八大行星的细节
因为行星大气中的二氧化碳和水蒸气可以让可见光和紫外光顺利通过,对红外光不透明。太阳辐射的可见光和紫外线可以穿过它们加热行星表面,但行星辐射的热能(主要是红外线)被吸收和阻挡,最终回到行星表面。这样,星球的表面温度就会不断升高,只有在更高的温度下才能达到热平衡。金星的大气层非常浓厚,97%以上都是二氧化碳,所以温室效应很强,表面温度在480℃左右,地区和昼夜季节基本没有区别。
地球是太阳系九大行星之一,按照离太阳由近到远的顺序是第三颗行星。它有一颗天然卫星——月球,形成一个天体系统——地月系统。地球有大约46亿年的历史。
一.旋转和公转
1543年,哥白尼在其著作《天体运行论》中首次提出了地球自转和公转的概念。此后,许多观测和实验证明,地球自西向东自转,同时绕太阳公转。1851年,法国物理学家福柯在巴黎成功地进行了一次著名的实验(福柯摆实验),证明了地球的自转。地球自转周期约为23: 56分4秒。当太阳是平的时,地球公转的轨道是椭圆的。轨道半长直径为149597870 km,轨道偏心率为0.0167。公转周期为一个恒星年,平均公转速度为每秒29.79公里,黄道与赤道的交角(黄道与赤道的交角)为23° 27′。地球自转和公转的结合,产生了昼夜的交替,四季的变化和五带(热带、南北温带、南北寒带)的区分。地球自转的速度是不均匀的,有长期变化、季节变化和无规律变化。同时,由于太阳、月球和行星的引力作用,以及大气、海洋和地球内部物质的各种作用,地球自转轴在空间和地球本身的方向都会发生变化,即岁差章动、极移和交角的变化。
第二,形状和大小
地球是球形这一概念的出现可以追溯到公元前五六世纪。当时希腊的毕达哥拉斯派哲学家只是从最美好的球体概念中产生了这个概念。亚里士多德根据月食时月球上的阴影是圆形的事实,第一次科学地论证了地球是一个球体。中国早在战国时期,哲学家惠施就提出了地球是球形的观点。
公元前3世纪,古希腊地理学家厄拉多塞成功地用三角测量法测出了阿斯旺和亚历山大之间的子午线长度。中国唐朝时期,南宫朔率领的测量队在一个代表团的指导下,在河南省黄河南北平原地区进行了最早的弧形测量,计算出北极水平高度差一度,相当于南北地面距离差0约3565438+80步(唐朝长度单位为5尺=1步,300步=1里)这项工作比阿拉伯人的类似工作早大约100年。在现代,除了大地测量方法;重力测量也可以用来确定地球的平衡形状。人造地球卫星发射后,地球动力学测地学方法有了很大发展。各种方法的结合使用大大提高了确定地球形状和大小的精确度。在1976国际天文学联合会的天文常数体系中,地球赤道半径α为6378140m,地球扁率因子为1/f为298.257。地球不是一个正球体,而是一个扁球体,或者更像一个梨形的旋转体。人造地球卫星的观测结果表明,地球赤道也是一个椭圆,因此可以认为地球是一个三轴椭球体。地球自转的惯性离心力使球形地球从两极逐渐向赤道扩张,成为现在的略扁的旋转椭球形状,极地半径比赤道半径短约21 km。地球内部物质分布的不均匀性进一步造成了地球表面形状的不规则性。在大地测量学中,所谓地球的形状是指大地水准面的形状,在大地水准面上重力势处处相同,是一个等势面。太阳和月亮对地球的引力作用,使地球上的海洋和大气产生潮汐,也使固体地球(某种程度上是一个弹性体)发生弹性形变,称为“固体潮”。
3.重力的质量和加速度
地球质量为5.976×l027,根据万有引力定律确定。地球质量的确定为确定其他天体的质量提供了基础。从地球的质量可以得出地球的平均密度为5.52g/cm3。地球上任何一个质点都受到重力和惯性离心力的作用,它们的合力就是重力。重力随着高度的增加而减小,也随着纬度的变化而变化。赤道的重力加速度为978.gal (cm/s 2),两极为983.2 gal。有些地方会出现重力异常,反映了地球内部物质分布的不均匀。重力异常与地质构造和矿床有关。由于太阳和月球的潮汐力,地球的重力加速度也有微小的周期性变化,最大可达十分之几毫伽。
第四,结构
地球可以被看作是一系列同心的层。地球内部有地核、地幔和壳层结构。在地球外部,有水圈、大气圈和磁圈,在固体地球周围形成一个外套。磁层和大气层阻挡了来自太空的紫外线、X射线、高能粒子和无数流星对地面的直接轰击。
地球表面十分之七以上被蓝色的海洋覆盖,湖泊和河流只占地球表面水域的一小部分。地球表面的液态水层,称为水圈,已经形成了至少30亿年。地球表面由各种岩石和土壤组成,地面崎岖不平,低洼处泛滥成海洋和湖泊;水面以上的陆地有平原和山脉。地球固体表面总垂直起伏约20km,是珠穆朗玛峰顶(中国登山队1975年测量,珠穆朗玛峰海拔8848.13m)与海洋最深处(马里亚纳海沟深度约11km)的高度差,是大陆地壳平均厚度的一半以上。海底和陆地一样不平坦,不稳定。海底的岩石比陆地上的岩石年轻得多。大多数陆地上的岩石年龄不到20亿年。陆地上随处可见沉积岩,说明这些地方在古代可能是海洋。虽然地球表面有几个环形山,但很难找到像月球、火星和水星那么多的环形山。这是因为地球表面不断受到外力(水和大气)和内力(地震和火山)的风化、侵蚀和解体。
长期以来,人们认为地壳构造运动主要表现为地面的隆升和沉降,以垂直运动为主,水平运动为辅。近十年来,越来越多的科学家认为,地球上部不仅有垂直运动,还有更大的水平运动,海洋和大陆的相对位置在地质时期也是变化的。1912魏格纳提出大陆漂移假说。此后,一些地质学家认为地球上存在两个古老的大陆——南半球的冈瓦纳大陆和北半球的劳亚大陆。但是,很长一段时间,很多科学家都拒绝承认大陆漂移的假说,因为很难相信有这么大的力量把原来的大陆块撕开,让碎片逐渐漂移到现在的位置。20世纪60年代初,赫斯和迪茨提出了海底扩张假说,认为全球构造是海底扩张的直接结果。正是由于海底扩张假说和板块运动理论的发展,大陆漂移学说重新受到重视。
地球最上面一层,大概几十公里厚,是强度很大的岩石圈,下面一层,几百公里厚,是强度很低的软流圈,这一层的物质在长期的应力下是可塑的。岩石圈漂浮在软流圈上。当地球内部的能量(原生热和放射性热)释放时,地球内部温度和密度的不均匀分布引起地幔物质的对流运动。地幔对流物质沿着洋底洋中脊的裂缝向两侧移动,不断形成新的洋底。此外,老洋底不断向外扩张,在接近大陆边缘时,在地幔对流的牵引下插入大陆地壳之下,导致岩石圈发生一系列构造运动。这种对流可以让整个海底大约3亿年更新一次。岩石圈被一些活动构造带分隔,分成若干不连续的单元,这些单元称为大陆板块。Rebichon将全球岩石圈划分为六大板块:欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳大利亚板块和南极板块。海床的扩张导致了大陆板块的移动。板块的相互挤压造成了一个巨大的山系,从阿尔卑斯山经土耳其、高加索到喜马拉雅山正是如此。在一些地方,两个板块的岩石同时下沉,导致了海底的深渊。此外,板块运动还引发了火山和地震。目前,板块运动理论仍在发展中,也存在许多有争议的问题。
动词 (verb的缩写)起源和演变
对地球起源和演化的系统科学研究始于十八世纪中叶,至今提出了许多理论。现在流行的观点是,地球作为一颗行星,起源于46亿年前的原始太阳星云。和其他行星一样,它也经历了吸积、碰撞等一些相同的物理演化过程。地球胚胎形成之初,温度较低,没有层状结构。只是由于陨石物质的轰击,放射性衰变和原始地球的引力收缩,地球的温度才逐渐升高。随着温度的升高,地球中的物质越来越具有可塑性,出现局部熔化现象。此时在重力作用下,物质分化开始,地球外部较重的物质逐渐下沉,地球内部较轻的物质逐渐上升,部分重元素(如液态铁)下沉到地心,形成致密的地核(地震波观测显示地球外核为液态)。物质的对流伴随着大规模的化学分离,最终地球逐渐形成了现在的地壳、地幔和地核。
在地球演化的早期,原始大气完全逃逸。随着物质的重组和分化,地球中的各种气体上升到地表成为第二代大气,后来由于绿色植物的光合作用,进一步发展成为现代大气。另一方面,地球内部温度上升,使得内部结晶水汽化。随着地表温度的逐渐降低,气态水凝结并降落到地面形成水圈。大约三四十亿年前,地球上开始出现单细胞生物,然后逐渐进化成各种生物,直到像人类这样的高级生物形成了生物圈。
太阳系九大行星之一的火星,从离太阳近到远排列第四。中国古代称之为“郢”。火星外观呈火红色,亮度变化明显,视星等在+1.5到-2.9之间。两颗卫星,1877年火星相撞时霍尔发现的。火星的轨道为椭圆形,轨道平面与黄道平面的交角为1.9,轨道半长直径约为1.524天文单位,轨道偏心率为0.093。由于偏心率较大,火星的远近天距离为4200万公里,所以撞击太阳时火星与地球的距离变化很大。火星公转周期为686.980天,平均轨道速度为24.13千米/秒..火星自转周期为24小时37分22.6秒,赤道面与轨道面的交角为23° 59’(略大于地球),因此火星上有明显的季节变化。火星赤道半径3395km,是地球的53%,体积15%,质量6.42× 1026g,平均密度3.96g/cm3,表面重力加速度是地球的38%。火星的大气比地球稀薄得多,主要成分是二氧化碳(95%)、氮气(3%)和氩气(1-2%),水蒸气和氧气很少。火星表面的大气压为7.5毫巴,相当于地球上30-40公里高空的大气压。沙尘暴是火星大气中特有的现象,小规模的沙尘暴经常出现。每一个火星年,也会有一场席卷全球的大沙尘暴。火星表面大部分覆盖着红色的硅酸盐、赤铁矿等氧化铁和其他金属化合物,因此呈现明亮的橙红色。火星表面温度比地球低30℃以上,昼夜温差经常超过100℃。在火星赤道附近,最高温度在20℃左右,极地最低温度可达-139℃。火星表面有许多环形山、火山和峡谷。北半球主要由巨大的火山熔岩平原和一些死火山组成;南半球崎岖不平,布满陨石坑。火星上没有液态水,但有成千上万条干涸的河床,其中最长的约为1500公里,宽度为60公里,这表明火星上以前可能存在大量液态水。火星的极地被白色的极冠所覆盖。极冠是火星表面最显著的标志,其大小随季节而变化。夏季半球极冠范围较小,冬季半球极冠可延伸至60°纬度。极冠由冰和固态二氧化碳(干冰)组成,温度范围为-70℃至-139℃。由于二氧化碳随着温度的变化不断气化和冷凝,极冠的大小也在不断变化。极冠内的大气中约有20%的二氧化碳,含水量比大气中多得多。如果极冠中的冰全部融化成液态水,火星表面就可以形成厚度为10米的水层。极冠是荷兰物理学家惠更斯在17世纪发现的。火星在很多方面和地球很接近,有一个坚固的表面,被大气、季节和季节变化所包围。它的极冠在夏天收缩,在冬天膨胀,就像冰雪融化和冻结一样。火星表面的颜色也随着季节而变化,就像植物的生长和枯萎一样。19年底,火星上观测到一条“运河”。因此,火星上是否存在生命,甚至是否存在像人类一样的高级生命,成了一个非常有趣的问题。20世纪60年代,火星探测器发回的数据证明,所谓的“火星运河”是人眼产生的错觉,它们实际上并不存在。火星表面颜色随季节的变化是一种纯粹的气象现象。火星表面是一个极其荒凉的世界,没有液态水,大气层极其稀薄寒冷,不适合生命存在。1976年,维京探测器1和2在火星最有希望的地区进行了软着陆,并采集了土壤样本。在实验过程中,土壤样品发生了一些变化,但不确定这种变化是由微生物代谢引起的,还是土壤中某种化学过程的结果。所以不能完全排除火星上有低级生物的可能。
木星是太阳系九大行星中最大的一颗,从离太阳近到远排列第五。中国古代公认木星大约12年一周运行一次,星期日分为十二个部分,称为十二次。木星每年经过一次,年份可以通过木星的星号来确定,所以木星被称为年龄星。它是天空中第三亮的恒星,最亮时达到-2.4,只有金星和火星比它亮。木星有许多卫星。到1990年底,已发现16颗卫星。1979年,行星际探测器“旅行者”1也发现木星有一个非常暗的环。木星以椭圆轨道绕太阳运行,半长直径为5.205天文单位,偏心率为0.048。它在近日点时离太阳的距离比在远日点时近大约0.5个天文单位。木星轨道平面与黄道平面的夹角很小,只有1.3。木星绕太阳公转周期为4332.589天,约11.86年,平均轨道速度为13.06 km/s,木星是太阳系中自转最快的行星。赤道上的自转周期只有9小时50分30秒,极地自转略慢。由于高速旋转,其平坦度相当大,达到0.0648。木星的旋转轴几乎垂直于公路,它们之间的角度达到86° 55′。木星的赤道半径为71400 km,是地球的11.2倍,体积是地球的1316倍。质量为1.9× 1030g,比地球质量大300多倍,是其他8颗行星质量总和的2.5倍。平均密度只有1.33g/cm3,赤道上的重力加速度为27.07m/s2,极地为23.22m/s2。木星有一个稠密的大气层,主要由氢和氦组成,但也含有少量的氨、甲烷和水。用望远镜观测木星,可以看到大气中有一系列平行于赤道的明暗相间的云,云的形状随着时间不断变化。这表明木星的大气中存在剧烈的运动。木星的表面温度很低。根据理论计算,其表面有效温度应为105K,但地面观测和行星际探测器测得的结果高于理论值。对木星的红外观测也表明,木星辐射的热能是太阳接收的两倍,这表明木星内部存在热源。木星也有比地球更大更强的磁层和辐射带。木星的磁层比地球的磁层大100倍。可以分为三个区域。内部区域(距离木星表面20个木星半径以内)有一个类似地球辐射带的强辐射带;中间区域(从20木星半径到100木星半径)的磁力线被离心力扭曲。内部区域和中间区域都以大约10小时的旋转周期旋转。外围区域(木星60-90°半径内)的磁场很弱,在磁层边界趋于零。除了非常靠近木星表面的部分,木星的磁场是偶极场,但场的方向与地磁场相反,即地球上指向北方的罗盘成为木星的向导。木星磁轴与自转轴的交角为10.8。距离木星3木星半径内的磁场为4或8极,场强为3-11×10-4特斯拉。木星表面的大红斑,位于赤道南侧,长2万多公里,宽约1.1,000公里,略呈蛋形。发现在1660中,虽然300多年来它的颜色和亮度一直在变化,但它的形状和大小几乎没有变化。大红斑逆时针方向绕中心旋转,纵向有漂移运动,肯定不是固体的表面特征。现在认为很可能是大涡,或者是猛烈上升的气流。漩涡或气流中含有红磷化合物,可能是大红斑颜色的原因。至于大红斑能长期存在的原因,目前还不清楚。
土星是太阳系九大行星之一,按照离太阳由近到远的顺序是第六颗行星。中国古代称之为补星或镇星。在1871发现天王星之前,土星一直被认为是离太阳最远的行星。土星有很多卫星,1990年底发现了23颗,它还有一个可见的光环。土星绕太阳运行的轨道是一个偏心率为0.055的椭圆,其半长直径为9.576个天文单位,约为654.38+0.4亿公里。它与太阳的距离在近日点和远日点约为654.38+0天文单位。轨道平面与黄道平面的交角为2.5°。公转周期为10759.2天,约为29.5年。平均轨道速度为每秒9.64公里,自转速度随纬度变化。赤道上的自转周期是10小时,14分钟,在纬度60,是10小时40分钟。高速自转使土星呈现明显的扁圆形,极半径仅为赤道半径的965,438+0.2%。土星赤道半径6万公里,是地球的9.41倍,体积是地球的745倍。质量为5.688×1029克,是地球的95.18倍。在九大行星中,土星的大小和质量仅次于木星。平均密度仅为0.70g/cm3,低于水的密度。由于土星半径大,密度低,其表面的重力加速度与地球表面的重力加速度相似。土星的大气层主要由氢和氦组成,并含有甲烷和其他气体。由密集的氨晶体组成的云漂浮在大气层中,有彩色的亮带和暗条纹,但比木星大气层中的云更规则。土星表面温度约为-140℃,云顶温度约为-170℃。行星探测器“先锋”11发现土星有一个由电离氢组成的电离层,电离层温度约为977℃。土星也有磁性?/ca & gt;