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1、第四节太阳和太阳系第四节太阳和太阳系本讲稿第一页，共五十二页太太 阳阳一、一、太阳的距离、大小和质量太阳的距离、大小和质量q日地平均距离：日地平均距离：1.496 101.496 108 8km km（即天文单位）即天文单位）q大小：半径约大小：半径约700 000700 000kmkm（为地球半径的为地球半径的109109倍）倍）q表面积：地球表面积的表面积：地球表面积的12 00012 000倍倍 q体积：地球体积的体积：地球体积的1 300 0001 300 000倍倍q质量：质量：1.989101.989103030kgkg（约为地球质量的约为地球质量的3333万倍）万倍）本讲稿第二页
2、，共五十二页地平视差：地球半径对天体中心所张开的角本讲稿第三页，共五十二页太阳的距离太阳的距离地球太阳小行星AaA-aA-a=mA/a=n（距离之比的立方=周期之比的平方）本讲稿第四页，共五十二页R16A太阳的半径700000KM本讲稿第五页，共五十二页太阳的质量J=mV (2)/RF=GMm/R(2)M=1.98910（30）KM地球质量的33万倍全部行星质量的745倍太阳的平均密度是地球的四分之一太阳的平均密度是地球的四分之一外部很低，中心很高达到外部很低，中心很高达到 钢锭密度的钢锭密度的2020倍倍本讲稿第六页，共五十二页二、二、太阳的热能、温度和热源太阳的热能、温度和热源q太阳热能太
3、阳热能v太阳常数：太阳常数：8.168.16J/(cmJ/(cm2 2min)min)；v平均距离，太阳直射，大气界外；平均距离，太阳直射，大气界外；v太阳辐射总量：太阳辐射总量：3.826 103.826 102626J/sJ/s；v地球所得：地球所得：1.74 101.74 101717J/sJ/s（占占2222亿分之一）。亿分之一）。本讲稿第七页，共五十二页SE本讲稿第八页，共五十二页q太阳温度v太阳辐射热量 有效温度5770K；v太阳辐射光谱 辐射温度5700K；v太阳光球温度：5 770K；v太阳中心温度：15 0万K；v色球温度：10万K；v日冕温度：1 50万K。本讲稿第九页，共
4、五十二页q太阳热源太阳热源v产热过程：热核反应（氢核聚变为氦核）；产热过程：热核反应（氢核聚变为氦核）；v产热方式：质量转化为能量；产热方式：质量转化为能量；v产能中心：在太阳核心。产能中心：在太阳核心。v能持续几十亿年之久能持续几十亿年之久本讲稿第十页，共五十二页三、太阳的大气q太阳是我们惟一能观测到表面细节的恒星。直接观测到的是太阳的大气层，它从里向外分为 光球色球日冕图2-8 推测出的太阳结构与剖面示意图本讲稿第十一页，共五十二页光球：明亮。光球：明亮。5770K，密度只有地球大气的，密度只有地球大气的万分之几，光球上层下降到万分之几，光球上层下降到4000K。厚。厚500KM。色球：亮
5、度仅为光球的色球：亮度仅为光球的1/1000。温度。温度1万万K10万万几十万几十万K。厚。厚2000KM。日冕：亮度及色球的日冕：亮度及色球的1/1000。暗淡灰白，。暗淡灰白，百万百万K的高温，厚几百万的高温，厚几百万KM。本讲稿第十二页，共五十二页日冕膨胀现象：日冕物质以极高的速度运动日冕膨胀现象：日冕物质以极高的速度运动着，以致一部分离子能脱离太阳奔入行星际着，以致一部分离子能脱离太阳奔入行星际空间。空间。太阳风：由于日冕膨胀，行星际空间不断地太阳风：由于日冕膨胀，行星际空间不断地得到太阳喷发出来的高速粒子流。得到太阳喷发出来的高速粒子流。本讲稿第十三页，共五十二页日冕本讲稿第十四页，
6、共五十二页四、太阳活动：太阳大气各种变化的总称（太阳“天气变化”）q黑子：扰动太阳的明显标志。q耀斑：扰动太阳的主要标志，对地球的影响最强烈。q磁暴：电离层干扰。产生极光。本讲稿第十五页，共五十二页黑子：光盘出现的暗色斑点，4500K。周期11年，黑子最多时太阳活动特别强烈：峰年。黑子少时太阳特别宁静：谷年。光斑：光球上的明亮斑点，出现在太阳的边缘：说明处于光球的上层可能是更炽热的气团。耀斑：色球爆发。黑子上方出现，局部放出多种射线引起异常的地球物理现象。（破坏电离层、磁暴、极光）日饵：从色球喷发出来的火焰状物质，形态多样。本讲稿第十六页，共五十二页黑子本讲稿第十七页，共五十二页太阳系一、发现
7、二、太阳系的组成本讲稿第十八页，共五十二页太白太白金星金星 venus辰星辰星水星水星mercury荧惑荧惑火星火星mars岁星岁星木星木星jupiter镇星镇星土星土星saturn五星五星+日月日月=七曜七曜日日 一一 二二 三三 四四 五五 六六日日 月月 火火 水水 木木 金金 土土本讲稿第十九页，共五十二页中国古代中国古代盖天说：天圆如张盖，地方如棋局盖天说：天圆如张盖，地方如棋局浑天说：天蛋壳，地蛋黄浑天说：天蛋壳，地蛋黄地动说；天左旋，地右旋地动说；天左旋，地右旋本讲稿第二十页，共五十二页地心说地心说托勒密：公元托勒密：公元130年年1、地球是不动的中心、地球是不动的中心2、日月按
8、简单的圆形绕转地球、日月按简单的圆形绕转地球3、行星按本轮均轮说转动、行星按本轮均轮说转动地、月、水、金、日、火、木、土、恒星地、月、水、金、日、火、木、土、恒星本讲稿第二十一页，共五十二页原始的日心说：原始的日心说：亚得山得里亚学派亚得山得里亚学派宇宙的中心是太阳宇宙的中心是太阳地、日、月与众星所在的天穹高度相比是微地、日、月与众星所在的天穹高度相比是微不足道的不足道的地球自转地球自转本讲稿第二十二页，共五十二页日心说：哥白尼日心说：哥白尼宇宙的中心是太阳宇宙的中心是太阳众星与其它行星绕日公转众星与其它行星绕日公转地球自转地球自转月球是地球的卫星月球是地球的卫星行星的排列顺序和周期行星的排列
9、顺序和周期逆行是两种不等速运动的反映逆行是两种不等速运动的反映本讲稿第二十三页，共五十二页缺陷缺陷恒星球层恒星球层不动的中心天体不动的中心天体匀速的圆周运动匀速的圆周运动本讲稿第二十四页，共五十二页q开普勒行星运动定律v第一定律（轨道定律）：行星轨道都是椭圆；太阳位于椭圆的焦点之一；v第二定律（面积定律）：行星向径在轨道平面上扫过的面积与时间成正比，即面速度不变；v第三定律（周期定律）：两行星周期平方之比，等于其距离立方之比：T12/T22=a13/a23本讲稿第二十五页，共五十二页v第一牛顿用万有引力定律，修正了第三定律：T12(M+m1)/T22(M+m2)=a13/a23T1和T2分别表
10、示两行星的的公转周期，a1和a2分别表示它们与太阳的平均距离（即各自轨道的半长轴）图 2-10 开普勒第二定律：面速度不变本讲稿第二十六页，共五十二页v开普勒认为，行星单纯绕太阳中心运动；开普勒认为，行星单纯绕太阳中心运动；v牛顿认为，行星和太阳都绕它们的共同质心；质牛顿认为，行星和太阳都绕它们的共同质心；质心的位置取决于二者的质量比。心的位置取决于二者的质量比。v开普勒廓清了行星轨道的几何特征，指出了行星开普勒廓清了行星轨道的几何特征，指出了行星怎样运动；获得了怎样运动；获得了“天空立法者天空立法者”的美誉；的美誉；v牛顿解释了行星运动的物理原因，回答了行牛顿解释了行星运动的物理原因，回答了
11、行星为什么这样运动。至此太阳系理论完全确星为什么这样运动。至此太阳系理论完全确立。立。本讲稿第二十七页，共五十二页二、太阳系的组成q九大行星v水星，金星，地球，火星，土星，天王星，海王星，冥王星。q其他成分v小行星，卫星，彗星，流星体等。本讲稿第二十八页，共五十二页1、九大行星、九大行星轨道运动的基本特点：轨道运动的基本特点：共面性：倾角很小，水、冥比较大共面性：倾角很小，水、冥比较大近圆性：水、冥比较扁近圆性：水、冥比较扁同向性：自西向东公转同向性：自西向东公转遵距性：提丢斯遵距性：提丢斯波德定则波德定则本讲稿第二十九页，共五十二页本讲稿第三十页，共五十二页本讲稿第三十一页，共五十二页0.4
12、+(0.32 n)(n=-、0、1)0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10.0 19.6 38.8天王星土星海王星冥王星木星本讲稿第三十二页，共五十二页水星水星个头小，半径个头小，半径2440KM公转速度非常快，公转速度非常快，88日日自转速度慢，自转速度慢，59日日像水银，到处是铅锡组成的湖泊，有环形山，像水银，到处是铅锡组成的湖泊，有环形山，温度高：温度高：-173 427太阳比地球上大两倍半，天空漆黑一片太阳比地球上大两倍半，天空漆黑一片本讲稿第三十三页，共五十二页本讲稿第三十四页，共五十二页金星金星跟地球很近，跟地球很近，4000万万KM，与地球象孪生姐，与地球象孪生姐妹
13、。半径妹。半径6000多多KM，与地球大小差不多。，与地球大小差不多。CO2 占占96%，比水星还热，硫酸雨，浓云密，比水星还热，硫酸雨，浓云密布布一天比一年长，公转一天比一年长，公转225日、自转日、自转243日日自东向西自转自东向西自转启明星和长庚星启明星和长庚星本讲稿第三十五页，共五十二页本讲稿第三十六页，共五十二页火星火星铁的氧化物组成铁的氧化物组成公转公转687天天是地球质量的是地球质量的1/10平均温度平均温度-50本讲稿第三十七页，共五十二页木星木星光芒仅次于金星光芒仅次于金星公转公转12年一圈，岁星：中国古代用来定岁年一圈，岁星：中国古代用来定岁记年记年体积是地球的体积是地球的
14、1316倍，八大行星总质量也倍，八大行星总质量也不及它一半不及它一半-140氢和氦组成氢和氦组成本讲稿第三十八页，共五十二页本讲稿第三十九页，共五十二页土星土星体积是地球的体积是地球的755倍倍质量是地球的质量是地球的95倍倍密度是密度是0.7温度温度-170公转公转29年，自转年，自转10小时，最扁的球小时，最扁的球赤道部分转得最快赤道部分转得最快本讲稿第四十页，共五十二页本讲稿第四十一页，共五十二页天王星天王星赫歇尔发现，赫歇尔发现，1781年年16。8小时自转，小时自转，84年公转年公转躺着转，躺着转，-200本讲稿第四十二页，共五十二页本讲稿第四十三页，共五十二页海王星海王星1846年
15、发现（年发现（1845年计算出来）年计算出来）天王星的姐妹星天王星的姐妹星165年公转年公转本讲稿第四十四页，共五十二页本讲稿第四十五页，共五十二页冥王星冥王星长长的椭圆轨道，长长的椭圆轨道，249年公转年公转体积是地球的体积是地球的5/1000，不及月球的，不及月球的1/61978年发现一个卫星，定出质量，是地球年发现一个卫星，定出质量，是地球的的24/10000本讲稿第四十六页，共五十二页本讲稿第四十七页，共五十二页九大行星的分类水 金 地 火 木 土 天 海 冥本讲稿第四十八页，共五十二页2、小行星、小行星小行星的发现同提丢斯小行星的发现同提丢斯-波得定则的提出有波得定则的提出有密切联系
16、，根据该定则，在距太阳距离为密切联系，根据该定则，在距太阳距离为2.8 天文单位处应有一颗行星，天文单位处应有一颗行星，1801年元旦年元旦皮亚奇果真在该处发现了第一颗小行星谷神皮亚奇果真在该处发现了第一颗小行星谷神星。在随后的几年中同谷神星轨道相近的智星。在随后的几年中同谷神星轨道相近的智神星，婚神星，灶神星相继被发现。神星，婚神星，灶神星相继被发现。本讲稿第四十九页，共五十二页爱神星本讲稿第五十页，共五十二页3、慧星、慧星偶尔或定期行至太阳附近的冰物质偶尔或定期行至太阳附近的冰物质本讲稿第五十一页，共五十二页4、流星和流星体、流星和流星体偶发流星偶发流星流星雨流星雨火流星火流星陨铁陨石本讲稿第五十二页，共五十二页