书城科普读物科学我知道-Why太空
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第12章 太阳系包括哪些成员?(1)

1.太阳

太阳在宇宙里已经存在47.6亿年了。它的大小和亮度属于中等,依靠它的能量,地球上的植物才能进行光合作用,生物的生长同样离不开它。太阳核心温度达到1600万℃(差不多2900万K),在那儿发生着氢-氦核聚变反应,并转换成能量以光子的形式释放出来。

太阳对太阳系而言是一个有着巨大影响并占支配地位的天体。它的直径达140多万千米,是地球直径的100多倍;质量占整个太阳系的998%。要用100多个地球才能填满太阳的圆面,而它的内部则能容纳大约130万个地球。

太阳“黑子”

我们所能直接看到的是位于太阳表面的光球层。光球层比较活跃,温度约为6000℃。在不断的对流活动中,太阳每秒钟向宇宙空间释放着相当于1000亿个百万吨级核弹的能量。

在光球层的某些局部温度比较低,在可见光范围内这些部位就显得比其他地方黑暗,所以人们称之为“黑子”。光球层外包裹着色球层,太阳将能量通过色球层向外传递。这一层中有太阳耀斑,所谓耀斑是黑子形成前产生的灼热氢云。色球层之外是太阳大气的最外层日冕。日冕非常庞大,可以向太空绵延数百万千米,但只有在日全食时才可看到它。人们可以在日冕中看到从色球层顶端产生的巨大火焰“日饵”。

在辐射光和热的同时,太阳也产生一种低密度的粒子流——太阳风。太阳风以每秒450千米的速度向宇宙空间辐射。地球和其他某些行星的极光也是太阳风带来的。如果一段时间内太阳风异常强大,便形成了太阳风暴。太阳的磁场极其强大复杂,其范围甚至越过了冥王星轨道。

太阳已经近50亿岁了,它还可以继续平静地燃烧约50亿年。50亿年后,太阳内部的氦将转变成更重的元素,亮度会增加到现在的一倍,体积也将不断膨胀,水星、金星和地球都将进入它的大气。在经历1亿年的红巨星阶段后,太阳将耗尽所有能源而坍缩成一颗白矮星——所有恒星存在的最后阶段,并通过向宇宙空间抛射物质而形成一个行星状星云。再经历几万亿年,它将最终完全冷却。

2.水星

水星,是用神话中一个罗马使者的名称命名的,距离太阳的最近的行星。像地球的卫星月亮一样,水星表面由于流星等物体的撞击,而变得千疮百孔。旧熔岩的流动也显示它发生过强烈的地震。

水星距太阳5800万千米,是太阳系中和太阳最近的行星。水星没有卫星,它的体积在太阳系八大行星中列倒数第一位。因为水星与太阳非常接近,所以它的白昼地表温度可高达427℃;而到晚上又骤降至-173℃。

水星的公转周期约为88个地球日,自转周期约为59个地球日。这样一来使得水星的一昼夜长达167个地球日。所以一进入夜晚,水星表面将连续几周处于黑暗中。这也是造成水星表面昼夜温度差巨大的原因之一。

由于水星表面温度太高,它不可能像它的两个近邻金星和地球那样保留一层浓密大气,因此无论是白天还是夜晚,水星的天空都是漆黑的。在水星漆黑的天空中可以看到明亮的金星和地球。

水星上没有液态的水,但1991年在其北极地区观测到一个亮斑。据推测,这个亮斑可能是由于贮存在水星表面或地下的冰反射了阳光造成的。尽管水星表面温度极高,但在其北极的一些陨坑内终年不见阳光,温度常年低于-161℃。这足以使来自水星内部或宇宙空间的水分以冰的形态保存下来。

3.金星

金星分别在早晨和黄昏出现在天空,古代占星家一直认为存在着两颗这样的行星,于是分别将它们称为“晨星”和“昏星”。在英语中,金星——“维纳斯”是古罗马的女神,象征着爱情与美丽。而一直以来,金星都被卷曲的云层笼罩在神秘的面纱中。

金星是太阳系中的第二颗行星,它与地球在体积、质量、密度和重量上非常相似,可以算作是地球的姊妹星。而事实上金星与地球非常不同。金星上的一天相当于地球上的243天,而它的一年却只有225天。金星的自东向西自转还使得太阳在金星上西升东落。金星有厚厚的二氧化碳的大气,没有水。它的云层是由硫酸微滴组成的。它的地表大气压是地球上的90多倍。金星浓厚的二氧化碳大气造成强大的“温室效应”,太阳光能够透过大气将金星表面烤热,但地表辐射却受到大气的阻隔,热量无法得到释放,致使地表温度高达480℃。这样高的温度使得金属都会熔化。

有毒的大气和巨大的表面压力使这颗行星完全不适于居住。金星上的一座火山比珠穆朗玛峰还要高。在这些地势较为平坦的地区有丰富的火山和熔岩流动。

尽管没有降雨、大海和强风,没有腐蚀的表面,但一些风化和腐蚀的现象仍然存在。表面缓风的速度却达几千米每小时,力量足够移动沙丘,雷达探测金星表面的图像显示有风条纹和沙丘。

4.地球

地球这颗有着广阔天空和蓝色海洋的行星始终给人以坚实巨大的感觉。而在宇宙中,地球给人的印象却并非如此:这个在一层薄薄而脆弱的大气笼罩下的星球并不见得有多大。在太空中,地球的特征是明显的:漆黑的太空、蓝色的海洋、棕绿色的大块陆地和白色的云层。

地球是太阳的从里往外数第三颗行星,距太阳的距离大约有150000000千米。地球每365256天绕太阳运行一圈,每239345小时自转一圈。它的直径为12756千米,只比金星大了100多千米。人们梦想能在太空中旅行,能欣赏宇宙的奇观。而从某种意义上说,我们都是太空旅行者。我们的宇宙飞船是地球,飞行速度是每小时108000千米。

地球内部可分为地壳、地幔和地核三大部分。地壳厚约30千米,地幔厚约2840千米,地核厚约3500千米。每一部分又可细分。地核可分为外部液态地核和内部固态地核,地幔可分为上地幔和下地幔,地壳则可分为海洋地壳和大陆地壳。

地球是一个活跃的行星。根据板块构造说,地壳由几大板块构成,这些板块漂浮在炽热的地幔上缓慢移动。它的运动方式基本有两种:扩张和缩小。扩张运动表现为两个板块相互远离,地下岩浆涌出形成新的地壳;缩小运动表现为两个板块相互碰撞,一个板块钻到另一板块的下面,在地幔的高温中逐渐消融。在板块交界处常常存在许多巨大的断层,地震频繁,火山众多。地球的外壳非常年轻,它不断受到大气、水和生物的侵蚀,并在地质运动中不断地重建。所以地球表面没有像月球那样坑坑洼洼地遍布陨石坑。这样的地壳构造在太阳系中是独一无二的。

地球是太阳系中唯一已知存在生命的行星。它快速的自转与富含镍铁熔岩的地核共同形成了一个巨大的磁气圈。在太阳风的吹拂下,磁气圈的形状被扭曲成水滴状。它与大气一同担当了阻止来自太阳和其他天体有害射线的任务。地球的大气还使我们免受流星雨的袭击,大多的陨石在它们到达地面前便已烧毁了。

5.火星

火星按离太阳由近及远的顺序为第四颗行星。肉眼看去是一颗引人注目的火红色的亮星。火星有很多特征与地球相似。它距离太阳22794万千米,约为日地距离的1.5倍;自转轴与轨道平面的夹角为24°,和地球一样有着一年四季的变化;它自转一周比地球多半个多小时,为24小时37分22.6秒。所以火星和地球的昼夜长短基本差不多,但绕太阳公转的周期,火星的一年几乎等于地球的两年。因为火星离太阳较远,公转一周为687日。

火星上的平均温度为-23℃,由于火星大气稀薄而干燥,所以它的昼夜温差很大,远远大于地球上的昼夜温差。因火星表面温度低、压力小,大气中的二氧化碳和水大致都呈饱和状态,只要气温稍一降低,二氧化碳和水蒸汽就会凝结。

火星被称为红色的行星,这是因为它表面布满了氧化物,因而呈现出铁锈红色。火星表面的大部分地区都是含有大量的红色氧化物的大沙漠,还有赭色的砾石地和凝固的熔岩流。火星上常常有猛烈的大风,大风扬起沙尘能形成可以覆盖火星全球的特大型沙尘暴。每次沙尘暴可持续数个星期。

火星表面有一条巨大的“水手谷”。这是一个长约4000千米的巨大峡谷,它是在远古时期的洪水和火山活动的共同作用下形成的。火星上的巨大火山——奥林匹斯山高约2.7万千米,是地球最高峰珠穆朗玛峰高度的三倍。它是太阳系中最高的山峰。火星有两个微小的卫星,直径都不到80千米,看起来更像是被俘获的小行星。

6.木星

木星是太阳系中最惹人注目的一颗行星,它的亮度仅次于金星。中国古代把它叫做“岁星”,用它来纪年,因为已经知道它的公转周期近于12年。

木星直径约为14.3万千米,是地球直径的11.25倍,体积为地球的1316倍,而质量为所有其他行星的2.5倍。木星的平均密度相当低,仅1.33克/立方厘米。其绕太阳公转一周约12年,而自转一周仅要近10小时。由于它自转太快,致使星体变扁,其赤道半径与极半径相差5000千米之多。木星没有固体外壳,它是一颗由液态氢组成的液态星球。

木星是一个巨大的气态行星。最外层是一层主要由分子氢构成的浓厚大气。随着深度的增加,氢逐渐转变为液态。在离木星大气云顶一万千米处,液态氢在100万帕的高压和6000K的高温下成为液态金属氢。木星的中央是一个由硅酸盐岩石和铁组成的核,核的质量是地球质量的10倍。