太陽(yáng)和太陽(yáng)系

太陽(yáng)和太陽(yáng)系太陽(yáng)系：太陽(yáng)系是由太陽(yáng)、行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體和行星際物質(zhì)構(gòu)成的天體系統(tǒng)。太陽(yáng)系的中心天體是太陽(yáng)。原因有兩點(diǎn)：太陽(yáng)系的總質(zhì)量中，太陽(yáng)幾乎占99.9%，這樣，太陽(yáng)就有足夠強(qiáng)大的引力，吸引太陽(yáng)系中的其他一切天體都環(huán)繞其運(yùn)行；太陽(yáng)是太陽(yáng)系中唯一能夠自身發(fā)光的天體，它是太陽(yáng)系的光和熱的主要源泉。一、太陽(yáng)（一）太陽(yáng)的距離、大小和質(zhì)量1、太陽(yáng)的距離太陽(yáng)的距離指的是太陽(yáng)和地球的距離，即日地距離。通常所說(shuō)的日地距離是指太陽(yáng)和地球的平均距離，更準(zhǔn)確地說(shuō)，是地球公轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸。日地平均距離在天文學(xué)上被作為一個(gè)長(zhǎng)度單位，稱為天文單位（A.U.）。天文單位是用來(lái)度量太陽(yáng)系內(nèi)天體間距離的基本單位。1976年天文學(xué)聯(lián)合會(huì)確定，1個(gè)天文單位為149597870.5千米（此值于1984年起采用，目前測(cè)定的新值為149597892千米）。日地距離目前只能用間接的方法測(cè)定：三角視差法雷達(dá)測(cè)距法日地距離測(cè)定的基本思路是：把太陽(yáng)對(duì)地球的距離a的測(cè)定，同太陽(yáng)對(duì)另一天體（距離地球較近的小行星）的距離a1的測(cè)定聯(lián)系起來(lái)。日地距離測(cè)定的具體步驟是：測(cè)定a與a1之差，即a-a1值，記為m；（此值測(cè)定方法可用三角視差法、雷達(dá)測(cè)距法）測(cè)定a與a1之比，即a/a1值，記為n；（此值測(cè)定方法可用開(kāi)普勒第三定律，即：a3/a13=T2/T12）聯(lián)解方程a1-a=m，求出a值。a/a1=n2、太陽(yáng)的大小太陽(yáng)的視直徑P=31'59"30太陽(yáng)的視半徑р=15'59"6太陽(yáng)的線半徑R=a×sinp≈69.564萬(wàn)km3、太陽(yáng)的質(zhì)量、密度和重力太陽(yáng)的質(zhì)量為：M=1.989×1030kg=1.989×1027t太陽(yáng)的平均密度為：1.409g/cm3太陽(yáng)表面的重力加速度為：274m/s2（二）太陽(yáng)的熱能、溫度和熱源1、太陽(yáng)的熱能太陽(yáng)常數(shù)：在沒(méi)有大氣影響下，在日地平均距離處，太陽(yáng)光垂直照射時(shí)，地表上每平方厘米的面積上，每分鐘接受的太陽(yáng)輻射能，叫做太陽(yáng)常數(shù)，其數(shù)值為1.97卡/平方厘米·分。地球每分鐘所獲得的太陽(yáng)能為：π×（6.371*108）2平方厘米×1.97卡/平方厘米·分=2.5×1018卡/分太陽(yáng)每分鐘向宇宙空間輻射的熱能為：4π×（1.496×1013）2×1.97卡/平方厘米·分=5.54×1027卡/分2、太陽(yáng)的溫度推算太陽(yáng)表面的溫度可以根據(jù)斯蒂芬——波爾茲曼定律。即：E=λT4太陽(yáng)表面的有效度為：T=5770k≈5500℃3、太陽(yáng)的熱源太陽(yáng)的熱源來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部，是在太陽(yáng)內(nèi)部的熱核反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的。具體地說(shuō)是在氫核聚變?yōu)楹ず说倪^(guò)程中產(chǎn)生的核能。411H42He++2e++2ν+γ在這樣的熱核反應(yīng)中，發(fā)生的是質(zhì)量與能量的轉(zhuǎn)化，也就是說(shuō)，這些能量是由物質(zhì)的質(zhì)量轉(zhuǎn)化而成的，所消耗的是氫核和質(zhì)量，所產(chǎn)生的是氦核和能量。太陽(yáng)能產(chǎn)生在太陽(yáng)的核心。太陽(yáng)內(nèi)部的能量是用之不竭的。（三）太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)內(nèi)部——為稠密氣體，處于高溫高壓下，由里向外分為三個(gè)圈層。①核反應(yīng)區(qū)——范圍從太陽(yáng)中心到0.25R⊙。②輻射區(qū)——范圍從0.25R⊙到0.8R⊙。③對(duì)流區(qū)——稠密大氣的最外層。外部——為稀薄的太陽(yáng)外層氣體，又稱太陽(yáng)大氣，按照次序和物理性質(zhì)，又可分為三個(gè)同心圈層。①光球?qū)英谏驅(qū)英廴彰釋痈剑禾?yáng)結(jié)構(gòu)示意圖1、光球?qū)庸馇驅(qū)邮侨庋鬯?jiàn)的光芒奪目的太陽(yáng)表面，它是太陽(yáng)大氣的最外層，厚約500Km。光球?qū)由献铒@著的現(xiàn)象是經(jīng)常出現(xiàn)耀斑和太陽(yáng)黑子。光斑是光球外層的較熱氣團(tuán)形成的明亮“斑點(diǎn)”；而黑子是一種比周圍亮度稍低的黑暗“斑點(diǎn)”，它是光球上的漩渦，是太陽(yáng)物質(zhì)大規(guī)模運(yùn)動(dòng)所造成的。太陽(yáng)黑子本身并不黑，只是其溫度較一般光球低一千多度，在明亮光球的反襯下顯得發(fā)黑。黑子有大有小，有時(shí)單個(gè)、有時(shí)成對(duì)成群出現(xiàn)；黑子的多少，有平均11年的周期。太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)活動(dòng)的主要標(biāo)志2、色球?qū)釉诠馇蛏厦娴奶?yáng)大氣，叫色球?qū)?，它的厚度各處不一，平均約為2000km。色球?qū)佑袝r(shí)會(huì)產(chǎn)生突然爆發(fā)現(xiàn)象，在儀器觀察中表現(xiàn)為特別明亮的斑點(diǎn)，叫耀斑。耀斑多半位于黑子群的上空及其附近。色球?qū)又?，有時(shí)還有巨大的氣柱升騰而起，叫做日珥。日珥上升的高度可達(dá)幾萬(wàn)甚至一百多萬(wàn)公里，然后落回日面，或脫離太陽(yáng)引力，消失在宇宙空間。3、日冕層日冕層在色球?qū)又?，是愈?lái)愈稀薄的太陽(yáng)大氣的最外層，也是最厚的一層，它從色球邊緣向外伸展到幾倍太陽(yáng)直徑那么遠(yuǎn)的地方。日冕層離太陽(yáng)比較遠(yuǎn)，受到太陽(yáng)的引力比較小，在高溫下，粒子的動(dòng)能很大，足以使其擺脫太陽(yáng)的引力不斷地向外膨脹，熱電離的氣體粒子以高速度向外流出，就形成了太陽(yáng)風(fēng)。太陽(yáng)風(fēng)是從太陽(yáng)發(fā)射出來(lái)的超音速粒子流。（四）太陽(yáng)活動(dòng)及其對(duì)地球的影響太陽(yáng)活動(dòng)是指太陽(yáng)大氣中的一系列物理過(guò)程，他們使太陽(yáng)輻射的短波部分和長(zhǎng)波部分以及微粒輻射部分發(fā)生顯著的變化。這些變化表現(xiàn)在光球上的黑子和光斑，色球上的日珥和耀斑等，所有這些變化稱為太陽(yáng)活動(dòng)。太陽(yáng)活動(dòng)有強(qiáng)有弱，并有周期性，如一般所說(shuō)的11年的周期。太陽(yáng)活動(dòng)的變化，會(huì)引起一系列的地球物理現(xiàn)象，如磁暴、電離層干擾、極光等。太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球上的天氣和氣候、地震的發(fā)生等也都有一定的影響二、行星（一）行星及其分類1、行星概念行星是在橢圓軌道上環(huán)繞恒星運(yùn)行，近似球形的天體，它一般本身不發(fā)光，而以表面反射太陽(yáng)光而發(fā)亮。2、行星分類地球軌道為界分為：地內(nèi)行星（水星、金星）、地外行星（火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星）小行星帶為界分為：內(nèi)行星（水星、金星、地球、火星）、外行星（木星、土星、天王星、海王星、冥王星）物理化學(xué)性質(zhì)分為：類地行星（水星、金星、地球、火星）、類木行星（木星、土星、天王星、海王星）按物理化學(xué)性質(zhì)不同又可分為：類地行星（水星、金星、地球、火星）、巨行星（木星、土星）、遠(yuǎn)日行星（天王星、海王星、冥類地行星：離太陽(yáng)較近的水星、金星、地球、火星都屬于類地行星。它們的物理性質(zhì)與地球相似，即質(zhì)量較小，體積也小，但平均密度較大，表面溫度較高；化學(xué)組成以重物質(zhì)為主，有固體表面，中心有鐵核，含金屬元素比例高；另外，公轉(zhuǎn)周期較短，自轉(zhuǎn)周期較長(zhǎng)，衛(wèi)星數(shù)較少。類木行星：離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的木星、土星、天王星、海王星都屬于此類。它們的物理性質(zhì)與木星相似，即質(zhì)量較大，體積也大，但平均密度較小，表面溫度較低；化學(xué)組成以輕物質(zhì)為主，主要為氫、氦、氖，沒(méi)有固體表面；公轉(zhuǎn)周期較長(zhǎng)，自轉(zhuǎn)周期較短，衛(wèi)星數(shù)目多。九大行星（二）九大行星的特征1、水星離太陽(yáng)最近的行星，表面幾乎沒(méi)有大氣的存在，沒(méi)有衛(wèi)星；繞日運(yùn)動(dòng)速度最快（47.89km/s），公轉(zhuǎn)周期最短（88日）；晝夜很長(zhǎng)，約為176天（自轉(zhuǎn)周期58.6日，等于公轉(zhuǎn)周期的2/3）；晝夜溫差很大（赤道上的白天溫度可達(dá)攝氏427度，夜晚冷到攝氏-173度）。2、金星離地球最近的行星，沒(méi)有衛(wèi)星；表面有比較濃厚的大氣；具有獨(dú)特的自轉(zhuǎn)：①自轉(zhuǎn)方向自東向西；②唯一的自轉(zhuǎn)周期（243日）超過(guò)百日，且自轉(zhuǎn)周期大于公轉(zhuǎn)周期（224.7日）的行星；③晝夜較長(zhǎng)，一晝夜相當(dāng)于地球的117日。3、火星體積和質(zhì)量雖均比地球小，但在許多方面與地球很相似，如有大氣包圍的固體球表面；有近似的自轉(zhuǎn)周期（24小時(shí)37分）及赤道面與軌道面的交角（24o），有相似的晝夜長(zhǎng)短，也有四季變化，但季節(jié)比地球約長(zhǎng)一倍。外部條件與地球有很大的差異，如火星表面的平均溫度比地球低30oC以上，晝夜溫差常超過(guò)100oC；火星大氣極其稀薄，主要成分是二氧化碳（約占95%），嚴(yán)重缺氧，水汽極少。有二顆衛(wèi)星。4、木星體積質(zhì)量最大（體積約為地球的1316倍，質(zhì)量是地球的318倍）；自轉(zhuǎn)周期最短，自轉(zhuǎn)速度最快；標(biāo)志最明顯（表面有長(zhǎng)3至4萬(wàn)千米，寬1萬(wàn)4千米的“大紅斑”）；衛(wèi)星數(shù)多（已發(fā)現(xiàn)并證實(shí)的衛(wèi)星有16個(gè)）；有光環(huán)。 5、土星是太陽(yáng)系中僅次于木星的第二大行星；密度很?。▋H0.7克/厘米3），比水還輕；衛(wèi)星數(shù)多（已發(fā)現(xiàn)23個(gè)，命名的有18個(gè)）；有七個(gè)同心大光環(huán)。6、天王星（左圖）是遠(yuǎn)日行星中體積最大的行星；在軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)姿態(tài)獨(dú)特（“躺倒”在軌道上自東向西逆向自轉(zhuǎn)）；有較濃密的大氣；有光環(huán)。7、海王星（右圖）是遠(yuǎn)日行星中質(zhì)量最大的行星；有較濃密的大氣，表面溫度低；有8顆衛(wèi)星。8、冥王星離太陽(yáng)最遠(yuǎn)，體積和質(zhì)量最小，表面最冷；軌道特征突出——軌道半徑長(zhǎng)（39.87天文單位）、軌道偏心率（0.25）、軌道面對(duì)黃道面傾角（17o12'）都是九大行星中最大的；公轉(zhuǎn)速度最?。?.74km/s）。三、太陽(yáng)系中的小天體（一）小行星小行星是在火星和木星軌道之間，沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的小天體。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)小行星50萬(wàn)顆以上，已確定軌道的有近2萬(wàn)顆。特征如下：密集于火、木軌道之間，組成小行星帶；體積很小，質(zhì)量極輕（體積和質(zhì)量最大的是谷神星，其線直徑為770—1050km，僅及地球的1/15；質(zhì)量為11.7x1023克，約為冥王星的1/12）；形狀各異、表面粗燥、結(jié)構(gòu)松散（除谷神星和灶神星可能是球狀外，絕大多數(shù)小行星的形狀是不規(guī)則的）；個(gè)別有衛(wèi)星。（二）彗星彗星是質(zhì)量很小，體積很大的霧狀天體，當(dāng)它出現(xiàn)時(shí)，常常拖著一條發(fā)光的長(zhǎng)尾巴，所以又稱它為“掃帚星”。1、彗星的結(jié)構(gòu)一個(gè)大而完整的彗星包括彗核、彗發(fā)、彗暈和彗尾四部分；彗核是彗星的主體，其質(zhì)量占彗星總質(zhì)量的95%；但彗核很小，半徑從幾百公尺到10公里不等，主要由水冰、塵埃、有機(jī)物、一氧化碳、二氧化碳組成。2、彗星的特征彗星本質(zhì)上是在偏心率很大的軌道上繞日運(yùn)行的冰物質(zhì)；彗星的外貌和亮度隨著它離太陽(yáng)的遠(yuǎn)近而變化；彗星在軌道運(yùn)行中，彗尾延伸的方向總是背向太陽(yáng)的；彗星的奇特外貌是它通過(guò)近日點(diǎn)前后的暫時(shí)現(xiàn)象。3、彗星的軌道彗星圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道有三種形式：①拋物線軌道——非周期彗星②雙曲線軌道——非周期彗星③橢圓軌道——周期彗星周期彗星最著名的是哈雷彗星。短周期彗星（周期短于200年）長(zhǎng)周期彗星（周期長(zhǎng)于200年）彗星圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的三種軌道形式（三）流星和隕星1、流星在星際空間，存在許多環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的微小塵粒固體塊，叫流星體。環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的流星體，當(dāng)他們經(jīng)過(guò)地球附近時(shí)，受到地球引力而改變軌道，其中一些流星體闖入地球大氣圈，同大氣摩擦燃燒產(chǎn)生的光跡叫流星。流星是流星體落入大氣中所產(chǎn)生的現(xiàn)象，它們一般在100km上空開(kāi)始燃燒，在80km左右高空化為灰燼。瞬間出現(xiàn)的大量流星稱為流星雨。一些體積大的流星體可以進(jìn)入低層大氣中燃燒，產(chǎn)生特別明亮的光跡，有的在白天也可以看見(jiàn)，叫火流星。一般而言，下半夜所見(jiàn)到的流星多于上半夜。2、隕星一些質(zhì)量大的流星體穿經(jīng)大氣層燃燒未盡落到地面上，就是隕星，又叫隕石。隕星按其物質(zhì)組成不同可以分為三類：①石隕星又稱隕石，主要由硅酸鹽組成，含少量鐵鎳金屬和鐵的硫化物。該類隕星約占全部隕星的92%。目前已知最重的隕石是“吉林1號(hào)”隕石，重1770kg。②鐵隕星又稱隕鐵，主要由鐵鎳金屬組成，含少量鐵的硫化物、磷化物和碳化物。該類隕星只占全部隕星的6%左右；目前已發(fā)現(xiàn)的最重的隕鐵在納米比亞的格魯特豐坦的“戈巴隕鐵”，重約60噸；其次是格陵蘭的“約克角1號(hào)”隕鐵，重約34噸；第三是在我國(guó)新疆青河縣發(fā)現(xiàn)的“青駱駝”，重約30噸。③石鐵隕星由大致等量的鐵鎳金屬和硅酸鹽等礦物組成，約占全部隕星的2%左右。隕星撞擊地球后留下大的隕石坑。（四）行星際物質(zhì)在行星際空間分布著極其稀薄的氣體和極少量的塵埃，稱它們?yōu)樾行请H物質(zhì)，包括行星際氣體和行星際塵埃。行星際空間存在的氣體不是中性原子或分子，而是帶電的粒子，主要成分是質(zhì)子（氫原子核）和自由電子，還有α粒子（氦原子核），這種帶電粒子稱為等離子體。行星際空間的等離子體來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)。行星際塵埃來(lái)源于彗星的破裂、小行星的瓦解以及流星體和宇宙塵等。四、太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特征（一）太陽(yáng)系的運(yùn)動(dòng)特征——開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律第一定律——軌道定律行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道都是橢圓（見(jiàn)九大行星的軌道），太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二定律——面積定律行星與太陽(yáng)的連線（即向徑）在相同的時(shí)間里掃過(guò)的面積相等，或者說(shuō)面積速度保持不變。第三定律——周期定律行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期的平方同它們與太陽(yáng)平均距離（軌道平均半徑）的立方成正比例。即：T12:T22=a13:a23。開(kāi)普勒認(rèn)為，行星單純繞太陽(yáng)中心運(yùn)動(dòng)；牛頓認(rèn)為，行星和太陽(yáng)都繞它們的共同質(zhì)心運(yùn)動(dòng)；質(zhì)心的位置取決于二者的質(zhì)量比。開(kāi)普勒描述了行星