物質未能凝聚成大行星，而形成了小行星；而小行星帶可能是一顆大行星破碎后形成的。小行星是太陽系形成后的剩余物質。一種推測認為它們是一顆在很久以前一次巨大碰撞中被毀的行星的遺留物。然而這些小行星更像是些從未組成過單一行星的物質。事實上，如果將所有的小行星加在一起組成一個單獨的天體，它的直徑還不到1500公里——比月球的半徑還小。由于小行星是早期太陽系的物質，科學家們對它們的成份非常感興趣。宇宙探測器經過小行星帶時發(fā)現，小行星帶其實非?？諘纾⌒行桥c小行星之間分隔得非常遙遠。在1991年以前所獲的小行星數據僅通過基于地面的觀測。1991年10月，伽利略號木星探測器訪問了951Gaspra小行星，從而獲得了第一張高分辨率的小行星照片。1993年8月，伽利略號又飛經了243Ida小行星，使其成為第二顆被宇宙飛船訪問過的小行星。Gaspra和Ida小行星都富含金屬，屬于S型小行星。我們對小行星的所知很多是通過分析墜落到地球表面的太空碎石。那些與地球相撞的小行星稱為流星體。當流星體高速闖進我們的大氣層，其表面因與空氣的摩擦產生高溫而汽化，并且發(fā)出強光，這便是流星。如果流星體沒有完全燒毀而落到地面，便稱為隕星。經過對所有隕星的分析，其中92.8%的成分是二氧化硅（巖石），5.7%是鐵和鎳，剩余部分是這三種物質的混合物。含石量大的隕星稱為隕石，含鐵量大的隕星稱為隕鐵。因為隕石與地球巖石非常相似，所以較難辨別。1976.3.8吉林隕石雨是直徑220km小行星的一部分。

1997年6月27日，NEAR探測器與253Mathilde小行星擦肩而過。這次機遇使得科學家們第一次能近距離觀察這顆富含碳的C型小行星。此次訪問由于NEAR探測器不是專門用來對其進行考察而成為唯一的一次訪。NEAR是用于在1999年1月對Eros小行星進行考察的。盡管國內外均有大量小行星撞擊地球的報道或預測，但人類完全不必要為此擔心，在科技發(fā)達的今天，我們完全有能力準確預測并事先消除隱患。3、太陽系中的小天體彗星彗星，俗稱掃帚星，“彗”字即掃帚之意。古代人偶然看到形貌奇怪的彗星出現，感到恐懼，看作災禍的征兆。我國古書上的記錄為最早和最多，有時記為孛星、星孛、妖星、異星、蓬星、長星等?！痘茨献印分杏小拔渫醴ゼq······彗星出”，《晉書天文志》“彗星無光，傅日而為光。故夕見則東指，晨見則西指。在日南北皆隨日光而指，頓挫其芒，或長或短。”西方人長期受亞里士多德的錯誤看法的影響，認為彗星是地球大氣中的一種燃燒現象，直到16世紀末，第谷才首次觀測證明1577年大彗星比月球遠得多。肉眼看見的亮彗星從形態(tài)特征上分為：彗核、彗頭（彗發(fā)、彗云）彗尾。彗星從遠處走到離太陽約2天文單位時，開始生出彗尾。彗尾最長時達上億公里。依據彗星遠日點的距離，可分為四個族：木星族：回歸周期3-5年，67顆。土星族：回歸周期10-20年，8顆。天王星族：回歸周期20-40年，3顆。海王星族：回歸周期40-100年，9顆。目前共發(fā)現1600余顆彗星，僅為彗星中極少的部分。B2彗星West彗星Mueller彗星Kohoutek彗星1705年，哈雷根據牛頓最新的運動定律，預言了這顆在1531,1607和1682年被看到的彗星能在1758年回歸（哈雷于1742年去世）。1758年彗星真的回歸了，人們用他的名字來命名它。1986年，哈雷慧星回歸，五艘來自蘇聯、日本、歐洲委員會的飛行器拜訪了哈雷彗星;Giotto號飛行器得到了近Halley核的照片。（16*8*8千米）

下一次于2061年回歸。彗木撞擊及啟示：北京時間1994年7月17日晨4時15分至22日16時期間，國家事先準確的預報（1993年5月作出，提前不到1年2個月），人類第一次抓住這次千年難逢機會，親自目睹了宇宙間彗星與木星的猛烈撞擊過程。通過全世界天文臺的聯合行動，利用先進儀器設備收集到大量第一手資料，對于星體撞擊發(fā)生的能量和形成的物理、化學現象作出了定量估算，是天文學就史上的一項重大進展，對于地球科學研究也極富啟迪意義。1993年3月中旬，日本、智利和美國都有人開始見到天空中新出現的這個不速之客，但只有天文學家蘇梅克夫婦（E.Shoemaker和G.Shoemaker）和業(yè)余天文學家利維（D.Leby）這個研究集體及時予以重視，提出可能是一顆新出現的彗星，并通過e-mail進行國際學術聯系。很快得到美國國立天文臺等的觀測證實，并按發(fā)現者名字命名為蘇梅克-利維9號彗星（SL9）。因此可見，對新事物的敏銳性和及時運用現代通訊手段是獲得科學上重大突破的必要條件。SL9原來是一顆直徑約10km、質量月5*1011t的彗星（臟雪球），由于過分接近巨大的木星，被它捕獲并撕裂，當發(fā)生撞擊時已經是一組由22個較大碎塊組成的“彗星列車”，首尾長達1.6*105km。因此實際上的撞擊作用呈連珠炮式在近130小時內連續(xù)進行。總共釋放的能量相當于20億顆廣島原子彈爆炸，平均每秒鐘達4200顆。其中，最大的碎塊G（第七次撞擊）直徑估計不小于3.5km，撞擊時相當于3億顆原子彈同時爆發(fā)，瞬間溫度超過30000-50000℃，烈焰升騰到1600km高度，爆炸范圍達到2200km高空，形成的撞擊點相當于地球的80%面積。撞擊產生的紅外輻射十分強烈，連專門在夏威夷天文臺觀察撞擊事件的紅外望遠鏡都不得不把鏡面2/3擋起來。其威力超出科學家的預料。這次彗木撞擊事件在全世界各界人士中都引起強烈反響，人們更加關切地球的安全問題了。除軌道變化不定的彗星外，近地小行星由于存在與地球軌道的交叉，發(fā)生撞擊的可能性也不能排除，只是機率很小。例如，天文學家已經算出一顆名為斯威夫特-塔特爾（Swift-Tuttle）的彗星，在2126年8月21日與地球相撞的概率為百萬分之一。國際天文學聯合會（IAU）已成立一個包括中國天文學家在內的16人工作小組，開展預警研究。2005年7月4日（美國獨立紀念日）對“坦普爾1號”彗星實施撞擊，一枚銅彈射向時速高達3.68萬公里的彗星，猛烈的撞擊產生恰似慶祝焰火般的壯觀景象。3、太陽系中的小天體流星和隕石流星體是圍繞太陽運轉的小型天體，但因為其體積實在太小，連彗星和小行星都稱不上。如果流星體闖進地球大氣層，在80至110公里的高空因與空氣摩擦而燃燒汽化，發(fā)出強光，便稱為流星。如果流星體沒有完全燃燒而墜落到地表，便稱之為隕星。

研究分析隕星在天文學上有著重要的意義。由于一些隕星是早期太陽系形成時的產物，它們對科學家了解太陽系的形成有很大的作用。某些隕星來自月球或其他行星，有些則是小行星的碎片。它們原本是這些天體的一部分，但因與其他天體發(fā)生碰撞而碎裂，從而濺落到宇宙空間。

隕星的成份很復雜，較難進行分類。根據隕星的不同成份可分為隕石、隕鐵等。含石量大的叫隕石，含鐵、鎳等金屬成份大的稱隕鐵。隕星中隕石的比例最大，約占92.8%；其次是隕鐵，占5.7%；剩余部分石、鐵各半。在南極洲Allan山上發(fā)現的隕石，當為45.5億年前在太陽系星云中與其他行星同時形成的

這也是在南極發(fā)現的隕石。其礦物結構與科學家們期待的火星巖十分相似。在南極洲Reckling峰發(fā)現的隕石，為45億年前太陽系形成時產生的一顆小行星的一部分。

這是在南極冰層中發(fā)現的隕石，形成于約180萬年前

在南極洲Derrid峰上發(fā)現的隕鐵。因其含鐵鎳量大而得名。

火星隕石中不尋常的管狀結構，被認為是火星上曾經存在生命的證據4、月球（1）概況月球俗稱月亮，也稱太陰。在中國古代神話中，關于月亮的故事數不勝數。我國古代詩文中有許多有趣的美稱：玉兔（著意登樓瞻玉兔，何人張幕遮銀闕——辛棄疾）；玉蟾（涼宵煙靄外，三五玉蟾秋——方干）；桂魄（桂魄飛來光射處，冷浸一天秋碧——蘇軾）；嬋娟（但愿人長久，千里共嬋娟——蘇軾）。此外，還有許多別致的雅號，如玉弓、玉桂、玉盤、玉鉤、玉鏡、冰鏡、廣寒宮、嫦娥、玉羊等。古希臘神話中，月亮女神的名字叫阿爾特彌斯，同時她也是狩獵女神。月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，是距離我們最近的天體，它與地球的平均距離約為384401千米。赤道半徑是1738.2km，相當于地球半徑的27.28%。極半徑比赤道半徑比短4km。月球的質量約7.35×1022噸，相當于地球質量的1/81，密度只有地球的0.6，月面重力則差不多相當于地球重力的1/6。月球外部沒有大氣層，即使曾經有大氣，但他微弱的重力，也不能保住大氣的存在。人們在望遠鏡中可以看到清晰的月面，以及飛船登月實地考察，都證明月球幾乎沒有大氣，只有幾微量的氣體，其主要成分是氦和氬，密度僅為地球大氣密度的110000億之一。由于月球表面的重力小，它的逃逸速度也很小，只有2.4km/s（地面上是11.2km/s），在常溫下氧和氮分子熱運動的速度已超過這個速度，從而使之逃逸到太空去。沒有大氣，聲音得不到傳播，因此月球世界萬籟俱寂，聽不到一點聲音，充滿著寂靜和荒涼。登月飛行的宇航員形容月球“有一種自成一格的荒涼之美”。沒有大氣對光的散射作用，月球上看不到“蔚藍色”的天空，也沒有迷人的晨昏朦影，即使在白天，天空也是一片漆黑。白晝和黑夜都是突然來臨，星星、太陽、地球同時出現在天空。沒有大氣也就無法保持水分，故月球上沒有風云變幻，不見雨露霜雪，也不會出現電閃雷鳴和美麗的彩虹，根本不用作天氣預報。由于得不到大氣和水分的調節(jié)，加上月球上的晝夜漫長（一晝夜為一個朔望月），況且月球土壤的熱容量和導熱率都很小，因此，月面上溫度變化十分劇烈。白天在太陽直射下，溫度可高達+127℃，黎明前可下降到-183℃。月球外部沒有大氣層保護，致使月面經常遭受隕石撞擊。登月考察證明，月球表面被一層平均厚約10cm的細沙粒層所覆蓋。月球外部沒有大氣層，也沒有水，溫度變化劇烈，導致月球上難以有生命存在。雖然在月球物質中已發(fā)現各種有機化合物，但目前在月面上沒有任何證據表明存在有生命能力的有機體。（2）月球表面在地球上用肉眼觀察月球，可以看到月面上明暗不均的現象，這反映了月面對光的反射特性的差異。當我們用望遠鏡觀察月面時，則可以清楚地看到高低不平的外貌，以及復雜的結構特征。4、月球月陸觀察所見月球表面明亮部分稱為“月陸”。因為它的反射率較高，所以表面看起來比較明亮。月陸是月面上的高地，為大面積的熔融結晶的巖石覆蓋，是月球最古老的巖石，年齡約為41-46億年。月海肉眼所見月面上暗黑的區(qū)域稱為“月?！薄Ｔ潞Ｊ窃旅嫔蠌V闊的低平元，滴水均無。已知的月海有22個，絕大部分分布在月球的正面。月海比月陸低2~3km，且比月陸年輕，約形成于39~31億年前。其中最大的“風暴洋”，面積約500萬km2；較大月海還有雨海、靜海、澄海、豐富海、云海、危海、酒海等。環(huán)形山又稱“月坑”，是月面上最顯著的特征。據統(tǒng)計，直徑大于1km的環(huán)形山總數約33000多個。最小的不到1m。最大的是月球南極附近的貝利環(huán)形山，直徑為295km，可容納整個海南島。天文學家認為，絕大多數環(huán)形山為隕星撞擊而成，少數是火山造成。大且復雜的環(huán)形山壁呈臺階狀，中央有突起；年輕的環(huán)形山周圍還保留有清晰的輻射狀的建設五，稱為“輻射紋”。月面上帶有輻射紋的環(huán)形山約有50個，著名的有第谷環(huán)形山，其直徑86km，有輻射紋12條，最長的達3000km。山脈月面上有一些類似地球上的山脈，借用地球上山脈名字來命名，如阿爾卑斯山脈、高加索山脈等，其中最長的亞平寧山脈，長1000km。在月球南極附近的山峰高達8000-9000m。月谷和月溪月谷類似于地球上的大裂谷。較寬的大裂谷多出現在月陸較平坦的地區(qū)。最長的月谷達500km，寬約20~30km。月面上的細小的月谷和月溪，在月陸和月海中均有發(fā)現。月球背面月球的背面也同正面地形一樣，只是“?！钡拿娣e較小，而環(huán)形山很多，其中有5座是一中國人命名的，他們是石申、張衡、祖沖之、郭守敬和“萬戶”（中國古代官職名）。（3）月球的公轉4、月球日月會合運動與月相月球繞地球旋轉，稱為公轉運動。但嚴格地講，是月球和地球繞其公共質心的運動，只因其公共質心仍位于地球內部，所以簡單地把月球的公轉看成是繞地球（或地心）的運動。月球公轉軌道是一個橢圓，軌道偏心率為0.0549，近地點的平均距離為363300km，遠地點的平均距離為405500km，以上所講是指月球的地心軌道，它是一個封閉橢圓，但是，月球在繞地球旋轉的同時，還隨地球繞太陽運行，所以，月球的運行日心軌道是月球繞地球、地球繞太陽兩種運動的合成。公轉軌道黃道5°9′升交點白道19.4°由于月球在繞地球公轉的同時，地球還在繞太陽公轉，同時二者還存在著速度的差異，因此從地球上看，月球相對于太陽也產生相對運動，稱為日月會合運動。日月會合運動使日、地、月三球的相對位置時刻都在發(fā)生變化。由于月球本身不發(fā)光，只是反射太陽光才被看見，所以當月球與太陽處于不同的相對位置時，從地球上來看，月球的視形狀就會發(fā)生周期性的圓缺變化，稱為月球的位相，簡稱“月相”。月球與太陽的相對位置是以它們之間的角距離來表示的，所以把它的月相變化，就是日月角距離的變化。由圖可以推出各種月相出沒的時刻月相農歷日期日月角距離月出中天月落明亮部位夜晚可見情況朔初一0°日月相合晨午昏無不可見上弦初七初八90°東方照午昏夜西半亮（右）上半夜見于西天望十五180°日月相沖昏夜晨全亮整夜可見下弦二十二二十三270°西方照夜晨午東半亮（左）下半夜見于東天公轉周期和速度月球繞地球運行一周的時間叫做月球的公轉周期。由于選擇的參考點不同，因而有各種不同的月。恒星月

(27.3217日)以恒星為參考點，指月球中心連續(xù)兩次自西向東回到同一恒星方向上所經歷的時間，約27.3217日（27d7h43m11.4s）。它是月球公轉360°所需的時間，是月球公轉的真正周期。朔望月

(29.5306日)以太陽為參考點，是月球連續(xù)兩次“合朔”（或合望）的時間間隔，約29.5306日（29d12h44m3s）它是日月會合運動的周期，也是月相變化的周期。或者說，是月心連續(xù)兩次通過地心與日心連線的時間間隔。交點月

(27.2122日)以黃白交點為參考點，指月球中心連續(xù)兩次通過同一黃白交點的時間間隔，約27.2122日（27d5h0m35.8s）。近點月

(27.5546日)以近地點為參考點，指月球中心連續(xù)兩次通過近地點的時間間隔，約27.5546日。為什么會有不同的月長？朔望月比恒星月長約2.21日，是因為朔望月要比恒星月多轉29°的緣故交點月比恒星月短，是因為黃白交點每月西移1.6°的緣故近點月比恒星月長，是因為近地點每月東移3°3′的緣故速度根據公轉周期（恒星月），可求出月球公轉的角速度為13°10′/日。月球公轉軌道是橢圓，近地點最快，為15°/日，遠地點最慢，為11°/日。平均角速度為13°10′/日。因為月球的公轉方向是向東，，而它的周日視運動方向又是向西，因此月球每日出沒地平線的時刻（太陽時），必然逐日向后推遲。其推遲的時間可由日、月會合運動速度求出；因為月球公轉平均角速度為13°10′/日，地球公轉平均角速度為59′/日，則日月會合速度每日為13°10′－59′＝12°11′，而地球自轉12°11′的時間約為50分，因此月球出沒時刻，每日向后推遲約為50分。（4）月球的自轉4、月球月球千年一面，被誤認為月球沒有自轉運動。事實恰恰相反，這個現象正好表明月球有自轉運動。只是因為月球的自轉方向和周期與它的公轉相同所致，天文學上稱這種自轉為“同步自轉”。即月球的自轉周期為一個恒星月（約27.3217日，27d7h43m11.4s）。月球總是一面向著地球，這只是近似的說法。實際上，我們可以看到59%的月面積。這是由于月球公轉速度不均勻和月球自轉軸83°21′的傾斜造成的，是我們多看到9%的面積。在日月會合運動中，當月球運動到太陽和地球之間（朔日）、且日、地、月三球恰好或幾乎在一條直線上時，月球遮住了太陽，在地球上處于月影區(qū)的觀察者，看不見或看不全太陽的現象稱為“日食”；在日月會合運動中，當月球運動到和太陽相對的位置（望日）、且日、地、月三球恰好或幾乎在一條直線上時，月球進入地球的影子，在地球上處于夜半球的區(qū)的觀察者，看不見或看不全月球的現象稱為“月食”。日食和月食是一種普通的天文現象。（5）日食和月食4、月球在本影內，太陽光盤全部被遮蔽，因而是黑暗的偽本影是一種特殊類型的半影，被遮蔽的是太陽光盤的中心部分半影區(qū)略暗月食當地球阻擋陽光照射月球時，則發(fā)生月食。月食發(fā)生的條件是：日月相沖(望日)于黃白交點附近。月食分月全食和月偏食兩類，沒有月環(huán)食。月全食和月偏食取決于月球是否全部或部分隱入地球本影，而不決定于地球上觀測地點的不同。當月球全部隱入地球本影時，月輪整個變暗，這是月全食。若月球只是部分地進入地球本影，月輪殘缺，是月偏食。在發(fā)生月全食前后，必同時伴有月偏食階段。有時，由于月球偏離地球本影軸心較遠。整個月食過程始終是月偏食。月食過程分為：初虧、食既、食甚、生光、復圓月食過程初虧：月球東緣剛接觸地球本影，月食開始。食既：月球的西邊緣與地球本影的西邊緣內切，月球剛好全部進入地球本影內。食甚：月球的中心與地球本影的中心最近。生光：月球東邊緣與地球本影東邊緣相內切，這時全食階段結束。復圓：月球的西邊緣與地球本影東邊緣相外切，這時月食全過程結束。月食過程總