书城科普读物科学我知道-Why太空
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第13章 太阳系包括哪些成员?(2)

由于木星快速的自转,它有一个复杂多变的天气系统,木星云层的图案每时每刻都在变化。我们在木星表面可以看到大大小小的风暴,其中最著名的风暴是“大红斑”。这是一个朝着顺时针方向旋转的古老风暴,已经在木星大气层中存在了几百年。大红斑有三个地球那么大,其外围的云系每四到六天即运动一周,风暴中央的云系运动速度稍慢且方向不定。由于木星的大气运动剧烈,致使木星上也有与地球上类似的高空闪电。

木星的两极有极光,这似乎是从木卫一上火山喷发出的物质沿着木星的引力线进入木星大气而形成的。木星有光环。光环系统是太阳系巨行星的一个共同特征,主要由小石块和雪团等物质组成。木星的光环很难观测到,它没有土星那么显著壮观,但也可以分成四圈。木星环约有6500千米宽,但厚度不到10千米。

总之,木星的魅力是巨大的,它将使越来越多的人为它所着迷。

7.土星

土星是离太阳第六远的一颗美丽的行星,凡是用望远镜看过土星的人,无不惊叹不已。土星公转轨道半径为14亿千米,冲日时最大亮度为-04星等。土星那橘色的表面,漂浮着明暗相间的彩云,配以赤道面上那发出柔和光辉的光环,远远望去真像个戴着顶大沿遮阳帽的女郎。

土星自转一周为10小时14分。由于自转迅速,赤道凸出成为一个扁球体,赤道半径要比两极半径大6000多千米。土星公转周期为29.5年,约合二十八宿之数,每年镇一宿,故古时我国又称其为“镇星”。

土星大小仅次于木星,它们有许多相似之处。其直径约12万千米,是地球的9.5倍;体积是地球的730倍;它的平均密度却比水还要小,仅有0.7克/立方厘米。

土星的内部结构与木星相似,也有岩石构成的核。核的外面是5000千米厚的组成的壳层。再外面也像木星一样被色彩斑斓的云带包围着。这些彩色的云带主要由氢、氦以及甲烷等组成。如果说木星大气运动多变,那么土星大气运动就显得平静、单纯而快速。土星表面的喷射流,速度最快时可高达400米/秒以上。可真正的土星表面是看不到的,我们看到的只是云顶,其温度低于-200℃。

土星最引人注目的地方是环绕着其赤道的巨大光环。所有巨行星都有光环,但土星的光环是最显著的,在地球上人们只需要一架小型望远镜就能很清楚地看到它。

8.天王星

在晴朗的夜晚要想观看天王星,并不是很难。它的星等是5.7等。它的公转周期相当长,每84年绕太阳一周,平均每天只移动46′,不容易与恒星区分,历史上曾多次被误认为是恒星而被载入星图。

天王星在太阳系中的位置排行第七,距太阳约29亿千米。它的体积很大,是地球的65倍,仅次于木星和土星,在太阳系位居第三;它的直径为5万多千米,是地球的4倍,质量约为地球的14.5倍。

天王星基本上是由岩石和各种各样的冰组成的,它仅含有15%的氢和一些氦。天王星和海王星在许多方面与木星和土星在去掉巨大液态金属氢外壳后的内核很相像。天王星的内核不像木星和土星那样是由岩石组成的。

因为它距离遥远,体积也比较小,所以看上去比土星、木星暗得多。但是肉眼也不是完全不能看到。只要我们在黑暗的夜晚找一个适当的方位观察,即使不用望远镜也可以看到这颗微亮的星。难道古代的天文学家们从来没发现过它吗?当然不是,只不过当时大家都认为行星应该是很亮的,因而对这样一颗非常暗的星没有在意罢了。即使人们连夜地观看它,也不会看到它的位置变化,因为它的移动太小了。再者,早期的望远镜也不太好,即使瞄准了正确的方向,也不会将天王星显现成一个清楚的小圆盘。

9.海王星

按距太阳的平均距离由近及远排列,海王星排行第八。它的亮度为7.85等,只有在望远镜里才能看到。

其他行星对天王星的微小吸引(摄动)会轻微地影响天王星的运行,使它稍微超前或落后于它理论上的位置。对于这些影响都仔细地进行了重新计算,可是天王星的运行轨道仍然不准确。因此,符合逻辑的结论是,在天王星以外,可能有一颗未知的行星对天王星施加着他们没有考虑到的引力吸引。

海王星绕太阳运转的轨道半长径为45亿千米,公转一周需要165年。从1846年发现到今天,海王星还没有走完一个全程。海王星的直径是49400千米,和天王星类似,质量比天王星略大一些。海王星和天王星的主要大气成分都是氢和氦,内部结构也极为相近,所以说海王星与天王星是一对孪生兄弟。

海王星距离太阳太远了,那儿的阳光强度仅相当于一盏0.8米外的百瓦电灯,所以海王星的表面温度极低,大气下的冰层估计有8000千米厚,比地球半径还大。

10.矮行星

矮行星是指与行星同样具有足够的质量,呈圆球状,但不能清除其轨道附近其他物体的天体。

矮行星必须具备四个条件:该天体要绕着太阳公转;有足够大的质量,要能够依靠自身的重力作用,通过流体静力学平衡,使自身形状达到近似球形;该天体在公转区域中不具备支配性的作用,受轨道上相邻天体的干扰;该天体不是卫星。据此,冥王星、谷神星、卡戎星和2003UB313(齐娜星)将被归入矮行星行列。国际天文学联合会将建立一个程序对接近矮行星和其他分类边界的天体进行评估。除此其他所有的围绕太阳公转的天体均称为“太阳系小天体”,比如彗星和小行星。

11.小行星

小行星,顾名思义,它们的体积都很小。最早发现的“谷神星”、“智神星”、“婚神星”和“灶神星”是小行星中最大的四颗,被称为“四大金刚”。“四大金刚”中最大的谷神星直径约为1000千米,最小的婚神星直径约为200多千米;如果能把它们从天上“请”到地球上来,中国的青海省刚好可以让谷神星安家。除去“四大金刚”外,其余的小行星就更小了,据估计,最小的小行星直径还不足1千米。虽然它们的体积比卫星还小得多,但是在太阳系这个家庭中,却要和八大行星论资排辈。

大多数小行星是一些形状很不规则、表面粗糙、结构较松的石块,表层有含水矿物。它们的质量很小,按照天文学家的估计,所有小行星加在一起的质量也只有地球质量的4/10000。这些小行星和它们的大行星同伴一起,一面自转,一面自西向东地围绕太阳公转。尽管拥挤,却秩序井然,有时它们巨大的邻居——木星的引力会把一些小行星拉出原先的轨道,迫使它们走上一条新的漫游道路。在近年对小行星观测中,还发现一个有趣的现象,有些小行星竟然也有自己的卫星。

(12)彗星和流星

彗星是太阳系中的又一族成员,有时会非常靠近太阳,在人们的眼中,彗星是一种横跨天空、光线柔和、云雾状的天体,样子就像那种长着长尾巴或披散着头发的怪星,希腊人称之为毛星,我们今天仍称之为彗星。

彗星不像恒星或行星那样沿着容易预测的轨道移动,而似乎是来去无常,没有规律。在科学以前的时代,人们相信天上的星星与人类息息相关,这些飘忽不定的彗星似乎与生活中的怪事有联系,例如,未知的灾祸。

在通常情况下,彗星呆在它们遥远的老家,以上百万年的公转周期绕着遥远的太阳缓慢地运行,然而,如果有一个偶尔的机会,由于碰撞或某些较近恒星的引力影响,有些彗星在非常缓慢地环绕太阳公转中加快了速度,从而完全脱离了太阳系。其他的彗星则速度缓慢,向着太阳运动,同时环绕太阳运行并回到它们最初的位置,然后再次下落。当这些彗星进入太阳系内部并从地球附近经过时,我们就能够看见它们。

因为彗星发生在一个球形的壳中,所以它们可以从任何角度进入太阳系内部,而且逆行的可能性和顺行的可能性是一样的。例如,哈雷彗星就是逆向运行的。

彗星为什么看上去像是一个巨大的有毛的东西?

彗星一旦进入太阳系内部,太阳的热就会使组成彗星的冰样物质蒸发,从而释放出陷入冰中的尘埃。蒸气和尘埃形成彗星周围的朦胧大气(彗发),因而使彗星看上去像是一个巨大的有毛的东西。

于是,在完全冻结的时候,哈雷彗星的直径可能只有2.4千米。当从太阳附近经过时,在哈雷星周围形成的雾状物,其范围直径可以高达40万千米,所占体积超过巨大木星体积的20倍,但是雾状物中的物质散布得非常稀薄,同雾状真空一模一样。

流星像笔直的闪电,寂静无声,划破群星灿烂的夜空。那不是遥远的星星在流动,而是地球大气层中转眼即逝的光痕。流星是太阳系中非常细小的天体,与地球遭遇,被地球引力吸入大气层,在高速运动中摩擦燃烧,周围大气分子也受激而发光的现象。亮流星的亮度会超过天上最亮的恒星和行星。如果特别亮,途中还有分裂出来的溅落物质,便称为火流星。亮的火流星可以照出地面景物的影子。极个别更大的途中没有来得及全部烧毁而坠落地面,成为陨石。太阳系中这些非常细小的天体称为流星体。

流星体广泛散布于太阳系各大行星之间,也绕太阳运行,质量从100吨到百万分之一克。大的流星体和小的小行星之间已没有严格界限。绝大多数流星体是细小的砂粒或尘埃,也叫宇宙尘、行星际尘。它们主要来源于被太阳和大行星引力撕碎的彗星、小行星,少量来自月球、火星和其他大行星的卫星因受撞击而散落的碎屑。单个、偶然出现的流星称为偶发流星,没有一定的时间和方位,差不多每夜都有。从星空中某一辐射点向四周大量迸发出现的称为流星雨,少则每小时数千颗,多到数十万颗,通常有固定的周期和方位,以辐射点所在的星座命名。数量多、规模大的流星雨称为流星暴,一般界定达到每小时200颗以上的称为强流星雨,每小时400颗以上的称为流星暴。狮子座流星雨是非常出名的流星雨之一,历史上多次形成流星暴。