行星起源和太阳系八大行星
天文学家们提出的星云假说中,认为太阳起源于一团原始的太阳星云,星云围绕中心不停地旋转紧缩。旋转速度加快使云团的离心力增大,有点像游乐园里悬挂的飞椅。开动电机以后,椅子产生离心力,围绕中心轴向四周撒开,原始的太阳星云在离心力的作用下形状变得越来越扁,到后来只能形成一个旋转的圆盘了。
那些星际物质围绕云团的旋转中心,在圆盘里不断受到挤压坍缩,越来越紧密,最后形成一个致密的恒星,也就是太阳,太阳的质量占到了原始的太阳星云的87%。
太阳系模式星空图
在太阳周围的残余气体则逐渐形成一个旋转的盘状气体层,经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程,在气体层中逐步聚集成固体颗粒、微行星、原始行星,最后形成一个个独立的大行星和小行星等太阳系天体。在行星形成过程中,那些原始星云物质本身具有的自转,为它们继续收缩提供了动力,按照角动量守恒定律,这些星云在围绕自转轴的旋转而收缩的过程中,面积不断减小,与自转轴的距离变短,导致它的自转速度越来越快,星云物质越缩越紧,最后形成了大小不一的行星。
行星
角动量
角动量在物理学中是与物体到原点的位移和动量相关的物理量,角动量等于质量乘以速度,再乘以该物体与定点的距离。在不受外界作用时,角动量是守恒的。例如一个芭蕾舞蹈演员,当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候(质心与定点的距离变小),他的旋转速度就会加快,因为只有这样才能保证角动量不变。这一定律在地球自转速度的产生中起着重要作用。
这些行星本身在自转(金星是迄今发现的太阳系内唯一逆时针自转的行星),同时还沿着同一方向围绕太阳公转。绝大部分行星的公转都按照右手定则规律旋转,它们的轨道几乎都位于同一平面内,就好像它们确实起源于一个圆盘中那样。
“水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星”八大行星,是太阳系内体积较大的行星,也是一代代天文学家观察分类出来的。近代天文学的发展受观察技术的限制,主要把观测眼光局限在太阳系内,对太阳系之外的银河系和河外星系的观测,只是在上个世纪左右才开始的。
自16世纪“日心说”确立以来,太阳被认为是宇宙的中心,“水、金、地、火、木、土”六大行星围绕太阳旋转。1781年,天文学家威廉·赫谢尔在搜索双星的时候,发现了太阳系的第七颗行星——天王星。1846年,英国和法国的天文学家又发现了海王星。天文学家大致都同意的“太阳系八大行星”才最终齐聚一堂。1930年,科学家发现了冥王星,人们也曾把它列为第九大行星,但对它的质疑最终导致在76年后取消了它的排名。
太阳系这八大行星的外貌和性格各有千秋,我们最熟悉的当然是我们的家园——地球。它是唯一名字中不带有“星”字的行星,以地球的轨道为分界线,在它内侧的行星,只有水星和金星,被称为内行星;在它外侧的,包括火星、木星、土星、天王星、海王星则被称为外行星。
类地行星
八大行星与太阳的亲疏远近,自然影响它们从太阳那里吸收光和热,也可能影响了它们的表面岩质结构。距离太阳近一些的水星、金星和火星的表面,和我们居住的地球一样,表面都是岩石固体的岩质行星,所以又叫类地行星。
类地行星表层的岩石主要是以矽酸盐岩石为主,它们的构造很相似,中央是一个以铁为主,而且大部分是金属的核心,围绕在周围的是以矽酸盐为主的地层。月球的构造虽然也和类地行星相似,但核心缺乏铁质。类地行星的表层还有峡谷、撞击坑、山脉和火山,大气层也是属于再生大气层,而类木行星则是直接来自于太阳星云的原始大气层。
类地行星之间也有一个重大的不同点,那就是迄今为止,我们只在地球发现了活跃的水圈,这是不是就是人类和地球其他生物出现的原因呢?天文学家们努力在太阳系外发现行星,绝大部分被找到的外太阳系行星都是和类木行星一样的气体巨星,可能也是因为其他巨星体型较大容易被望远镜观测到,肯定还有一定数量的系外行星很可能是类地行星,也许那上面就居住着我们的宇宙朋友!
火山。类地行星的表面都有火山。
太阳系八大行星中那些距离太阳较远一些的行星,即木星、土星、天王星和海王星,它们的主要成分是气体,木星是它们的代表,所以又叫类木行星(Jovian planet),它们的共同特点是星球表面没有固体地壳,体积比较大,公转速度相对较低,自转速度则比较高。类木行星还有一个共同的特征,那就是都具有行星环的结构且星体的密度较低,土星的密度甚至比水还要低。
前苏联“史波尼克1号”人造卫星
起初人们认为这些行星在成分上与木星相似,但是后来发现,这四个行星也有一些不同的地方,木星和土星的主要成分是氢和氦,而天王星和海王星则有较多的固态水,氢和氦的含量相对较少。但总的来说,它们四个之间的相似性比类地行星要明显趋于一致。
1957年,前苏联发射了“史波尼克1号”人造卫星,成功地绕地球一年之久。1959年,美国也紧跟着发射了“探险家6号”,并且是人类历史上第一次从太空中送回影像,人类进入了太空时代。各国太空机构组织和执行了多次无人太空船探测任务,太阳系内的所有行星几乎都已经被地球发射的太空船探访过,我们对太阳系的行星从来没有失去过兴趣,也许有一天,我们人类在太阳系八大行星之间的穿梭游历,会像拜访邻里友人一样简单。
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