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第72章 地外探索——太阳系的发现和探索

太阳系包括太阳以及所有围绕它运行的行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质。太阳是太阳系的中心天体,其他天体都在太阳的引力作用下绕其公转。太阳系中只有太阳是靠热核反应发光发热的恒星,其他天体要靠反射太阳光而发亮。

16世纪,哥白尼提出了日心说:太阳居于宇宙的中心静止不动,而包括地球在内的行星都绕太阳转动。日心说把宇宙的中心从地球挪向太阳,这是一项非凡的创举。哥白尼的计算与实际观测资料能很好地吻合。后经开普勒、伽利略、牛顿等人的发展,该学说得到了令人信服的证明。虽然哥白尼在“太阳中心说”中没有提出太阳系这个概念,但实际上是他发现了太阳系。

太阳系大约形成于50亿年前。关于太阳系的形成,现有50多种不同的学说或假设,大致可归结为两大阵垒:灾变说和星云说。灾变说认为太阳系大体是在一次突然的剧变中产生的,太阳先于行星和卫星形成;星云说提出整个太阳系都是由同一块星云物质凝聚而成的。直到目前,星云说仍占据着主导地位。现代星云假说的主要观点是:太阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个小云,一开始就在自转,并在自身引力作用下收缩,中心部分形成太阳,外部演化成星云盘,星云盘以后形成行星。

太阳系太阳是太阳系的中心天体,是太阳系里唯一的一颗恒星。它是个炽热的气体星球,没有固体的星体或核心。从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。太阳能量的99%是由中心的核反应区的热核反应产生的。其中心的密度和温度极高,它发生着由氢聚变为氦的热核反应,而该反应足以维持100亿年,因此太阳目前正处于中年期。太阳大气层从内到外可分为光球、色球和日冕三层。光球层有光斑和太阳黑子。

太阳有八大行星围绕着它运转。按距离太阳远近排列依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。这些星体按性质可分为3类:类地行星(水星、金星、地球、火星)体积和质量较小,平均密度最大,卫星少;巨行星(木星、土星)体积和质量都非常大,平均密度很小,卫星多,有行星环,自身能发出红外辐射;远日行星(天王星、海王星)体积、质量、平均密度和卫星数目都介于前两者之间,天王星、海王星也存在行星环。八大行星都在接近同一平面的椭圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转,即其轨道运动具有共面性、近圆性和同向性,只有水星稍有偏离。

太阳系的八大行星中,除了水星和金星外,其他行星都有围绕自己的卫星。到目前为止,已知的行星卫星数目有130颗。木星卫星数居第一,至少有58颗卫星。有33颗卫星的土星在太阳系内居第二。个头最大的卫星是木星卫星甘尼米德,土卫六是太阳系中第二大卫星,而且土卫六是太阳系已知卫星中唯一有大气层的卫星。木星四颗最大的卫星,最早于17世纪由伽利略发现。另两个大卫星是月亮和特里顿,它们分别围绕着地球和海王星运转。在已知卫星中,近2/3是不规则卫星,具有大轨道半长径、高轨道倾角和大偏心率。

太阳系中,除了行星,还存在着数目众多的小质量天体,主要集中在火星和木星的轨道之间。已准确测出轨道并正式编号的小行星有3000多颗。彗星是一团由冰、灰尘和岩石组成的物体。已发现的彗星约有1700颗,其运行轨道通常是一个围绕太阳的拉得很长的椭圆形,其倾角和离心率彼此相差很大,有些彗星的轨道是双曲线的或抛物线的。太阳系内还有多得难以计数的流星体,有些流星体成群分布,称流星群,已证实一些流星群是彗星瓦解的产物。流星体一旦落入地球大气层便成为流星,大的流星体能够进入大气层落到地面成为陨石。