大學(xué)地球與空間科學(xué)《地球科學(xué)概論-行星與太陽系探測》課件

空間科學(xué)概論(6)

----行星與太陽系探測水星金星地球火星木星土星天王星海王星

1.太陽系的構(gòu)成2.行星磁層與極光活動

3.月球探測4.行星探測

1、太陽系構(gòu)成水星金星地球火星木星土星天王星海王星TheEarth

3rdplanetfromtheSun1AU=150millionkmTraveltime:Bylight--8minutesBySolarWind--~100hrsSolarSystem水星金星地球火星木星土星海王星天王星冥王星行星矮行星小天體類地行星小行星彗星水星地球金星火星木星土星天王星海王星冥王星谷神星珍娜慧星流星類地行星類木行星行星的定義一顆行星是一個(gè)天體，它滿足:(a)圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn);(b)有足夠大的質(zhì)量來克服固體應(yīng)力以達(dá)到流體靜力平衡的(近于圓球)形狀，同時(shí)(c)清空了所在軌道上的其他天體。矮行星的定義一顆矮行星是一個(gè)天體，它滿足

(a)圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)

(b)有足夠大的質(zhì)量來克服固體應(yīng)力以達(dá)到流體靜力平衡的(近于圓球)形狀

(c)沒有清空所在軌道上的其他天體，同時(shí)

(d)不是一顆衛(wèi)星。

小天體其他圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的天體，衛(wèi)星除外，統(tǒng)稱為“太陽系小天體”。

冥王星和庫帕帶庫帕帶的位置處于距離太陽40至50天文單位（AU）低傾角的軌道上。該處過去一直被認(rèn)為空無一物，是太陽系的盡頭所在。但事實(shí)上這里布滿著直徑數(shù)十公里到上千公里的冰封物體。庫帕帶是現(xiàn)時(shí)我們所知的太陽系的邊界，是太陽系大多數(shù)彗星的來源地。流星球粒狀鄖石大部分隕石是球粒隕石（占總數(shù)的91.5％）小行星與小行星帶有超過一萬個(gè)小型星體（1km–1000km）位于火星與木星之間，這個(gè)帶是小行星帶，大部分流星來自于火星與木星之間小行星帶。流星彗星，或稱為掃帚星，是一種天體，由太陽系外圍行星形成后所剩余的物質(zhì)（如冰凍的氣體、冰塊、塵埃）組成。彗星質(zhì)量很小，只有地球質(zhì)量的幾千億分之一，通常沿著扁平的軌道圍繞太陽運(yùn)行。繞行一周所需的時(shí)間由幾年至幾百萬年不等。彗星等離子體尾中性氣體尾彗星馬王堆帛書的彗星臨摹圖

(29幅)

西漢古墓

1.太陽系的構(gòu)成2.行星磁層與極光活動

3.月球探測4.行星探測

Orientationofrotationandmagneticaxes17ComparativeMagnetosphere18NATURE|VOL432|4NOVEMBER2004木星的極光

1.太陽系的構(gòu)成2.行星磁層與極光活動

3.月球探測4.行星探測

2011年9月1日（農(nóng)歷八月初四）13點(diǎn)43分,錢塘江大潮觀潮圣地浙江海寧鹽官，形成一線潮。圖為潮來現(xiàn)場。沒有大氣，表面也無液態(tài)水晝夜溫度變化很大，表面最高溫度高達(dá)123

C，白天平均溫度為107°C，夜間平均溫度為-153°C，夜半球溫度最低達(dá)-233

C。

月球的北極發(fā)現(xiàn)有幾百萬噸水

ANASAradaraboardIndia’sChandrayaan-Ilunarorbiterfound40craters,ranginginsizefrom1to9milesacross,withpocketsofice.Scientistsestimateatleast600milliontonsoficecouldbeentombedinthesecraters.三種可能：一是來自撞擊月球的彗星或小行星;二是撞擊事件釋放了困于月表下面的水；三是攜帶氫原子的太陽風(fēng)，氫原子與月球土壤中的氧原子結(jié)合形成水。如果真是太陽風(fēng)，那還意味著太陽系中沒有大氣的地方也可能有少量水，比如水星和小行星。月球發(fā)現(xiàn)有水證據(jù)：一噸土壤含900克水(圖)H+O+H=H2O月球表面特征

大的暗區(qū)稱為“月?！?月面上有22個(gè)月海，其中有19個(gè)在朝向地球的半個(gè)月球;月陸又常稱作高地，是月面上亮的一些區(qū)域，比月海高１～３公里，約占月球表面總面積的4/5;月球布滿大大小小的隕擊坑。

月壤與月土月球表面覆蓋著的碎巖和細(xì)塵覆蓋層稱為“月壤”，而月壤中的細(xì)塵(小于１毫米)另稱作“月塵”或“月土”（Lunarsoil）。月壤完全不同于地球土壤，不是風(fēng)化過程形成的，也不含腐植質(zhì)，而是基巖被隕擊的濺射碎屑沉積的連綿覆蓋層。

已經(jīng)命名的隕石坑有8千多個(gè)月球南極的艾特肯盆地

（AitkenBasin）圖中蘭色區(qū)域?yàn)锳itkenBasin，直徑2500km，深12km，是太陽系最大的撞擊坑月球

近邊月球

遠(yuǎn)邊為什么要探測月球科學(xué)意義月球資源技術(shù)意義科學(xué)意義月球的起源與演變月球的空間環(huán)境在月球軌道觀測地球的空間環(huán)境月球天文臺在月球上監(jiān)測近地小行星月球資源核聚變材料——氦3極區(qū)可能存在的水冰稀有礦物資源技術(shù)意義為更遠(yuǎn)的深空探測做技術(shù)準(zhǔn)備驗(yàn)證一些新技術(shù)推動高技術(shù)的發(fā)展月球探測的形式飛越（flyby）硬著月或軟著月環(huán)月由登月艙取樣返回載人登月建立永久性的基地

月球探測歷史第一個(gè)飛越月球的探測器Luna1第一個(gè)硬著月的探測器Luna2首次在月球表面軟著陸Luna-9第一個(gè)環(huán)月探測器——Luna10美國于1968年12月發(fā)射的Apollo8，是第一艘載人的環(huán)月飛船；1970年7月20日，美國Apollo11號載人飛船成功登月，并從月球帶回21.7kg的土壤和巖石樣品，這是人類首次踏上月球。中國的“嫦娥”探月計(jì)劃第一步：于2007年發(fā)射環(huán)月探測衛(wèi)星，對月球表面進(jìn)行三維成像，探測近月空間環(huán)境，探測月球礦物分布；第二步：機(jī)器人在月球表面軟著陸，對月球表面進(jìn)行實(shí)地探測；第三步：從月球取樣返回。

1.太陽系的構(gòu)成2.行星磁層與極光活動

3.月球探測4.行星探測

2、類地行星水星金星地球火星類地行星的主要特征基本上是由巖石和金屬組成固體表面，密度高自旋緩慢沒有環(huán)衛(wèi)星少類地行星研究關(guān)注的問題類地行星環(huán)境及其演變類地行星磁場的源火星上是否有水和生命

水星

Mercury水星水星的基本參數(shù)和表面形態(tài)水星大氣層水星的磁場與磁層水星研究關(guān)注的問題1.水星基本參數(shù)和表面形態(tài)到太陽的距離：

0.387AU與地球半徑之比：0.383與地球密度之比：0.984平均軌道速度：47.88km/s公轉(zhuǎn)周期：87.969天自轉(zhuǎn)周期：58.646天一個(gè)水星日＝2/3個(gè)水星年水星表面特征隕擊坑：最大直徑1300公里；盆地：在飛船所攝45%水星表面，辨認(rèn)出35個(gè)直徑大于200km的盆地；平原：平坦平原、坑際平原和多丘線狀區(qū)；環(huán)行山、懸崖和谷。水星最大的隕擊坑：直徑1300km水星最熱的地方——

卡路里盆地火星最熱的地方是ClorisBasin，最熱時(shí)達(dá)427℃。在中午，巖石中的鉛、錫被強(qiáng)烈的陽光熔化析出，匯聚成金屬液潭；最新探測結(jié)果比原測值大.2.水星大氣表面氣壓約10-15bar(地球表面為1.013bar)；主要成分：

He：42%Na：42%;O2：15%;

其它：1%;水星表面溫度最高溫度：427°C,最低溫度：-173°C平均表面溫度：179°C3.水星的磁場與磁層赤道表面磁場約為地球的1%；水星的磁層比地球磁層小，磁層頂距水星中心僅1.3倍水星半徑；水星沒有電離層。類地行星與月球的密度水星研究關(guān)注的問題為什么水星的密度那樣高？水星磁場的來源？水星的地質(zhì)是怎樣演變的？水星的極區(qū)有冰嗎？水星的大氣層有那些揮發(fā)性成分？水星沒有電離層，磁場怎樣與太陽風(fēng)相互作用？水星探測水手10號信使號探測水星的技術(shù)難點(diǎn)飛船與水星的相對速度太大飛船在日照時(shí)溫度非常高利用金星的引力助推作用4.2.2金星（Venus)主要內(nèi)容金星的基本參數(shù)金星大氣層金星表面特征金星的基本參數(shù)到太陽的平均距離：0.723AU公轉(zhuǎn)周期：224.701天自轉(zhuǎn)周期：243.01天平均軌道速度：35.02km/s平均密度：地球的0.95赤道半徑：地球的0.95體積：地球的0.86質(zhì)量：地球的0.82金星的自轉(zhuǎn)方向與地球相反金星的大氣層表面氣壓:92bar，是地球的92倍主要成分:CO2（96.5%)，氮（3.5%）；次要成分:水汽、二氧化硫等；大氣中有氣輝和閃電，但沒有積雨云；有電離層和磁層。金星的表面溫度最高溫度:480°C表面溫差不超過10度(溫室效應(yīng)強(qiáng))金星的表面特征表面平坦，除了少數(shù)高地區(qū)外，高程差很?。▋H2~3km）高地（8%）低地（27%）起伏平原（65%）最大的隕石坑Mead隕石坑，直徑280km。長的通道

寬1km~4km，長120km。是巖溶流動流下的痕跡。圓形的山這7個(gè)圓頂形的山平均直徑25公里，最高750米。金星探測“金星”（Venera）系列：16艘“水手”（Mariner）系列：3艘“維伽”（Vega）系列：2艘“先鋒金星”（PioneerVenus）系列：2艘“探測器”（Zond）飛船1艘“伽利略”（Galileo）飛船1艘“麥哲倫”（Magellan）飛船1艘火星(Mars)主要內(nèi)容火星的基本參數(shù)火星大氣表面形態(tài)火星上的水火星的基本數(shù)據(jù)到太陽的距離：1.52AU直徑：6794km(地球的0.533倍)密度（與地球之比）：0.713重力加速度（與地球之比）：0.377公轉(zhuǎn)周期：686.98天自轉(zhuǎn)周期：24h37m22.6s火星大氣大氣壓力：0.007bar大氣成分：

CO2:95.32%

N2:2.7%（77%）Ar:1.6%（0.9%）

O2:0.13%(21%)

H2O:0.03%(0.1%)

Ne:0.00025%火星的霧火星的云火星表面溫度最高表面溫度：270C最低表面溫度：-1400C平均表面溫度：-550C火星表面形態(tài)激光高度計(jì)測量的結(jié)果，誤差在13米之內(nèi)；南半球平均高度在地形“海平面”之上1~3公里，北半球居“海平面”之下，且環(huán)行山稀少。塔西斯（Tarsis）隆起區(qū)高達(dá)27km，橫跨4000km。有3個(gè)東北-西南向排列的盾形火山，間距約700km，直徑為350~400km?；鹕娇谏?~4km。太陽系最高的火山奧林匹斯（Olympus）火山，高27km，直徑550km，頂部火山口直徑約80km。懸崖高6km以上，環(huán)繞在奧林匹斯底部。“水手”大峽谷長4000km，寬600km，深7km。美國科羅拉多大峽谷長350km，最大深度1.7km,最大寬度29km。火星最大的盆地——Hellas

長軸和短軸分別為2000和1600km，深4km火星的極區(qū)極區(qū)表面最上層是水冰和干冰以及塵埃的極冠，冰極冠下面是層狀沉積。南北極冠的情況火星的塵暴每個(gè)火星年大約有100次區(qū)域性塵暴發(fā)生；在每個(gè)火星年中，有1、2次區(qū)域性塵暴發(fā)展成全球性大塵暴。火

星

的

塵

暴每個(gè)火星年大約有100次區(qū)域性塵暴發(fā)生；在每個(gè)火星年中，有1、2次區(qū)域性塵暴發(fā)展成全球性大塵暴。大氣層

壓強(qiáng)

主要成分地球1.00N2，O2火星0.077CO2，NO2

金星92.00CO2，N2水星10-15He,Na類地行星比較類地行星和月球的磁性水星：有普遍磁場，但很弱；沒有電離層和輻射帶；金星：磁矩小于地球的十萬分之五，有電離層；火星：磁場不超過地球的千分之四，有電離層和磁層；月球：沒有普遍磁場，磁矩小于地球的一千萬分之一。類地行星大氣是怎樣演變的？地球所含的二氧化碳與金星一樣多，但地球所含的CO2儲藏在動物骨骸所形成的灰石中；未來將怎樣變化？金星大氣原來是什么狀態(tài)？為什么演變到今天的情況？火星的臭氧層怎樣被破壞的？人類應(yīng)吸取什么教訓(xùn)？火星上有生命嗎？火星人臉火星上有生命的證據(jù)1996年12月美國科學(xué)家宣布：1984年在南極洲發(fā)現(xiàn)的ALH84001隕石來自火星?；鹦请E石攜帶生命信息在電子顯微鏡圖片中，地球上的細(xì)菌（上）與火星隕石中的結(jié)晶體（下）外觀驚人地相似。結(jié)晶體是火星隕石以長鏈狀排列的磁鐵結(jié)晶體，這種鏈狀結(jié)構(gòu)只能由曾經(jīng)活著的生物體組成?；鹦请E石坑中地下水的痕跡隕石坑邊緣有明顯水沖刷過的痕跡火星上過去曾經(jīng)有水嗎？火星上現(xiàn)在有水嗎？

表面水流的痕跡遺留的問題火星上的水存在于什么年代？火星上的水存在多長時(shí)間？火星上的水在什么年代消失的？什么原因?qū)е禄鹦撬南В炕鹦巧显?jīng)有生命嗎？“火星快車”尋找地下水探測原理火星快車在赤道附近發(fā)現(xiàn)冰隕石坑陰影處含有地下冰火星快車在隕石坑中發(fā)現(xiàn)水冰火星極區(qū)存在水冰的證據(jù)雷達(dá)觀測結(jié)果南極富含冰的沉積層厚度分布沉積區(qū)主要由水冰構(gòu)成，紫色：冰層最薄，紅色：冰層最厚。沉積層內(nèi)總的水冰體積等效于覆蓋整個(gè)火星11米深的水層。黑色圓形區(qū)是南緯87o以內(nèi)的區(qū)域?；鹦谴髿?/p>

含有水蒸氣和甲烷的區(qū)域118結(jié)束!《地球科學(xué)概論》（空間科學(xué)部分）綱要（2010.10）基本概念1.中性大氣部分中間層、熱層、臭氧層2.電離層極光、電離層不規(guī)則性、電離層閃爍、突發(fā)電離層騷擾、電離層暴3.磁層地球空間、輻射帶、地磁活動、磁暴、磁層亞暴、環(huán)電流4.太陽與太陽風(fēng)太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射、太陽活動、太陽風(fēng)、太陽黑子重點(diǎn)理解的問題大氣層分層高層大氣狀態(tài)變化對航天器的影