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1、普通地质学普通地质学 ( Physical Geology) 第十第十六六章章 行星地质概述行星地质概述 行星地质概述行星地质概述 Chapter 16 Intruduction Intruduction of of Geoplanetology Geoplanetology 地球在宇宙中的大小犹如太平洋中的一滴水。地球在宇宙中的大小犹如太平洋中的一滴水。 自古以来自古以来, ,人类一直神往对太空奥秘的探索。如中国古代神话人类一直神往对太空奥秘的探索。如中国古代神话 故事故事“嫦娥奔月嫦娥奔月”。 近半个世纪的成果最为显著。近半个世纪的成果最为显著。 苏联苏联1957年第一颗卫星上天，首次载人
2、飞行，首次建立空间站年第一颗卫星上天，首次载人飞行，首次建立空间站; 美国美国1969年年 首次登上月球，首次航天飞机飞行，航天器首次在火星、金星着陆；首次登上月球，首次航天飞机飞行，航天器首次在火星、金星着陆；欧洲、中欧洲、中 国、日本国、日本 近年的发展也很迅猛。和平与军事霸权目的并举。近年的发展也很迅猛。和平与军事霸权目的并举。 太空地质：太空地质：用光、电、遥感、遥测技术，采集地球陨石、月岩用光、电、遥感、遥测技术，采集地球陨石、月岩 样、彗星尘埃等，研究宇宙的成分、构成与演化。样、彗星尘埃等，研究宇宙的成分、构成与演化。 空间技术研究范围：空间技术研究范围：空间行走、释放卫星、晶体生
3、长、生物发空间行走、释放卫星、晶体生长、生物发 育、农业育种、军事用途、育、农业育种、军事用途、 地球资源技术卫星（地球资源技术卫星（Earth Resource Technology Satellite，ERTSERTS）等。）等。 第一节第一节 太阳系及其起源太阳系及其起源 Section 1 Solar System and Its Origin 一、太阳系一、太阳系其运行轨道为椭圆形的一个大家族。其运行轨道为椭圆形的一个大家族。 1.构成构成(constitution): 太阳太阳（恒星（恒星(fixed star)）+八大行星八大行星(planet) （水金地火木土天海（水金地火木土
4、天海)。含。含165颗颗卫星卫星 (secondary planet) (含月含月 球球) 、许多、许多矮行星矮行星、10万个万个彗星彗星(comet,如哈雷慧星如哈雷慧星)、星际物质、星际物质(陨陨 石石meteotolite、尘埃、气体、尘埃、气体)、超强功率的、超强功率的电磁辐射电磁辐射,宇宙射线宇宙射线等。等。 水金地火水金地火水金地火水金地火( (类地类地类地类地) )、木土天海、木土天海、木土天海、木土天海( (类木类木类木类木) )；木星最大，土星次之。；木星最大，土星次之。；木星最大，土星次之。；木星最大，土星次之。 1天文单位天文单位等于日地平均距离等于日地平均距离(1A.U
5、.约为约为 1.495978707亿亿km)。 光速：光速：光速：光速：3030 x105km/skm/s；太阳光需；太阳光需8分钟才可到达地球（分钟才可到达地球（1 A.U.)。 2.2.天文学联合会关于三类太阳系天体定义的决议天文学联合会关于三类太阳系天体定义的决议天文学联合会关于三类太阳系天体定义的决议天文学联合会关于三类太阳系天体定义的决议 (1)(1) 20062006- -8 8- -2424晚晚晚晚9:309:30 国际国际26届天文学大会届天文学大会3000多名专家投票表决多名专家投票表决,一一 致同意将致同意将冥王星清出太阳系，降级为矮行星冥王星清出太阳系，降级为矮行星冥王星
6、清出太阳系，降级为矮行星冥王星清出太阳系，降级为矮行星。 (2) (2) 行星定义行星定义行星定义行星定义( (planet)planet)：位于环绕太阳的轨道上、有足够大的质量来克位于环绕太阳的轨道上、有足够大的质量来克位于环绕太阳的轨道上、有足够大的质量来克位于环绕太阳的轨道上、有足够大的质量来克 服固体应力以达到流体静力平衡状态（近于球形）、已经清空了其服固体应力以达到流体静力平衡状态（近于球形）、已经清空了其服固体应力以达到流体静力平衡状态（近于球形）、已经清空了其服固体应力以达到流体静力平衡状态（近于球形）、已经清空了其 轨道附近其他物体的天体。轨道附近其他物体的天体。轨道附近其他物
7、体的天体。轨道附近其他物体的天体。 (3)(3) 矮行星定义矮行星定义矮行星定义矮行星定义 ( (dwarf planet)dwarf planet)：位于环绕太阳的轨道上、有足够大的位于环绕太阳的轨道上、有足够大的位于环绕太阳的轨道上、有足够大的位于环绕太阳的轨道上、有足够大的 质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的状态（近于球形），还质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的状态（近于球形），还质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的状态（近于球形），还质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的状态（近于球形），还 没有清空其轨道附近其他物体、不属于卫星的天体。没有清空其轨道附近其他物体、不属于卫星
8、的天体。没有清空其轨道附近其他物体、不属于卫星的天体。没有清空其轨道附近其他物体、不属于卫星的天体。 太阳系小天体太阳系小天体太阳系小天体太阳系小天体：其他所有环绕太阳运动的天体。：其他所有环绕太阳运动的天体。：其他所有环绕太阳运动的天体。：其他所有环绕太阳运动的天体。 20062006年年年年8 8月月月月2424日日日日将将冥王星排除出太阳系的理由冥王星排除出太阳系的理由冥王星排除出太阳系的理由冥王星排除出太阳系的理由 (1) (1) (1) (1) 冥王星的发现基于一个错误的理论，且质量算错了冥王星的发现基于一个错误的理论，且质量算错了冥王星的发现基于一个错误的理论，且质量算错了冥王星的
9、发现基于一个错误的理论，且质量算错了; ; ; ; (2) (2) (2) (2) 冥王星轨道和海王星轨道相交冥王星轨道和海王星轨道相交冥王星轨道和海王星轨道相交冥王星轨道和海王星轨道相交; ; ; ; (3) 2005(3) 2005(3) 2005(3) 2005年年年年7 7 7 7月美国布朗发现一颗比冥王星更大、更远的天体月美国布朗发现一颗比冥王星更大、更远的天体月美国布朗发现一颗比冥王星更大、更远的天体月美国布朗发现一颗比冥王星更大、更远的天体 “ “2003UB3132003UB3132003UB3132003UB313” ”, , , , 昵称昵称昵称昵称“ “齐娜齐娜齐娜齐娜”
10、 ”。 冥王星冥王星(Pluto)平均密度平均密度2.06g/cm3 个头小、轨道扁平个头小、轨道扁平 19301930- -2 2- -1818，美国天文学家汤博发现，美国天文学家汤博发现 太阳系行星轨道太阳系行星轨道 矮行星矮行星矮行星矮行星(dwarf planet)(dwarf planet) 行星行星行星行星(planet)(planet) 太阳系小天体太阳系小天体太阳系小天体太阳系小天体(small solar system bodies)(small solar system bodies) 太阳太阳太阳太阳 (Sun)(Sun) 平均密度平均密度 1.434g/cm3 水水水水
11、 星星星星(Mercury)(Mercury)(Mercury)(Mercury)平均密度平均密度 5.44g/cm3 发现时间与发现者均无从考证发现时间与发现者均无从考证 金星金星(Venus) 平均密度平均密度5.20g/cm3 发现时间与发现者均无从考证发现时间与发现者均无从考证 地地地地 球球球球(Earth)(Earth) 平均密度平均密度 5.52g/cm3 1609年，伽利略将望远镜对向天空，开启了太空研究的新时代年，伽利略将望远镜对向天空，开启了太空研究的新时代 地地 球球 的的 层层 圈圈 构构 造造 火星火星火星火星( Mars)( Mars) 平均密度平均密度平均密度平均
12、密度 3.933.93g/cm3 发现时间与发现者均无从考证发现时间与发现者均无从考证 火 星 表 面 大 峡 谷 火 星 表 面 大 峡 谷 木星木星木星木星( (Jupiter)Jupiter) 平均密度平均密度 1.30g/cm3 发现时间与发现者均无从考证发现时间与发现者均无从考证 土土土土 星星星星( (Saturn)Saturn) 平均密度平均密度 0.690.69g/cm3 发现时间与发现者均无从考证发现时间与发现者均无从考证 天王星天王星天王星天王星(Uranus)(Uranus) 平均密度平均密度 1.28g/cm3 1781-3-13，英国天文学家赫歇尔发现，英国天文学家赫
13、歇尔发现 海海 王王 星星(Neptune) 平均密度平均密度 1.641.64g/cm3 18461846- -9 9- -2323，德国天文学家伽勒发现，德国天文学家伽勒发现 3.3.太阳系行星的三特征太阳系行星的三特征 (Three features of solar systm) ( (1) 1) 1) 1) 轨道近圆性：轨道近圆性：轨道近圆性：轨道近圆性：全部行星轨道近圆形，且几乎在同一轨道面上运 全部行星轨道近圆形，且几乎在同一轨道面上运全部行星轨道近圆形，且几乎在同一轨道面上运全部行星轨道近圆形，且几乎在同一轨道面上运 动（偏心率不大的椭圆动（偏心率不大的椭圆动（偏心率不大的椭圆
14、动（偏心率不大的椭圆) ) ) )，即近圆的轨道。，即近圆的轨道。，即近圆的轨道。，即近圆的轨道。 ( ( ( (2) 2) 2) 2) 转动同向性：转动同向性：转动同向性：转动同向性：除金星外，大多数行星逆时针绕太阳公转，自转除金星外，大多数行星逆时针绕太阳公转，自转除金星外，大多数行星逆时针绕太阳公转，自转除金星外，大多数行星逆时针绕太阳公转，自转 也都逆时针，大多数卫星亦逆时针绕行星转动。也都逆时针，大多数卫星亦逆时针绕行星转动。也都逆时针，大多数卫星亦逆时针绕行星转动。也都逆时针，大多数卫星亦逆时针绕行星转动。 ( ( ( (3) 3) 3) 3) 物质一致性：物质一致性：物质一致性：
15、物质一致性：其他星球上发现的元素，地球上均存在。陨星撞其他星球上发现的元素，地球上均存在。陨星撞其他星球上发现的元素，地球上均存在。陨星撞其他星球上发现的元素，地球上均存在。陨星撞 击作用也是普遍现象。击作用也是普遍现象。击作用也是普遍现象。击作用也是普遍现象。 4. 类地行星类地行星(水、金、地水、金、地(月）、火月）、火)五特点五特点 体积小、密度大、质量小、旋转慢、卫星少。体积小、密度大、质量小、旋转慢、卫星少。 类木行星类木行星（木、土、天、海、冥），则反之。（木、土、天、海、冥），则反之。 5.5.太阳的基本特征太阳的基本特征 太阳形成已有太阳形成已有太阳形成已有太阳形成已有4646
16、4646亿年。直径亿年。直径亿年。直径亿年。直径139139139139万万万万kmkmkmkm。 是太阳系中唯一的恒星，也是个高温巨球体。是太阳系中唯一的恒星，也是个高温巨球体。是太阳系中唯一的恒星，也是个高温巨球体。是太阳系中唯一的恒星，也是个高温巨球体。 表面温度表面温度表面温度表面温度55405540554055400 0C C, , , ,内部温度内部温度内部温度内部温度1500150015001500万万万万0 0C C。 通过通过通过通过H H H H- - - -HeHeHeHe聚变放出热；聚变放出热；聚变放出热；聚变放出热；总辐射总辐射3.83.8101033 33尔格 尔格
17、/ /秒秒, ,到达地球到达地球1.61.6101023 23尔 尔 格格/ /秒秒, ,即只有总辐射能量的即只有总辐射能量的2222亿分之一亿分之一; ; 幅射波长为幅射波长为0.480.48m m。 人体的幅射波长人体的幅射波长9.69.6m m- -红外线，温度红外线，温度310K (310K (即即36360 0C C）。）。 红外线技术的应用红外线技术的应用: : 医院测量体温医院测量体温; ; 能透过假象，使部队伪装失效；适能透过假象，使部队伪装失效；适 于夜晚前线侦测等。目前测量误差小于于夜晚前线侦测等。目前测量误差小于1/10001/1000。 除能量之外除能量之外, ,从太阳
18、扩散出来到达地球的物质还有气体离子。从太阳扩散出来到达地球的物质还有气体离子。 气体离子会组成日冕，扩散出来的粒子流称太阳风，到达地球速度气体离子会组成日冕，扩散出来的粒子流称太阳风，到达地球速度 达到达到450km/s450km/s。 太阳结构太阳结构 太太 阳阳 特特 景景 二、撞击作用二、撞击作用 (impacting) 1. 定义定义(definition):天外物质对地球的超高速猛烈冲击作用。天外物质对地球的超高速猛烈冲击作用。 天外天外星体星体( (陨星陨星, ,bolide) )的的残骸称陨石残骸称陨石(meteorite)。 即流星即流星Shooting starShootin
19、g star超高速冲入地球大气层后，到达地表未被烧超高速冲入地球大气层后，到达地表未被烧 尽的部分。是宇宙地质学的主要研究对象。尽的部分。是宇宙地质学的主要研究对象。 陨石一般沿双曲线轨道运动，陨石一般沿双曲线轨道运动，进入大气层后为进入大气层后为14.2km/s14.2km/s。 可分石陨石、铁陨石、石可分石陨石、铁陨石、石- -铁陨石等。铁陨石等。 (1)石陨石石陨石 (stone meteotolite) 占所有陨石的占所有陨石的94%94%； 密度密度3 33.5g/cm3.5g/cm3 3； 多为硅酸盐矿物：橄榄石、辉石、斜长石多为硅酸盐矿物：橄榄石、辉石、斜长石; ;金属金属Fe,
20、NiFe,Ni含量只占含量只占20%20%。 球粒陨石球粒陨石(chondrite) ：由：由1 12mm2mm直径的玻璃质小球粒所组成。直径的玻璃质小球粒所组成。 地球岩石中无此结构。地球岩石中无此结构。 (2)(2)铁陨石铁陨石(iron meteorite) 占所有陨石的占所有陨石的4.5%4.5%； 密度密度8 88.5g/cm8.5g/cm3 3； 成分：金属铁成分：金属铁80%80%95%95%、镍、镍5%5%20%20%。 (3)(3)石石- -铁陨石铁陨石(stone-iron) 成分介于两者之间成分介于两者之间, ,密度密度5.55.56g/cm6g/cm3 3。 通古斯爆炸
21、通古斯爆炸世纪之谜世纪之谜 19081908年年6 6月月3030日，格林威治时间零时，一个巨大的天体拖着日，格林威治时间零时，一个巨大的天体拖着 长长的烟火尾巴，伴随着排炮似的轰鸣飞过东起勒拿河、西至长长的烟火尾巴，伴随着排炮似的轰鸣飞过东起勒拿河、西至 叶塞尼河，直线距离约叶塞尼河，直线距离约1500km1500km的天空。随后，人们感到的天空。随后，人们感到3 3次强烈次强烈 的爆炸，当量相当于的爆炸，当量相当于 10001000至至15001500万吨万吨TNTTNT炸药。爆炸地区发现炸药。爆炸地区发现3 3 个像月球火山口似的环形爆炸坑个像月球火山口似的环形爆炸坑, ,还有一片面积约
22、还有一片面积约2000km2000km2 2的被的被 冲击波击倒的原始森林。冲击波击倒的原始森林。 爆炸区土壤被磁化，爆炸区土壤被磁化，树木年轮中出现放射性异常，某些动树木年轮中出现放射性异常，某些动 物出现遗传变异。物出现遗传变异。 60吨大吨大陨星陨星坠毁西伯利亚坠毁西伯利亚 现代快报现代快报03-3-20讯讯A1320022002年年9 9月月2525日凌晨日凌晨2 2时，夜空中划过一时，夜空中划过一 道如同白昼的刺眼光芒，一颗重达道如同白昼的刺眼光芒，一颗重达6060吨的吨的“维蒂姆亲斯基维蒂姆亲斯基”天外陨天外陨 星坠毁在西伯利亚伊尔库次克市星坠毁在西伯利亚伊尔库次克市NE700km
23、NE700km的的森林区森林区，发出一阵震发出一阵震 耳欲聋的耳欲聋的爆炸声。连续几夜，森林上空都被一种明亮的爆炸声。连续几夜，森林上空都被一种明亮的“极光所极光所 笼罩笼罩”。当时，一颗美国间谍卫星在它最明亮时刻捕捉到了它坠。当时，一颗美国间谍卫星在它最明亮时刻捕捉到了它坠 毁时的光芒，记录下了这颗神秘陨石飞向地球的痕迹，标定了陨毁时的光芒，记录下了这颗神秘陨石飞向地球的痕迹，标定了陨 石坠毁的位置。学界称它是石坠毁的位置。学界称它是20022002年最大的一次太空特别事件。年最大的一次太空特别事件。 10吨石吨石陨星陨星坠毁俄罗斯坠毁俄罗斯 连伤千余人连伤千余人 有史罕见有史罕见 扬子晚报
24、扬子晚报2013-2-16讯讯A920132013年年2 2月月1515日日9:20,9:20,一颗一颗陨星陨星在乌拉尔在乌拉尔 1 1万万kmkm高空爆炸高空爆炸, ,随后燃烧并以随后燃烧并以30km/sec30km/sec速度冲向车里雅宾斯克州速度冲向车里雅宾斯克州, , 发出比喷气机尾迹粗发出比喷气机尾迹粗1010倍的耀眼光带倍的耀眼光带, ,坠落切巴尔库里湖。损毁坠落切巴尔库里湖。损毁4 4 千多座建筑物千多座建筑物, ,连伤连伤10001000多人。为球粒陨石多人。为球粒陨石, ,最大者重约最大者重约70007000吨。吨。 20132013年年年年2 2月月月月1515日日日日9:
25、20 9:20 陨星坠毁俄罗斯陨星坠毁俄罗斯陨星坠毁俄罗斯陨星坠毁俄罗斯 2.2.确定冲击坑确定冲击坑( (impact crater)的依据的依据 (1)(1)击变矿物击变矿物：柯石英：柯石英(coesite)。 (2)(2)击变玻璃击变玻璃: : 矿物从有序无序转变。矿物从有序无序转变。 (3)(3)击变角砾岩击变角砾岩: : 猛烈撞击的喷射物；边缘遭受强烈熔化。猛烈撞击的喷射物；边缘遭受强烈熔化。 (4)(4)击变构造击变构造: : 放射状石英裂纹、冲击碎裂锥放射状石英裂纹、冲击碎裂锥(shatter cone)(shatter cone)。 (5)(5)有陨石分布有陨石分布: : 陨石
26、表面有气孔，其内部具特殊的结构构造。陨石表面有气孔，其内部具特殊的结构构造。 (6)(6)撞击坑撞击坑: : 大小不一，形态简单或复杂。大小不一，形态简单或复杂。 (7)(7)地球物理地球物理: : 具明显的重力负异常。具明显的重力负异常。 世界著名的陨石坑世界著名的陨石坑 1. 梅蒂尔坑梅蒂尔坑(Meteor crater)(美美国国亚利桑那，亚利桑那，Arizona) 坑直径坑直径1220m1220m；深；深180m180m； 见见FeFe- -NiNi陨石，总重约陨石，总重约2020万吨；万吨； 发现柯石英；发现柯石英；C C14 14测年该陨石为 测年该陨石为2 24 4万年。万年。
27、2. 萨德伯理坑萨德伯理坑(Sudbury)(加拿大安大略加拿大安大略） 18831883年发现年发现; ; 直径直径50km50km； 是加拿大已知是加拿大已知2020个陨石坑中最大的一个个陨石坑中最大的一个; ; 已产出数十亿美元的已产出数十亿美元的FeFe、NiNi、CuCu。 3. 戈塞思布鲁夫坑戈塞思布鲁夫坑(Gosses Bluff)(北澳大利亚）北澳大利亚） 直径直径20km20km；年龄；年龄130Ma130Ma。 美国亚利桑那州的大陨石坑美国亚利桑那州的大陨石坑 美国亚利桑那州（美国亚利桑那州（Barringer）陨石坑）陨石坑 深深175m,形成于形成于4万年前万年前 辽宁
28、鞍山岫岩县苏子沟陨石坑辽宁鞍山岫岩县苏子沟陨石坑 （陈鸣等；（陈鸣等；EPSL，2010-7) 直径直径1800m、深、深150m，撞击深度，撞击深度400600m 形成于形成于5万年前，基岩年龄万年前，基岩年龄20亿年亿年 新疆特大铁陨石新疆特大铁陨石新疆特大铁陨石新疆特大铁陨石; ;重重重重3030吨，居世界第三位吨，居世界第三位吨，居世界第三位吨，居世界第三位 吉吉 林林 一一 号号 石石 陨陨 石石 三、太阳系起源（至少已有三、太阳系起源（至少已有4646亿年）亿年） 1. Kant(德哲学家德哲学家)微粒假说微粒假说: 行星和太阳同时形成，都是由星际物行星和太阳同时形成，都是由星际物
29、 质所组成。质所组成。 原始物质（宇宙中散布的微粒）在万有引力作用下，较大的微粒吸引原始物质（宇宙中散布的微粒）在万有引力作用下，较大的微粒吸引 较小的微粒形成团块继续聚集形成原始太阳。原始太阳周围的那些较小的微粒形成团块继续聚集形成原始太阳。原始太阳周围的那些 微粒向太阳这一引力中心竖直下落时，由于斥力作用，部分微粒发生方向微粒向太阳这一引力中心竖直下落时，由于斥力作用，部分微粒发生方向 偏转而绕太阳旋转稍后产生一个主导的偏转方向形成旋转云状物而偏转而绕太阳旋转稍后产生一个主导的偏转方向形成旋转云状物而 后又聚集成小的团块即行星。后又聚集成小的团块即行星。 KantKant星云说解释了：密度
30、大的离太阳近（受到较大引力）；密度小的星云说解释了：密度大的离太阳近（受到较大引力）；密度小的 受斥力作用而远离太阳的自然现象。受斥力作用而远离太阳的自然现象。 问题是问题是问题是问题是:(1):(1):(1):(1)角动量角动量角动量角动量(=(=(=(=角速度角速度角速度角速度质量质量质量质量半径平方半径平方半径平方半径平方) ) ) )的由来难能解释。因的由来难能解释。因的由来难能解释。因的由来难能解释。因 系统封闭系统封闭系统封闭系统封闭, , , ,不可能自己转起来。不可能自己转起来。不可能自己转起来。不可能自己转起来。(2)(2)(2)(2)角动量分配有问题。太阳系中太阳质量角动量
31、分配有问题。太阳系中太阳质量角动量分配有问题。太阳系中太阳质量角动量分配有问题。太阳系中太阳质量 占占占占99.85%,99.85%,99.85%,99.85%,而角动量只占太阳系总角动量的而角动量只占太阳系总角动量的而角动量只占太阳系总角动量的而角动量只占太阳系总角动量的1%1%1%1%。 2. 2. 2. 2. LaplaceLaplace( ( ( (法法法法) ) ) )星云假说星云假说星云假说星云假说 行星是从原始太阳分化出来的。一靠自身，二靠外力。行星是从原始太阳分化出来的。一靠自身，二靠外力。行星是从原始太阳分化出来的。一靠自身，二靠外力。行星是从原始太阳分化出来的。一靠自身，二
32、靠外力。 原始太阳为炽热的球状星云，直径有太阳系那么大，且自转缓慢由原始太阳为炽热的球状星云，直径有太阳系那么大，且自转缓慢由原始太阳为炽热的球状星云，直径有太阳系那么大，且自转缓慢由原始太阳为炽热的球状星云，直径有太阳系那么大，且自转缓慢由 于散热收缩于散热收缩于散热收缩于散热收缩, , , ,其自转速度加快结果，其自转速度加快结果，其自转速度加快结果，其自转速度加快结果，由于由于由于由于赤道离心力增大，使星云偏转赤道离心力增大，使星云偏转赤道离心力增大，使星云偏转赤道离心力增大，使星云偏转 当离心力超过向心力时，分离出一个个星云环，并吸聚成行星。总计抛当离心力超过向心力时，分离出一个个星云
33、环，并吸聚成行星。总计抛当离心力超过向心力时，分离出一个个星云环，并吸聚成行星。总计抛当离心力超过向心力时，分离出一个个星云环，并吸聚成行星。总计抛 出九个星云环。出九个星云环。出九个星云环。出九个星云环。 他解释了：角动量的来历；元素一致性；土星环和天王星环的成因。他解释了：角动量的来历；元素一致性；土星环和天王星环的成因。他解释了：角动量的来历；元素一致性；土星环和天王星环的成因。他解释了：角动量的来历；元素一致性；土星环和天王星环的成因。 问题是问题是问题是问题是:(1):(1):(1):(1)角动量分配角动量分配角动量分配角动量分配;(2);(2);(2);(2)星云的温度并不高星云的
34、温度并不高星云的温度并不高星云的温度并不高, , , ,收缩会使温度升高；收缩会使温度升高；收缩会使温度升高；收缩会使温度升高；(3)(3)(3)(3) 照太阳目前的转速抛不出环来。照太阳目前的转速抛不出环来。照太阳目前的转速抛不出环来。照太阳目前的转速抛不出环来。 3. 3. 3. 3. J.H.JeansJ.H.JeansJ.H.JeansJ.H.Jeans( ( ( (英天文家英天文家英天文家英天文家) ) ) )气体潮生说气体潮生说气体潮生说气体潮生说 ( ( ( (外力说）外力说）外力说）外力说） 当另一恒星朝原始太阳接近或碰撞时，因互相吸引而产生巨大的当另一恒星朝原始太阳接近或碰撞
35、时，因互相吸引而产生巨大的当另一恒星朝原始太阳接近或碰撞时，因互相吸引而产生巨大的当另一恒星朝原始太阳接近或碰撞时，因互相吸引而产生巨大的 潮汐力使原始太阳抛出一部分物质，而后形成行星。潮汐力使原始太阳抛出一部分物质，而后形成行星。潮汐力使原始太阳抛出一部分物质，而后形成行星。潮汐力使原始太阳抛出一部分物质，而后形成行星。 问题是：恒星间距遥远，各有自身运动规律，不可能碰撞。即使问题是：恒星间距遥远，各有自身运动规律，不可能碰撞。即使问题是：恒星间距遥远，各有自身运动规律，不可能碰撞。即使问题是：恒星间距遥远，各有自身运动规律，不可能碰撞。即使 发生引潮，也不可能波及到海王星那么远。发生引潮，
36、也不可能波及到海王星那么远。发生引潮，也不可能波及到海王星那么远。发生引潮，也不可能波及到海王星那么远。 4. 4. 4. 4. 戴文赛教授星云收缩说戴文赛教授星云收缩说戴文赛教授星云收缩说戴文赛教授星云收缩说 第二节第二节类地行星类地行星 Section 2 Similar-Earth Planets 一、水星一、水星(Mercury)：直径直径4880km,4880km,平均密平均密度度5.45.4g/cmg/cm3 3。 美美“水手一号水手一号”在距离水星在距离水星2323万万4 4千千米时拍了一张它的全身照。千千米时拍了一张它的全身照。 “水手水手1010号号”与它相遇三次，拍摄到许多
37、照片。与它相遇三次，拍摄到许多照片。 基本无大气；具有与月球相似的冲击坑基本无大气；具有与月球相似的冲击坑; ; 温度变化大温度变化大( (- -1831830 0C C到到 +427+4270 0C)C)；内核为液态铁质；有微弱磁场。；内核为液态铁质；有微弱磁场。 二、金星二、金星 (启明星启明星) (VenusVenus） “水手水手1010号号”拍摄了远距离图象拍摄了远距离图象; ;前苏联大气探测器和表面着陆器前苏联大气探测器和表面着陆器 提供了金星大气资料和表面资料。提供了金星大气资料和表面资料。 金星有许多特征与地球相似金星有许多特征与地球相似: :稠密的大气圈稠密的大气圈, , 主
38、要是主要是COCO2 2；存在存在 温室效应，温室效应，表面温度表面温度5005000 0C;C;对金星作天然对金星作天然射线测量射线测量, ,其其U/ThU/Th比值与比值与 地球相似地球相似; ;计算密度为计算密度为5.16;5.16;推测有岩浆分异作用推测有岩浆分异作用( (含含K),K),可能有花岗可能有花岗 岩。岩。 三、月球三、月球(Moon) 地球唯一的卫星，已地球唯一的卫星，已4646亿年亿年; ; 月球上无大气月球上无大气; ; 月球的公转周期月球的公转周期= =自转周期自转周期 1. 月球表面地貌特征月球表面地貌特征 月海月海：月面上巨大的低洼平原：月面上巨大的低洼平原;
39、;肉眼看上去较暗的部分肉眼看上去较暗的部分, ,无水。无水。 最大的月海为风暴洋，有最大的月海为风暴洋，有500500万万kmkm2 2！ 月陆月陆：月海边上明亮的部分：月海边上明亮的部分; ;月陆上有月山。月陆上有月山。 环形山环形山：火山口、陨石冲击坑。分布广泛。：火山口、陨石冲击坑。分布广泛。 月球正面月球正面：主要为月海、月陆、环形山。：主要为月海、月陆、环形山。 月球反面月球反面: :为布满环形山的月陆；月海少。为布满环形山的月陆；月海少。 此外月球上还有月谷、月溪。此外月球上还有月谷、月溪。 2. 2.物质组成：物质组成：物质组成：物质组成：月球表面温度为月球表面温度为月球表面温度
40、为月球表面温度为- - - -180180180180 0 0 0 0 C C C C到到到到+150+150+150+150 0 0 0 0 C C C C；覆盖着一层月壤覆盖着一层月壤覆盖着一层月壤覆盖着一层月壤( ( ( (月月月月 海处约海处约海处约海处约2 2 2 210m10m10m10m，月陆处约，月陆处约，月陆处约，月陆处约20m)20m)20m)20m)。月壤之下是基岩；包括玄武岩、。月壤之下是基岩；包括玄武岩、。月壤之下是基岩；包括玄武岩、。月壤之下是基岩；包括玄武岩、 苏长岩、角砾岩等。苏长岩、角砾岩等。苏长岩、角砾岩等。苏长岩、角砾岩等。 月海玄武岩：斜长石月海玄武岩：
41、斜长石月海玄武岩：斜长石月海玄武岩：斜长石25.3%25.3%25.3%25.3%、辉石、辉石、辉石、辉石- - - -橄榄石橄榄石橄榄石橄榄石74.7%; 74.7%; 74.7%; 74.7%; 比地球玄武岩少比地球玄武岩少比地球玄武岩少比地球玄武岩少 K,NaK,NaK,NaK,Na。 苏长岩苏长岩苏长岩苏长岩: : : : 斜长石斜长石斜长石斜长石94.4%94.4%94.4%94.4%、辉石、辉石、辉石、辉石5.6%5.6%5.6%5.6%。 月球角砾岩月球角砾岩月球角砾岩月球角砾岩 ( ( ( (由由由由Apollo 16Apollo 16Apollo 16Apollo 16号采得
42、，样号号采得，样号号采得，样号号采得，样号60215602156021560215- - - -13)13)13)13)。 3. 3. 月球最老的岩石为月球最老的岩石为月球最老的岩石为月球最老的岩石为46.546.5亿年亿年亿年亿年 月海玄武岩的年龄为月海玄武岩的年龄为月海玄武岩的年龄为月海玄武岩的年龄为3131313139393939亿年；环形山亿年；环形山亿年；环形山亿年；环形山39393939万年万年万年万年25252525亿年。亿年。亿年。亿年。 4. 4.月球内部构造月球内部构造月球内部构造月球内部构造 月球具层圈构造月球具层圈构造月球具层圈构造月球具层圈构造: : : :月壳月壳月
43、壳月壳(0(0(0(065km)65km)65km)65km)月幔（岩石圈月幔（岩石圈月幔（岩石圈月幔（岩石圈65656565 1000km)1000km)1000km)1000km)月核月核月核月核(1000(1000(1000(10001738 km)1738 km)1738 km)1738 km)。1000km1000km1000km1000km处有部分熔融。处有部分熔融。处有部分熔融。处有部分熔融。 5. 5. 月球起源月球起源月球起源月球起源 分裂说分裂说分裂说分裂说( ( ( (地球的一部分地球的一部分地球的一部分地球的一部分); ); ); ); 捕获说捕获说捕获说捕获说; ;
44、; ; 双行星说（太阳系中同一个双行星说（太阳系中同一个双行星说（太阳系中同一个双行星说（太阳系中同一个 部位同时吸收而成的两个行星部位同时吸收而成的两个行星部位同时吸收而成的两个行星部位同时吸收而成的两个行星) ) ) )。 月月 球球(Moon) 月月月月 球球球球 正正正正 面面面面 四、火星四、火星 (Mars) 有一层薄薄的大气，有尘暴。有一层薄薄的大气，有尘暴。“水手水手9 9号号”19711971年年5 5月发射，同年月发射，同年 1010月月1414日进入轨道。尘暴结束后，在距火星日进入轨道。尘暴结束后，在距火星3000km3000km处拍到大量火星处拍到大量火星 照片，分辨率
45、为照片，分辨率为100m100m；据此编制出版了火星地质图。；据此编制出版了火星地质图。 1. 1. 物理数据物理数据：直径直径6787km;6787km;质量为地球质量为地球1/10;1/10;有大气有大气, ,主要为主要为COCO2 2; ;有有 季节性变化季节性变化, ,使使COCO2 2干冰帽发生周期性扩大与缩小。干冰帽发生周期性扩大与缩小。 2. 2. 环形构造环形构造：由由Olympus Mons盾形玄武岩火山等所组成（底部直盾形玄武岩火山等所组成（底部直 径径600km,600km,高高27km27km；破火口直径破火口直径80km)80km)。 3. 3. 大峡谷大峡谷：与运河
46、水系极为相似。有些大的峡谷可能是被早期水与运河水系极为相似。有些大的峡谷可能是被早期水 流切割而成的。流切割而成的。 4. 4. 极地冰盖极地冰盖：极地碟形凹坑中的极地碟形凹坑中的COCO2 2干冰干冰, ,称极冠。早期认为是水称极冠。早期认为是水 冰。冰。 5. 5. 风的作用风的作用：火星上风很猛烈（尘暴），常常席卷全火星。根据火星上风很猛烈（尘暴），常常席卷全火星。根据 火星大气运动速度和尘暴前进速度，估算出风速火星大气运动速度和尘暴前进速度，估算出风速70m/s70m/s。 火星火星(Mars) 第三节第三节 类木行星及其卫星类木行星及其卫星 Section 3 Similar- Ju
47、piter Planets and Its Satellites 木星的卫星木星的卫星 自左至右依次为加尼梅迪、卡利斯脱、爱奥、欧罗巴自左至右依次为加尼梅迪、卡利斯脱、爱奥、欧罗巴 木星木星 一、木星及其卫星一、木星及其卫星 木星是被浓密气体所包围的最大行星。它的大气主要由木星是被浓密气体所包围的最大行星。它的大气主要由 H H2 2,He,NH,He,NH3 3,CH,CH4 4甲烷组成。推测它具有石质内核。木星的质量约为甲烷组成。推测它具有石质内核。木星的质量约为 所有其他行星质量总和的两倍。迄今已发现的木星的卫星有所有其他行星质量总和的两倍。迄今已发现的木星的卫星有6363 颗，其中直径
48、与月球相似甚至更大一些的有颗，其中直径与月球相似甚至更大一些的有4 4颗。颗。 二、土星及其卫星二、土星及其卫星 土星与木星相比，成分相似，但体积较小。土星由其自身的放射土星与木星相比，成分相似，但体积较小。土星由其自身的放射 性元素衰变所产生的能量要超过它接受的太阳能量。土星具有十分性元素衰变所产生的能量要超过它接受的太阳能量。土星具有十分 巨大的环带，这是极具特征的现象。巨大的环带，这是极具特征的现象。 土星土星 雾霾笼罩的蒂坦雾霾笼罩的蒂坦 美国哈勃太空望远镜美国哈勃太空望远镜 德国莱茵河畔科隆德国莱茵河畔科隆德国莱茵河畔科隆德国莱茵河畔科隆- - - -波恩地区卫片影像解译波恩地区卫片
49、影像解译波恩地区卫片影像解译波恩地区卫片影像解译 银 河 系 银 河 系 及 太 阳 在 银 河 系 中 的 位 置 及 太 阳 在 银 河 系 中 的 位 置 1987年的超新星爆炸年的超新星爆炸 超超 新新 星星 爆爆 炸炸 银河系内猎户座中的弥漫状星云银河系内猎户座中的弥漫状星云 银河系内大仙女星座银河系内大仙女星座 哈哈雷雷彗彗星星 麒 麟 座 中 的 弥 漫 状 星 云 麒 麟 座 中 的 弥 漫 状 星 云 天天 琴琴 座座 中中 的的 环环 状状 气气 体体 星星 云云 鹰鹰 状状 星星 云云 (eagle neb) 本本本本 章章章章 重重重重 点点点点 一、基本概念一、基本概念一、基本概念一、基本概念 冲击构造、冲击构造、冲击构造、冲击构造、 陨石、类地行星陨石、类地行星陨石、类地行星陨石、类地行星 二、分析思考二、分析思考二、分析思考二、分析思考 1