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1、宇宙介绍 太阳系太阳系1.概述和轨道概述和轨道 太阳系的主角是位居中心的太阳，它是一颗光谱分类为太阳系的主角是位居中心的太阳，它是一颗光谱分类为G2V的主序星，的主序星，拥有太阳系内已知质量的拥有太阳系内已知质量的99.86%，并以引力主宰着太阳系。木星和土星，是，并以引力主宰着太阳系。木星和土星，是太阳系内最大的两颗行星，又占了剩余质量的太阳系内最大的两颗行星，又占了剩余质量的90%以上，目前仍属于假说的以上，目前仍属于假说的奥尔特云，还不知道会占有多少百分比的质量。奥尔特云，还不知道会占有多少百分比的质量。太阳系内主要天体的轨道，都在地球绕太阳公转的轨道平面的附近。行星都太阳系内主要天体的
2、轨道，都在地球绕太阳公转的轨道平面的附近。行星都非常靠近黄道，而彗星和柯伊伯带天体，通常都有比较明显的倾斜角度。非常靠近黄道，而彗星和柯伊伯带天体，通常都有比较明显的倾斜角度。由北方向下鸟瞰太阳系，所有的行星和绝大部分的其他天体，都以逆时针由北方向下鸟瞰太阳系，所有的行星和绝大部分的其他天体，都以逆时针（右旋）方向绕着太阳公转。有些例外的，像是哈雷彗星。环绕着太阳（右旋）方向绕着太阳公转。有些例外的，像是哈雷彗星。环绕着太阳运动的天体都遵守开普勒行星运动定律，轨道都以太阳为椭圆的一个焦点，运动的天体都遵守开普勒行星运动定律，轨道都以太阳为椭圆的一个焦点，并且越靠近太阳时的速度越快。行星的轨道接
3、近圆形，但许多彗星、小行星并且越靠近太阳时的速度越快。行星的轨道接近圆形，但许多彗星、小行星和柯伊伯带天体的轨道则是高度椭圆的。和柯伊伯带天体的轨道则是高度椭圆的。在这么辽阔的空间中，有许多方法可以表示出太阳系中每个轨道的距离。在在这么辽阔的空间中，有许多方法可以表示出太阳系中每个轨道的距离。在实际上，距离太阳越远的行星或环带，与前一个的距离就会更远，而只有少实际上，距离太阳越远的行星或环带，与前一个的距离就会更远，而只有少数的例外。例如，金星在水星之外约数的例外。例如，金星在水星之外约0.33天文单位的距离上，而土星与木星的天文单位的距离上，而土星与木星的距离是距离是4.3天文单位，海王星又
4、在天王星之外天文单位，海王星又在天王星之外10.5天文单位。曾有些关系式企天文单位。曾有些关系式企图解释这些轨道距离变化间的交互作用。图解释这些轨道距离变化间的交互作用。依照至太阳的距离，行星序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，依照至太阳的距离，行星序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，（离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星（离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星,木星与土星称为巨行星，天王木星与土星称为巨行星，天王星与海王星称为远日行星）星与海王星称为远日行星）8 颗中的颗中的7颗有天然的卫星环绕着，这些星习惯上因为地球颗有天然的卫星环
5、绕着，这些星习惯上因为地球的卫星被称为月球而都被视为月球。在外侧的行星都有由尘埃和许多小颗粒构成的行星的卫星被称为月球而都被视为月球。在外侧的行星都有由尘埃和许多小颗粒构成的行星环环绕着，而除了地球之外，肉眼可见的行星以五行为名，在西方则全都以希腊和罗马环环绕着，而除了地球之外，肉眼可见的行星以五行为名，在西方则全都以希腊和罗马神话故事中的神仙为名。神话故事中的神仙为名。2.形成和演化形成和演化 太阳系的形成据信应该是依据星云假说，最早是在太阳系的形成据信应该是依据星云假说，最早是在1755年由康德年由康德和和1796年由拉普拉斯各自独立提出的。这个理论认为太阳系是在年由拉普拉斯各自独立提出的
6、。这个理论认为太阳系是在46亿年前在一个巨大的分子云的塌缩中形成的。这个星云原本有亿年前在一个巨大的分子云的塌缩中形成的。这个星云原本有数光年的大小，并且同时诞生了数颗恒星。研究古老的陨石追溯数光年的大小，并且同时诞生了数颗恒星。研究古老的陨石追溯到的元素显示，只有超新星爆炸的心脏部分才能产生这些元素，到的元素显示，只有超新星爆炸的心脏部分才能产生这些元素，所以包含太阳的星团必然在超新星残骸的附近。可能是来自超新所以包含太阳的星团必然在超新星残骸的附近。可能是来自超新星爆炸的震波使邻近太阳附近的星云密度增高，使得重力得以克星爆炸的震波使邻近太阳附近的星云密度增高，使得重力得以克服内部气体的膨胀
7、压力造成塌缩，因而触发了太阳的诞生。服内部气体的膨胀压力造成塌缩，因而触发了太阳的诞生。被认定为原太阳星云的地区就是日后将形成太阳系的地区，直径被认定为原太阳星云的地区就是日后将形成太阳系的地区，直径估计在估计在7,000至至20,000天文单位，而质量仅比太阳多一点（多天文单位，而质量仅比太阳多一点（多0.1至至0.001太阳质量）。当星云开始塌缩时，角动量守恒定律使它的太阳质量）。当星云开始塌缩时，角动量守恒定律使它的转速加快，内部原子相互碰撞的频率增加。其中心区域集中了大转速加快，内部原子相互碰撞的频率增加。其中心区域集中了大部分的质量，温度也比周围的圆盘更热。当重力、气体压力、磁部分的
8、质量，温度也比周围的圆盘更热。当重力、气体压力、磁场和自转作用在收缩的星云上时，它开始变得扁平成为旋转的原场和自转作用在收缩的星云上时，它开始变得扁平成为旋转的原行星盘，而直径大约行星盘，而直径大约200天文单位，并且在中心有一个热且稠密天文单位，并且在中心有一个热且稠密的原恒星。的原恒星。对年轻的金牛对年轻的金牛T星的研究，相信质量与预熔合阶段发展的太星的研究，相信质量与预熔合阶段发展的太阳非常相似，显示在形成阶段经常都会有原行星物质的圆盘伴随阳非常相似，显示在形成阶段经常都会有原行星物质的圆盘伴随着。这些圆盘可以延伸至数百天文单位，并且最热的部分可以达着。这些圆盘可以延伸至数百天文单位，并
9、且最热的部分可以达到数千到数千K的高温。一亿年后，在塌缩的星云中心，压力和密的高温。一亿年后，在塌缩的星云中心，压力和密度将大到足以使原始太阳的氢开始热融合，这会一直增加直到流度将大到足以使原始太阳的氢开始热融合，这会一直增加直到流体静力平衡，使热能足以抵抗重力的收缩能。这时太阳才成为一体静力平衡，使热能足以抵抗重力的收缩能。这时太阳才成为一颗真正的恒星。相信经由吸积的作用，各种各样的行星将从颗真正的恒星。相信经由吸积的作用，各种各样的行星将从云气（太阳星云）中剩余的气体和尘埃中诞生：云气（太阳星云）中剩余的气体和尘埃中诞生：1.当尘粒的颗粒还在环绕中心的原恒星时，行星就已经开始成当尘粒的颗粒
10、还在环绕中心的原恒星时，行星就已经开始成长长 2.然后经由直接的接触，聚集成然后经由直接的接触，聚集成1至至10公里直径的丛集；公里直径的丛集；3.接着经由碰撞形成更大的个体，成为直径大约接着经由碰撞形成更大的个体，成为直径大约5公里的星子；公里的星子；4.在未来得数百万年中，经由进一步的碰撞以每年在未来得数百万年中，经由进一步的碰撞以每年15厘米的的厘米的的速度继续成长。速度继续成长。在太阳系的内侧，因为过度的温暖使水和甲烷这种易挥发的分子在太阳系的内侧，因为过度的温暖使水和甲烷这种易挥发的分子不能凝聚，因此形成的星子相对的就比较小（仅占有圆盘质量的不能凝聚，因此形成的星子相对的就比较小（仅
11、占有圆盘质量的0.6%），并且主要的成分是熔点较高的硅酸盐和金属等化合物。），并且主要的成分是熔点较高的硅酸盐和金属等化合物。这些石质的天体最后就成为类地行星。再远一点的星子，受到木这些石质的天体最后就成为类地行星。再远一点的星子，受到木星引力的影响，不能凝聚在一起成为原行星，而成为现在所见到星引力的影响，不能凝聚在一起成为原行星，而成为现在所见到的小行星带。的小行星带。在更远的距离上，在冻结线之外，易挥发的物质也能冻结成固体，在更远的距离上，在冻结线之外，易挥发的物质也能冻结成固体，就形成了木星和土星这些巨大的气体巨星。天王星和海王星获就形成了木星和土星这些巨大的气体巨星。天王星和海王星获得
12、的材料较少，并且因为核心被认为主要是冰（氢化物），因得的材料较少，并且因为核心被认为主要是冰（氢化物），因此被称为冰巨星。一旦年轻的太阳开始产生能量，太阳风此被称为冰巨星。一旦年轻的太阳开始产生能量，太阳风会将原行星盘中的物质吹入行星际空间，从而结束行星的成长。会将原行星盘中的物质吹入行星际空间，从而结束行星的成长。年轻的金牛座年轻的金牛座T星的恒星风就比处于稳定阶段的较老的恒星强星的恒星风就比处于稳定阶段的较老的恒星强得多。根据天文学家的推测，目前的太阳系会维持直到太得多。根据天文学家的推测，目前的太阳系会维持直到太阳离开主序。由于太阳是利用其内部的氢作为燃料，为了能够阳离开主序。由于太阳是
13、利用其内部的氢作为燃料，为了能够利用剩余的燃料，太阳会变得越来越热，于是燃烧的速度也越利用剩余的燃料，太阳会变得越来越热，于是燃烧的速度也越来越快。这就导致太阳不断变亮，变亮速度大约为每来越快。这就导致太阳不断变亮，变亮速度大约为每11亿年增亿年增亮亮10。从现在起再过大约。从现在起再过大约76亿年，太阳的内核将会热得亿年，太阳的内核将会热得足以使外层氢发生融合，这会导致太阳膨胀到现在半径的足以使外层氢发生融合，这会导致太阳膨胀到现在半径的260倍，变为一个红巨星。此时，由于体积与表面积的扩大，太阳倍，变为一个红巨星。此时，由于体积与表面积的扩大，太阳的总光度增加，但表面温度下降，单位面积的光
14、度变暗。的总光度增加，但表面温度下降，单位面积的光度变暗。随后，太阳的外层被逐渐抛离，最后裸露出核心成为一颗白矮随后，太阳的外层被逐渐抛离，最后裸露出核心成为一颗白矮星，一个极为致密的天体，只有地球的大小却有着原来太阳一星，一个极为致密的天体，只有地球的大小却有着原来太阳一半的质量。最后形成暗星。半的质量。最后形成暗星。3.结构和组成结构和组成 太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统是宇宙中的一个太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统是宇宙中的一个小天体系统，太阳系的结构可以大概地分为五部分：小天体系统，太阳系的结构可以大概地分为五部分：火星是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于火星是太阳系
15、由内往外数的第四颗行星，属于类地行星类地行星，直径为地球的一半，自转轴倾角、自转周期相近，公转一直径为地球的一半，自转轴倾角、自转周期相近，公转一周则花两倍时间。在西方称为战神周则花两倍时间。在西方称为战神玛尔斯玛尔斯，中国则称为，中国则称为“荧惑荧惑”。橘红色外表是因为。橘红色外表是因为地表地表的赤铁矿（氧化铁）。火的赤铁矿（氧化铁）。火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态液态水体。二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮水体。二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成其中，每
16、年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠，会随着季节消长。的极冠，会随着季节消长。水星水星(Mercury)，中国中国古代称为古代称为辰星辰星。是太阳系。是太阳系中的中的类地行星类地行星，其主要由石质和铁质构成，其主要由石质和铁质构成，密度密度较高。自转周期很长为较高。自转周期很长为58.65天，自转方向和公天，自转方向和公转方向相同，水星在转方向相同，水星在88个个地球日地球日里就能绕太阳一里就能绕太阳一周，平均速度周，平均速度47.89千米，是太阳系中运动最快千米，是太阳系中运动最快的的行星行星。无。无卫星卫星环绕。它是八大行星中是最小的环绕。它是八大行星中是最小的行星，也是离太阳
17、最近的行星。行星，也是离太阳最近的行星。月球，俗称月球，俗称月亮月亮，古称太阴，是环绕地球运行的一颗，古称太阴，是环绕地球运行的一颗卫星卫星。它是地球唯一的一颗。它是地球唯一的一颗天然卫星天然卫星，也是离，也是离地球地球最最近的近的天体天体（与地球之间的平均（与地球之间的平均距离距离是是384400千米）。千米）。1969年年尼尔尼尔阿姆斯特朗阿姆斯特朗和和巴兹巴兹奥尔德林奥尔德林成为最成为最先登陆月球的人类。先登陆月球的人类。1969年年9月美国月美国“阿波罗阿波罗11号号”宇宙飞船宇宙飞船返回地球，美国返回地球，美国“阿波罗阿波罗”登月计划登月计划至至阿波阿波罗罗17号号结束。另有结束。另
18、有2009年发行的美国同名年发行的美国同名电影电影月月球球。黑洞 名原始新闻 二四年二月十九日下午，一个由国际天文学家组成的研究组向公众展示了黑洞吞噬一个恒星的照片，图片上的景象非常壮观。科学家说，这颗“倒霉”的恒星在飞进一个黑洞时，在黑洞巨大的引力作用下变形，被肢解和被黑洞部分地吞没了。这个黑洞位于RXJ1242-11星系中心，距地球七亿光年。这个黑洞的质量是太阳的一亿倍。科学家相信，图中的恒星与我们的太阳差不多大，它在运行中受另一颗恒星的影响，“不慎”被黑洞俘获。词解释 黑洞这是理论预言的一种天体，空间的强引力区域，其脱离速度等于光速，因不会有光辐射逸出而得名。其基本特征是：具有一个封闭的
19、视界，外来的辐射和物质可以进入视界之内，而视界内的任何物质都不能跑到外面。视界就是黑洞的边界。观测表明，在某些星系的核心可能有质量为108-109太阳质量的大型黑洞。迄今为止还没有直接寻找到黑洞。“黑洞”是根据广义相对论预言存在的天体，它凭着自身的引力把空间中的一切“禁闭”起来。黑洞的大小若用质量相比较的话，那么具有太阳质量的黑洞，其半径只有3公里。黑洞把一切物质吸入，连光都不可能逃逸。巨大黑洞的起源之谜直到今天仍包裹在重重迷雾之中。黑洞是如何越变越大的，巨大黑洞与星系的诞生和演化又具有怎样的关系，需要解释的疑问还很多。释放千万倍于太阳的能量 2004年2月中旬，天文学家通过美国国家航空航天局
20、的钱德拉天文望远镜和欧洲的XMM牛顿X射线望远镜分别观测和证实了哈勃太空望远镜发现的罕见天文现象。黑洞理论虽然形成多年，但是由于黑洞不能被直接观测到，所以天文学界对黑洞的存在一直处在理论的水平上。这是科学家首次观测到恒星被黑洞肢解的情景，证实了该理论的正确。而这一特殊天文现象在一个星系中发生的概率是1万年一次。不久前，日本京都大学的一个研究小组使用X射线观测卫星发现M82星系内的一个天体，从非常有限的空间发出大量X射线，这个天体主要放射3000电子伏特的高能X射线，其光度达到太阳全部光度的千万倍。为了搞清这个天体的真实面目，科学家立即着手进行了反复达9次的观测，对可信数据的分析结果表明，这个天
21、体在短短几天的时间里，其光度就发生了几倍的变化。这个天体光度的变化情况被美国麻省理工大学和内华达大学的科学家同时观测到。它的光度变化的直接原因目前还无法确定，但是却为科学家了解这一奇异天体的本来面目，提供了极其珍贵的资料。珍贵的数据，因为根据这些数据能够算出这个天体的大小，它的直径约为太阳与地球距离的数十倍，也就是说，它的大小充其量相当于太阳系。从如此小的区域内居然能够释放出相当于太阳1000万倍的能量，从现代物理学可知其惟一的可能就是黑洞。不可思议的天体黑洞 “黑洞”是根据广义相对论预言存在的天体，它凭着自身的引力把空间中的一切“禁闭”起来。黑洞的大小若用质量相比较的话，那么具有太阳质量的黑
22、洞，其半径只有3公里。黑洞把一切物质吸入，连光都不可能逸出。在北斗七星的旁边，大熊座的“熊头”附近，有一个形状不伦不类的M82星系。直径达1200万光年的M82星系，有一条黑色缝隙横贯其中，所以它得到了一个“破裂星系”的绰号。这条黑色缝隙实际上是一个由混杂尘埃的气体构成的，而M82星系本身是一个标准的“透镜”型星系。M82星系具有显著的特征，其中心部位以超过别的星系数千倍的速度诞生着新的恒星。最近在被称为“星爆星系”的M82星系中，天文学家发现了待确认的奇异天体黑洞，这在研究宇宙中存在的巨大黑洞起源的时候，具有极重大的意义。M82星系中的黑洞喷释出大量能量，这的确是异乎寻常的。事实上，当物质被吸入黑洞的“地平线”下之前，黑洞极强的引力场引起了超高速运动，因引力下落的能量由于摩擦转变为热能，并最终转变为光能。近几年，有观测报告说在银河系中心似乎存在巨大黑洞，所谓“巨大黑洞”是指质量超过太阳100万倍以上的黑洞。