1. 太陽系 全貌鳥瞰1543年哥白尼的 《天體運(yùn)行論》在德國紐倫堡出版,其時(shí)這位中風(fēng)半年之久的 波蘭天文學(xué)家已處于彌留之際。這本拉丁文巨著及時(shí)地送到了他的 手中,數(shù)小時(shí)后,這位偉人在撫摩自己畢生心血的 結(jié)晶中與世長辭,將無價(jià)的 日心學(xué)說留給了世界與人類。 這本六卷的 巨著批駁了統(tǒng)治人類一千多年托勒玫地心學(xué)說,論述了太陽、月球和行星 的 運(yùn)行,建立了日心體系 的 太陽系 學(xué)說。哥白尼的 日心說從根本上動搖了中世紀(jì)宗教神學(xué)的 理論支柱,奠定了近代天文學(xué)的 基石,成為人類科學(xué)發(fā)展的 革命里程碑,“從此自然科學(xué)開始從神學(xué)中解放出來,并大踏步地前進(jìn)” 。
太陽系 由太陽、圍繞其運(yùn)轉(zhuǎn)的 八大行星 、矮行星 、太陽系 小天體(小行星 、彗星 、柯依伯天體)三類天體,以及大量的 行星 際空間物質(zhì)共同構(gòu)成。 太陽是太陽系 的 中心天體,也是離地球最近的 恒星 。50億年來,太陽源源不斷地向整個(gè)太陽系 提供光和熱。它幾乎集中了太陽系 99.9%的 質(zhì)量,將太陽系 的 其它天體緊緊地吸引在其周圍環(huán)繞它運(yùn)行。 八大行星 ,是太陽系 內(nèi)除太陽以外的 主要天體,依照離太陽的 距離依次是:水星 、金星 、地球、火星 、木星 、土星 、天王星 和海王星 。按照2006年8月24日國際天文聯(lián)合會的 決議,原先九大行星 之一的 冥王星 不再屬于行星 。 八大行星 中,水星 和金星 在地球的 軌道以內(nèi),我們稱它們?yōu)閮?nèi)行星 ,而地球軌道以外的 火星 、木星 等5顆大行星 則被稱為外行星 。 由于地球的 自轉(zhuǎn),行星 每日東升西落。除此之外,它們相對于恒星 還有緩慢的 移動,時(shí)而自西向東,時(shí)而自東向西,有時(shí)又停止不動,這些奇怪的 移動分別被稱為“順行”、“逆行”和“留”。實(shí)際上,這是地球與行星 在繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)過程中彼此位置發(fā)生相對變化的 必然結(jié)果,這也是“行星 ”一詞的 來源,也是古希臘托勒枚的 地心說不得不采用本輪和均輪的 緣由。 從地球上看,內(nèi)行星 都出沒在太陽的 附近,金星 距太陽不超過48度,水星 不超過28度,所以水星 和金星 都只能在黎明或傍晚時(shí)分看到。當(dāng)它們在黎明出現(xiàn)時(shí)被稱為晨星 (此時(shí)的 金星 又名為“啟明星 ”),而當(dāng)它們在傍晚出現(xiàn)時(shí)則被稱為昏星 (此時(shí)的 金星 又名為“長庚星 ”)。當(dāng)太陽、水星 或金星 與地球正好處在一直線上時(shí),可以見到它們從太陽圓面上緩緩地通過,這一現(xiàn)象被稱為“凌日”。凌日是比較罕見的 天文現(xiàn)象,早在2千年前,古代學(xué)者就曾用凌日現(xiàn)象測定太陽的 距離,17世紀(jì)哈雷也曾用金星 凌日測定過日地距離。內(nèi)行星 也有像月球一樣有盈虧圓缺的 相位變化,你如果擁有一架望遠(yuǎn)鏡,就可以欣賞到這種奇異的 天象。 與內(nèi)行星 只在太陽附近徘徊不同,外行星 可以出現(xiàn)在黃道(即太陽在天空中的 運(yùn)行軌跡)附近的 任意位置。在環(huán)繞太陽的 運(yùn)動中,外行星 有時(shí)會與地球走到太陽的 同一側(cè),這稱為“沖日”現(xiàn)象,簡稱為“沖”。如果發(fā)生沖日時(shí),它們又正好處于離太陽最近的 位置(近日點(diǎn))附近,就稱為“大沖”。例如火星 每780天就會出現(xiàn)一次沖,每15~17年發(fā)生一次大沖。沖日前后一段時(shí)間都是觀測外行星 的 好時(shí)光。 八大行星 都沿近似圓形的 橢圓自西向東環(huán)繞太陽公轉(zhuǎn),軌道面幾乎與地球的 公轉(zhuǎn)軌道平面——黃道面重合,而且多數(shù)行星 在公轉(zhuǎn)的 同時(shí)還作自西向東的 逆時(shí)針自轉(zhuǎn),只有金星 與天王星 例外。這些共同特征表明,八大行星 有著共同的 起源,在50億年前形成于同一個(gè)原始太陽星 云。
矮行星 是新劃分的 一類太陽系 天體。與行星 類似,它們也呈球狀,但質(zhì)量、體積相對較小,所以它們周圍往往還集聚了許多類似的 或更小的 天體。第一批確定的 矮行星 只有三個(gè):冥王星 、厄里斯(音譯)及谷神星 。 太陽系 還有許多小天體——小行星 、彗星 、流星 體和更微小的 流星 體、塵?!,F(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的 小行星 大多數(shù)位于火星 和木星 之間,稱為主帶小行星 ,那里蘊(yùn)藏著數(shù)以百萬計(jì)的 小行星 ,迄今為止,已發(fā)現(xiàn)50余萬顆,有臨時(shí)編號的 也超過12萬顆。有些小行星 的 軌道非常扁,甚至?xí)艿降厍蜍壍酪詢?nèi),稱之為近地小行星 。彗星 也是太陽系 的 成員,彗星 的 出現(xiàn)是很平常的 ,但是拖著巨大尾巴的 彗星 比較罕見,多數(shù)需用望遠(yuǎn)鏡才能看到。我國古代有不少有關(guān)彗星 的 記錄,至今仍有研究的 價(jià)值。彗星 的 軌道很扁,有時(shí)形如拋物線和雙曲線,環(huán)繞太陽一周通常需要許多年,甚至長達(dá)數(shù)萬年。 (圖:根據(jù)2006年IAU決議產(chǎn)生的 太陽系 八大行星 和3個(gè)矮行星 的 示意圖。) (注:此圖需美工翻譯,上排從左至右:水星 、金星 、地球、火星 、木星 、土星 、天王星 、海王星 ,“行星 ” 下排從左至右:谷神星 、冥王星 、厄里斯,“矮行星 ”) 太陽系 天體的 距離通常用地球到太陽的 平均距離——天文單位來度量,1天文單位約等于1.5億千米。八大行星 都在離太陽30天文單位以內(nèi),其實(shí)太陽的 引力范圍要大得多。從海王星 往外直至太陽系 的 邊緣則是一片廣袤的 空間,在那里有些什么至今還不清楚,我們把海王星 軌道以外可能存在的 天體統(tǒng)稱為“海外天體”。最近十年來,在距太陽30到50天文單位一帶已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上千個(gè)天體,最大的 甚至超過了冥王星 ,那個(gè)環(huán)帶被稱為“柯依伯帶”,柯依伯帶里的 天體則稱為“柯依伯天體”,有些彗星 可能就來自柯依伯帶。向更遠(yuǎn)去,在離太陽一光年的 地方可能還有個(gè)彗星 “倉庫”,稱為奧爾特云,那里可能是長周期彗星 的 發(fā)源地,不過迄今尚未獲得證實(shí),這個(gè)謎還有待于后人去揭開。 |
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