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太阳系的行星

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1.经典行星的分类

轨道半长径

水星

金星

地球

火星

木星

土星

天王星

海王星

a (AU)

0.387

0.723

1.000

1.524

5.203

9.537

19.191

30.067

注:轨道半长径接近于经典行星到达太阳的平均距离。

①以地球轨道为界,可以把八大行星分为“地内行星”(水星、金星)和“地外行星”(火星、木星、土星、天王星和海王星)两类。这两类行星的视运动规律不尽相同。

②以小行星带为界,把水星、金星、地球和火星称为“内行星”,而把其余四颗行星称为“外行星”。

③按行星的物理性质划分,把体积和质量小、平均密度大的水星、金星、地球和火星称为“类地行星”。把木星、土星、天王星和海王星称为“类木行星”,它们的体积和质量大,但密度小。更好的分类是把木星和土星称为“巨行星”,而把天王星和海王星称为“远日行星”。

2.经典行星的共同特点

经典行星围绕太阳公转的轨道是近似正圆的椭圆,我们称之为行星轨道的近圆性。通常用轨道偏心率e描述此数量。e值在0~1之间变动,越靠近0,椭圆就越接近正圆。

轨道偏心率

水星

金星

地球

火星

木星

土星

天王星

海王星

e

0.2056

0.0068

0.0167

0.0934

0.0484

0.0542

0.0472

0.0086

从空间看,经典行星轨道基本处于同一个平面——黄道面的附近,我们称之为行星轨道的共面性。通常用轨道倾角i描述此数量。

轨道倾角

水星

金星

地球

火星

木星

土星

天王星

海王星

i(°)

7.0

3.4

0.0

1.9

1.3

2.5

0.8

1.8

经典行星都是自西向东围绕太阳公转的,这称为行星轨道运动的同向性。

公转周期

水星

金星

地球

火星

木星

土星

天王星

海王星

0.2408

0.6152

1.000

1.8808

11.862

29.457

84.018

164.78

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3.地内行星——水星和金星【我国古称:辰星和太白金星】

这两颗行星位于地球轨道的内侧,因此我们只能在凌晨和傍晚才能看到它们。当它们闪耀在凌晨的东方天空时,我们就称为“晨星”(此时金星可称为“启明星”)。若在傍晚西方天空出现,则称为“昏星”(金星此时可称为“长庚星”)。当它们在太阳日轮表面通过时,我们称之为“凌日”。水星凌日的次数多于金星凌日。2016年5月9日将发生一次水星凌日。2012年6月6日将发生本世纪最后一次的金星凌日。下一次将在2117年12月10/11日发生。

水星的质量只有地球质量的5.5%,引力较小。而且水星靠近太阳,表面温度高,所以水星的大气非常稀薄。水星公转一周约为88天,自转一周是公转的2/3,即58.6天。由于自转的缓慢,当水星处于白昼时,表面平均温度可以达到600K左右。水星的夜晚则极其寒冷,表面平均温度下降到120K左右。因为缺乏浓密大气的保护,水星表面满布陨石撞击坑和环形山。水星有类似地球的磁场,但强度很低。科学家推测水星有铁质的内核。

水星的自转轴几乎与轨道平面垂直,水星的极区存在一些太阳光无法照射到底的陨击坑。因此水星可能与月球类似,在极区存在一些水冰混合物。

金星是我们肉眼看到的夜空中最明亮的行星,最亮时的视星等为-4.6等。除了太阳和月球外,金星是全天最亮的白色星,所以我们的祖先把它叫做“太白金星”。使用望远镜观察金星,可以发现它具有月球一样的盈亏变化。

金星的体积比地球略小。它的自转方向与公转方向相反——自东向西自转。金星自转一周需要243.02天。金星的绕日公转的周期是224.7天,它的一个太阳日相当于117个地球日。

金星有类似月球盈亏的相位(即月相)。当金星距离地球近的时候,从望远镜中可以发现金星的个头“变大”了。金星是逆向自转的行星。

1761年俄国科学家罗蒙诺索夫利用金星凌日现象发现了金星的大气。金星大气异常浓密,达93个大气压力,相当于地球潜水员在深海1km所受的压强。金星表面的温度高达468℃(741K),成为太阳系行星中最热的表面。究其原因是金星大气存在着很强的温室效应。这是因为金星上活跃的火山活动,使大量的二氧化碳(CO2)进入了金星大气层(CO2占96.5%)。

金星的表面几乎完全被浓云笼罩,虽然有几个探测器的登陆舱拍摄了局部小区域的照片,但人类主要利用雷达电波能够穿透金星云层的特性,绘制了金星表面的地形图。金星除了少量高原外,表面高度差很少,60%表面的高度差少于500m。有火山地貌、构造地貌、陨击坑、山脉、高原、低谷、脊等多种特征。

金星有和水星那样弱小的磁场。金星的质量相当于地球的81.5%,平均半径为6052km,平均密度和地球相近。因此科学家推测金星有类似地球的内部构造。

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4.火星【我国古称:荧惑】

火星属于地外行星,当火星、地球、太阳连成一条直线时,就是火星“冲日”。此时地球上的人可以整夜观测它。平均相隔15~17年,火星会发生一次“大冲”,比普通的冲日更靠近地球。

火星的质量大约是地球的10.7%,平均半径约为3389km。火星的大气稀薄,不到地球海平面大气压的1/100,火星大气中95%为CO2。火星的自转轴与赤道平面的夹角约为25度,因此火星具有类似地球的四季变化,只是季节的长度比地球约长一倍,即使在火星的夏季,赤道地区气温也只有290K。“尘暴”是火星上常发生的特别现象,有时区域性的尘暴会联合起来成为全球性的大尘暴,尘埃遮蔽火星表面达数月之久。火星极区出现的白斑称为“极冠”,它的大小会随火星的季节而变化。极冠的物质主要是干冰(固体CO2)和水。

火星表面有大量的含铁岩石,它们风化后呈现出红褐色,是火星颜色的来源。火星表面有多种地貌:陨击坑和盆地、大的盾形火山、峡谷系和干涸河床、崩塌地貌、沙丘、极区沉积层等。与金星相似的是,没有类似地球的板块构造。“水手谷”是靠近火星赤道区的巨大独特峡谷体系,全长约4000多km,最深处达8~10km。火星上的奥林匹斯火山高达27km。火星最大的盆地叫海腊斯盆地,最宽处达2000km,包含着火星的最低点。

在火星的夜晚可以在空中看到“双月悬天”的奇景。这两个月亮就是它的两个卫星:火卫一和火卫二。两个火星卫星像月球一样,它们的一面向着火星,自转周期与公转周期同步。

5.巨行星——木星与土星【我国古称:岁星和镇星】

木星直径约为地球的11.2倍,质量是地球的318倍,是太阳系其他经典行星质量总和的2.5倍。木星的平均密度只有1.33g/cm3(地球为5.52 g/cm3)。

木星大气成分主要是氢和氦。从望远镜中就可以看到木星大气呈彩色带纹的云。位于木星南纬23°左右的大红斑是木星最显著奇特的特征。它呈椭圆形,东西长达26000km。从1664年发现它以来,它持久存在了350多年。大红斑实际上是个温度较低的巨大反气旋(逆时针运动)。

1994年7月16~22日,苏梅克-列维9号彗星被木星强大的引力撕裂为多个碎块后,逐块与木星相撞。

木星有很强的磁场。和地球的极区类似,木星也会发生极光。木星大气之下,气态的分子氢变为液态。液态的氢具有金属的性质——所以称为“金属氢”。木星的核可能由岩石和冰物质构成。

目前已发现木星拥有62颗卫星。最引人注目的是伽利略在1610年用望远镜发现的4颗大卫星,它们被统称为“伽利略卫星”。木卫三的个头最大(太阳系的最大卫星),木卫二最小。除木卫二之外,其余3颗伽利略卫星都比月球要大。木星有光环,这是由“旅行者”号星际探测器所发现的。

土星拥有美丽的光环,在地面只需要使用小型的望远镜就可以看到了。其中A、B和C环最容易看到。在A、B两环之间的是卡西尼环缝。土星环主要由水冰颗粒组成,环很薄。2009年9月初发生了土星环“消失”的现象。

土星的质量是地球的95倍,是太阳系仅次于木星的“大家伙”。土星是经典行星中最“扁平”的(赤道半径是地球的9.4倍),密度最小的(0.70 g/cm3)行星。和木星类似的是,土星存在着“较差自转”——行星不同纬度的地区,自转速度不一致。土星大气的主要成分也是氢和氦。

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目前已发现土星有60颗卫星。其中最著名的是具有浓密大气层的土卫六(提坦)。土卫六的大气压高于地球,主要成分为氮,其次是甲烷。它的表面温度-178℃。土卫六和月球一样,自转周期和公转周期相等。所以总是以同一个面对着土星。土卫六是目前太阳系第二大卫星。

6.远日行星——天王星和海王星

1781年威廉·赫歇尔发现了天王星。天王星的质量是地球的14.4倍。赤道半径大约是地球的4倍。天王星的大气中主要成分是氢,其次是氦和甲烷。天王星的自转方式很奇特——自转轴几乎躺在轨道面上(侧向自转),其赤道面与轨道面交角为97.86°(地球是23.4°)。

1977年,天文学家利用天文学掩恒星的机会发现了天王星具有光环。目前,天王星有27颗卫星。

1846年英国的亚当斯、法国的勒威耶分别独立地利用天体力学的方法算出了当时未知的海王星的位置,当时柏林天文台台长伽勒根据预报的位置观察到了海王星的存在。海王星的体积比天王星略小,谭老师地理工作室综合整理但质量比天王星略大。海王星的物理性质和天王星类似,有光环,目前发现它拥有13颗卫星。

天王星和海王星大气成分类似,其主要成分为氢、其次是氦,还有一定数量的甲烷。

7.矮行星

冥王星、谷神星(1号小行星)和阋神星等天体属于矮行星。

冥王星是在1930年由美国天文学家汤博发现的。冥王星沿着很扁的椭圆轨道绕日公转。1989年9月过近日点,比海王星更靠近太阳。冥王星的轨道倾角达17°。冥王星的自转轴与轨道面的交角为120°,即侧(倾斜)着逆向自转。1978年冥卫一被发现,人们利用开普勒第三定律较准确地测量出冥王星的质量。冥王星的质量不足地球的0.25%,直径只有2300km,比月球还小。

冥王星公转周期约248年,自转周期6.39天。表面温度在-220℃以下,表面可能有一层固态甲烷冰。暂时发现有三颗卫星。冥卫一(卡戎)公转周期与冥王星的自转周期一样。

总结

在综合基础知识的考试中天文地理都会涉及,今天我们来认识一下我们太阳系的八大行星。

首先最基本的我们应该掌握太阳系八大行星都是哪八个?按照距离太阳由近及远,分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。我们通常用八个字来记忆八大行星:“水金地火、木土天海”。当然也可以用其他的方法来进行记忆,将这八大行星串联成一首诗:“水漫金山地,火烧木焦土,天海成一体,浩浩太阳系。”

其次我们要搞清楚这八个行星的分类。我们可以将八大行星按照具体特征分成如下几类:

一、类地行星:水星、金星、地球和火星。类地行星的结构大致相同,都类似地球具有岩石陆地,所以被称为类地行星。

二、类木行星:木星、土星、天王星和海王星。这些行星都是类似木星的气体行星,体积比类地行星大很多。由于木星、土星与天王星、海王星有很多地方不同,所以类木行星又分为两类:1、巨行星,指的就是木星和土星;2、远日行星,指的是天王星和海王星。

最后我们需要了解每一种行星的具体特征:

1、水星。距离太阳最近,是太阳系中质量和体积最小的行星。水星常常隐藏在太阳的光芒里,常和太阳同时出没,中国古代称它为“辰星”。由于距离太阳最近,大气又非常稀薄,所以水星上的温差是整个太阳系中最大的。

2、金星。金星是除太阳、月球外最亮的星,在中国古代,金星有很多名字。比如太白星或者太白金星;它有时是晨星,黎明出现于东方天空,被称为“启明星”;有时又是昏星,黄昏后出现西方天空,被称为“长庚星”。金星在太阳系中非常奇特,因为它是唯一一个逆向自转的行星,并且它的自转周期和公转周期几乎相同。由于金星厚达数千米的大气层主要由二氧化碳组成,所以金星的温室效应特别明显,表面温度高达400多,是太阳系中温度最高的行星。

3、地球。我们生存的家园,也是太阳系中唯一有生命的星球。由于散射作用,地球呈现出蓝色,被称为“蓝色星球”。

4、火星。火星的体积和质量与地球很像,但火星的表面没有海洋,而有大量的氧化铁,氧化铁是红棕色的,所以整个火星也是橘红色的,因此火星被称为“红色星球”。

5、木星。太阳系行星中质量最大的一颗,它的质量是地球的300多倍,体积是地球的1300多倍。被称为“行星之王”。木星是太阳系中拥有天然卫星最多的行星,多达66颗卫星。

6、土星。中国古代称之镇星或填星。土星的自转很快,仅次于木星,由于快速自转,使得它的形状变扁,是太阳系行星中形状最扁的一个。

7、天王星。天王星也有自己的特色。大多数的行星总是围绕着几乎与黄道面垂直的轴线自转,可天王星的轴线却几乎平行于黄道面,因此天王星的南极几乎是接受太阳直射的,所以天王星是太阳系中唯一一个躺着自转的行星。

8、海王星。海王星最大的特点在于海王星上的风暴是太阳系中最快的,时速达到2100km/h。

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