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天文学的基础知识(二) (转载)

2014-04-30  松柏林光1...
天文学的基础知识(二)   (转载)

地球的基本概况?

 1.年龄:46亿岁。公转周期:约365天。公转轨道:呈椭圆形。7月初为远日点,1月初为近日点。自转周期:恒星日:约23.小时564秒。太阳日:24小时。自转方向:自西向东。黄赤交角:23°26。赤道半径:是从地心到赤道的距离,大约6378.5公里。 平均半径:大约6371.3 公里(这个数字是地心到地球表面所有各点距离的平均值)。体积:10832亿立方千米。质量:5.9742×10^21 吨。平均密度: 5.515 g/cm^3,地球是太阳系中密度最大的星体。地球表面积:5.1亿平方千米。海洋面积:3.61亿平方千米。大气:主要成份:氮(78.5%)和氧(21.5%)。地壳:主要成份:氧(47%)、硅(28%)和铝(8%)。表面大气压: 1013.250毫巴。由化学组成成分及地震震测特性来看,地球本体可以分成一些层圈,以下就标示出它们的名称与范围(深度,单位为公里)0- 40地壳,40-2890地幔,2890-5150外地核,5150-6378内地核。 地球表面积71%为水所覆盖,地球是太阳系唯一在表面可以拥有液态水的行星 ( 土卫六的表面有液态乙烷或甲烷,而藏于木卫二的表面之下则可能有液态水,不过地球表面有液态水仍是独一无二的)

天文学的基础知识(二)

2.地球距离太阳1.5亿千米,从地球到太阳上去步行要走3500多年,就是坐飞机,也要坐20多年。地球属于银河系太阳系,处在金星与火星之间,是太阳系中距离太阳第三近的行星,在八大行星中大小排行是第五,但人类直到16世纪哥白尼时代人们才明白地球只是一颗行星。 地球与月球之间的引潮力会使地球的自转周期每一世纪增加约2毫秒,最新研究显示在9亿年前一天只有18小时,而一年则有481天。地球卫星月球俗称月亮,也称太阴。在太阳系中是地球中唯一的天然卫星。月球是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里,除水星和金星外都有自己的卫星。

  3.地球绕地轴的旋转运动,叫做地球的自转。地轴的空间位置基本上是稳定的。它的北端始终指向北极星附近,地球自转的方向是自西向东;从北极上空看,呈逆时针方向旋转。地球自转一周的时间,约为23小时56分,这个时间称为恒星日;然而在地球上,我们感受到的一天是24小时,这是因为我们选取的参照物是太阳。由于地球自转的同时也在公转,这4分钟的差距正是地球自转和公转叠加的结果。天文学上把我们感受到的这1天的24小时称为太阳日。地球自转产生了昼夜更替。昼夜更替使地球表面的温度不至太高或太低,适合人类生存。

  月球基本概况? 
  1.它每年以三厘米的速度远离地球,十亿年前,它和地球的距离只有现在的一半长。像地球一样,月球也是南北极稍扁,赤道稍隆起的扁球。它的平均极半径比赤道半径短500,南北极也不对称,北极区隆起,南极区凹陷约400。月球基本上没有水,也就没有地球上的风化、氧化和水的腐蚀过程,也没有声音的传播,到处是一片寂静的世界。月球本身不发光,天空永远是一片漆黑,太阳和星星可以同时出现。

  2.月球上几乎没有大气,因而月球上的昼夜温差很大。白天,在阳光垂直照射的地方,温度高达127.25;夜晚温度可低到-183.75。由于没有大气的阻隔,使得月面上日光强度比地球上约强13左右;紫外线强度也比地球表面强得多。由于月球大气少,因此在月面上会见到许多奇特的现象,如月球上的天空呈暗黑色,太阳光照射是笔直的,日光照到的地方很明亮;照不到的地方就很暗。因此才会看到的月亮表面有明有暗。由于没有空气散射光线,在月球上星星看起来也不再闪烁了。

  3.月亮比地球小,直径是3476公里,大约等于地球直径的3/11。月亮的表面面积大约是地球表面积的114,比亚洲的面积还稍小一些;它的体积是地球的149,换句话说,地球里面可装下49个月亮。月亮的质量是地球的181;物质的平均密度为每立方厘米3.34,只相当于地球密度的35。月球上的引力只有地球16,也就是说,6公斤重的东西到限月球上只有1公斤重了。人在月面上走,身体显得很轻松,稍稍一使劲就可以跳起来,宇航员认为在月面上半跳半跑地走,似乎比在地球上步行更痛快。
天文学的基础知识(二)

4.月球是离地球最近的天体,它是围绕地球运转的、唯一的天然卫星,它与地球的平均距离约384400公里。月球绕地球运动的轨道是一个随圆形轨道,其近地点(离地球最近时)平均距离为363300公里,远地点(离地球最远时)平均距离为405500公里,相差42200公里。

  5.月球在绕地球运动的过程中,还要跟着地球一起绕太阳运动。这就是说,月球绕地球运动一周后,再回到的空间位置已不是原出发点了。由此可见,月球在运动过程中还要参与多种系统的运动。月球的运动和其他天体一样,月球也处于永恒的运动之中。月球除东升西落外,它每天还相对于恒星自西向东平均移动13°多,因此,月亮每天升起来的时间,都比前一天约迟50分钟。月亮的东升西落是地球自转的反映;而自西向东的移动却是月亮围绕地球公转的结果。月亮绕地球公转一周叫做一个恒星月,平均是277小时4311秒。月亮绕地球公转的同时,它本身也在自转。既然月亮自转一周是地球上的27.3天,为什么月亮上的一天等于地球上29天半的时间呢?原来月亮一面自转,一面还要围绕地球公转,而地球同时也在围绕太阳公转。当月亮转了一周以后,地球也在绕太阳公转的轨道上走了一段距离,因此月亮原来正对太阳的一点,还没有正对着太阳,必须再转过一个角度,才能正对太阳,这段时间要用2.25天。把27.3天加上2.25天,正好大约29天半的时间。

  6.月亮的自转周期和公转周期是相等的,即11,月球绕地球一周的时间为也就是它自转的周期。月球这种奇特地自转结果是:月球总以同一半面向着地球,而从地球上永远看不到月球背面是什么样,只有靠探测器才能揭开月背千古之谜,人类的这个愿望早在30多年前就已实现了。 当今大型天文望远镜能分辩出月面上约 50(相当于14层高楼)的目标。

  7.大家知道,月亮本身不发光,只是把照射在它上面的太阳光的一部分反射出来,这样,对于地球上的观测者来说,随着太阳、月亮、地球相对位置的变化,在不同日期里月亮呈现出不同的形状,这就是月相的周期变化。进一步说,虽然月亮被太阳照射时,总有半个球面是亮的,但由于月亮在不停地绕地球公转,时时改变着自己的位置,所以它正对着地球的半个球面与被太阳照亮的半个球面有时完全重合,有时完全不重合,有时一小部分重合,有时一大部分重合,这样月亮就表现出了阴晴圆缺的变化。

 

水星基本概况?

  1.水星在八大行星中是最小的行星,比月球大1/3,它同时也是最靠近太阳的行星。 水星目视星等范围从 0.4  5.5;水星太接近太阳,常常被猛烈的阳光淹没,它的轨道距太阳4590万~6970万千米之间,所以望远镜很少能够仔细观察它。水星没有自然卫星。水星离太阳的平均距离为5790万公里,绕太阳公转轨道的偏心率为0.206,故其轨道很扁。太阳系天体中,除冥王星外,要算水星的轨道最扁了。水星在轨道上的平均运动速度为48公里/秒,是太阳系中运动最快的行星,绕太阳一周只需88天,自转一周只需58.6天,水星上的一天相当于地球上的59天。水星有一个小型磁场,磁场强度约为地球的1%。水星只有微量的大气。水星的大气极其稀薄。实际上,水星大气中的气体分子与水星表面相撞的频密程度比它们之间互相相撞要高。出于这些原因,水星应被视为是没有大气的。大气主要由氧,钾和钠组成。

  2.早在公元前3000年的苏美尔时代,人们便发现了水星,古希腊人赋于它两个名字:当它初现于清晨时称为阿波罗,当它闪烁于夜空时称为赫耳墨斯。水星上的温差是整个太阳系中最大的,温度变化的范围为90开到700开,最高地表温度 634.5°C 最低地表温度为-86°C ,平均地表温度 179°C 。相比之下,金星的温度略高些,但更为稳定。水星的密度比月球大得多,(水星 5.43 /立方厘米 月球 3.34/立方厘米)。水星是太阳系中仅次于地球,密度第二大的天体。

  金星基本概况?

  1.按离太阳由近及远的次序是第二颗。它是离地球最近的行星。中国古代称之为太白或太白金星。它有时是晨星,黎明前出现在东方天空,被称为启明;有时是昏星,黄昏后出现在西方天空,被称为长庚。金星是全天中除太阳和月亮外最亮的星,亮度最大时为-4.4等,比著名的天狼星(除太阳外全天最亮的恒星)还要亮14倍,犹如一颗耀眼的钻石,于是古希腊人称它为阿佛洛狄忒(Aphrodite——爱与美的女神,而罗马人则称它为维纳斯(Venus——美神。1950年代后期,天文学家用射电望远镜第一次观测了金星的表面。从1961年起,前苏联和美国向金星发射了30多个探测器,从近距离观测,到着陆探测。

  2.金星和水星一样,是太阳系中仅有的两个没有天然卫星的大行星。因此金星上的夜空中没有月亮,最亮的星星是地球。由于离太阳比较近,所以在金星上看太阳,太阳的大小比地球上看到的大1.5倍。有人称金星是地球的孪生姐妹,确实,从结构上看,金星和地球有不少相似之处。金星的半径约为6073公里,只比地球半径小300公里,体积是地球的0.88倍,质量为地球的4/5;平均密度略小于地球。但两者的环境却有天壤之别:金星的表面温度很高,不存在液态水,加上极高的大气压力和严重缺氧等残酷的自然条件,金星不可能有任何生命存在。因此,金星和地球只是一对貌合神离的姐妹。

  3.金星表面温度高达465485度,是因为金星上强烈的温室效应,原因在于金星的大气密度是地球大气的100倍,且大气97%以上是保温气体”——二氧化碳;同时,金星大气中还有一层厚达2030千米的由浓硫酸组成的浓云。二氧化碳和浓云只许太阳光通过,却不让热量透过云层散发到宇宙空间,所以昼夜温差并不大。金星环境复杂多变,天空是橙黄色,经常下硫酸雨,一次闪电竟然持续15分钟!。金星的大气压强非常大,为地球的90倍,相当于地球海洋中1千米深度时的压强。金星本身的磁场与太阳系的其它行星相比是非常弱的。这可能是因为金星的自转不够快,其地核的液态铁因切割磁感线而产生的磁场较弱造成的。这样一来,太阳风就可以毫无缓冲地撞击金星上层大气。最早的时候,人们认为金星和地球的水在量上相当,然而,太阳风的攻击已经让金星上层大气的水蒸气分解为氢和氧。氢原子因为质量小逃逸到了太空。金星地表没有水,空气中也没有水份存在,其云层的主要成分是硫酸,而且较地球云层的高度高得多。金星上可谓火山密布,是太阳系中拥有火山数量最多的行星。业已发现的大型火山和火山特征有1600多处。此外,还有无数的小火山,没有人计算过它们的数量,估计总数超过10万,甚至100万。由于大气高压,金星上的风速也相应缓慢。这就是说,金星地表既不会受到风的影响也没有雨水的冲刷。因此,金星的火山特征能够清晰地保持很长一段时间。

  4.金星的自转很特别,是太阳系内唯一逆向自转的大行星,自转方向与其它行星相反,是自东向西。因此,在金星上看,太阳是西升东落。金星绕太阳公转的轨道是一个很接近正圆的椭圆形,且与黄道面接近重合,其公转速度约为每秒35公里,公转周期约为224.70天。但其自转周期却为243日,也就是说,金星的自转恒星日一天比一年还长。不过按照地球标准,以一次日出到下一次日出算一天的话,则金星上的一天要远远小于243天。这是因为金星是逆向自转的缘故;在金星上看日出是在西方,日落在东方;一个日出到下一个日出的昼夜交替只是地球上的116.75天。金星历法是一种以金星的周期活动为标准的历法规则。然而,金星历法并不是甚么科幻小说的作品,而是切切实实曾在古代玛雅文明出现过的历法系统。基于一种我们不知道的原因,玛雅人同时采用两套历法系统,而其中一套历法系统就是基于金星的周期运转而制成。

天文学的基础知识(二)5.金星就是最漂亮,最常见的启明星和长庚星。 因为金星的公转轨道在地球轨道的内侧,从地球上看起来,金星在太阳的两侧摇摆。因此,金星日落后在西南天空待一两个小时,然后又在日出前跑到东方的天空呆上几个小时。在那些时间里,除了太阳和月亮外,金星也可以成为天空中最亮的物体,闪耀着紫色的柔光。

  6.相比太阳系中的其他行星,金星与地球走得要更近些。金星是太阳系由内到外数的第二颗行星,它那近似圆形的公转轨道距太阳表面有6700万公里。大概每十九个半月金星从地球旁边经过一次,这是它与地球的距离只有2600万公里。而地球另一侧的火星,距地球最近则有3500公里。所以说,金星是与地球走得最近的行星。

  7.很长时间来,金星被称作地球的姊妹星。金星的直径仅仅比地球的直径小408公里。加上金星的公转轨道与地球很相近的事实,使得人们有理由相信金星不太可能与地球的构造有很大差异。早期的科幻小说家幻想着金星上充满了水,然后演化成一个由恐龙统治的混乱的世界,然后到有高级工们居住的星球。但是当科学数据积累后,科学家知道,这两个星球的共同点只有那差不多大小的尺寸而已。

  火星基本概况
  1.为距太阳第四远,也是太阳系中第七大行星。火星(希腊语: 阿瑞斯,ares)被称为战神,这或许是由于它鲜红的颜色而得来的;火星有时被称为红色行星,古代中国称之为荧惑。火星的直径相当于地球的半径,表面积只有地球的四分之一,直径为6786千米,每24.62小时自转一周,火星公转一周约为687天,火星的一年约等于地球的两年。火星在史前时代就已经为人类所知。由于它被认为是太阳系中人类最好的住所(除地球外),它受到科幻小说家们的喜爱。

  2.火星上曾有过洪水,地面上也有一些小河道(右图),十分清楚地证明了许多地方曾受到侵蚀。在过去,火星表面存在过干净的水,甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间,而且据估计距今也有大约四十亿年了。在火星的早期,它与地球十分相似。像地球一样,火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。火星的那层薄薄的大气主要是由余留下的二氧化碳(95.3%)加上氮气(2.7%)、氩气(1.6%)和微量的氧气(0.15%)和水汽(0.03%)组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴(比地球上的1%还小),但它随着高度的变化而变化,在盆地的最深处可高达9毫巴。火星有两个小型的近地面卫星。 
  3.火星上的火山高度比金星和地球上火山高度低,主要是因为火星上的重力要弱些。 火山的高度主要是受它所在星球的重力决定的。这是因为火山的高度是受它支持自己重量的能力决定的。金星和地球的大小和质量相似,所以它们上的火山高度相当。火山上的重力只有地球的38%,所以它上面的火山高度有2.5倍地球上的高。关于火星上的脸。两艘海盗号飞船(海盗1”海盗2”)传回来的成千上万张照片中有一幅非常引人注意的有趣照片,那是一个非常象人脸的岩石照片。不幸的是,这张照片被许多伪科学者利用大造声势。这件事的解释也很简单,这只是一个巧合。

天文学的基础知识(二)木星基本概况? 
  1.木星古称岁星,是离太阳远近的第五颗行星,而且是八大行星中最大的一颗,比所有其他的行星的合质量大2倍(地球的318倍)。木星直径是142984 千米,体积只有太阳的千分之一,距太阳大约为7.8亿公里。,绕太阳公转的周期4332.5天,约合11.86年。木星(a.k.a. Jove)希腊人称之为 宙斯(众神之王,奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护人,它是Cronus(土星)的儿子。   2.木星是天空中第四亮的物体(次于太阳,月球和金星;有时候火星更亮一些),早在史前木星就已被人类所知晓,伽利略1610年对木星四颗卫星(现常被称作伽利略卫星)进行观察。我们得到的有关木星内部结构的资料(及其他气态行星)来源很不直接,并有了很长时间的停滞,(来自伽利略号的木星大气数据只探测到了云层下150千米处),先驱者11197412月飞掠木星时,测得的木星表面温度为零下148摄氏度,木星由90%的氢和10%的氦(原子数之比, 75/25%的质量比)及微量的甲烷、水、氨水和石头组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。土星有一个类似的组成,但天王星与海王星的组成中,氢和氦的量就少一些了。气态行星没有实体表面,它们的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大(我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径)。我们所看到的通常是大气中云层的顶端,压强比1个大气压略高。木星可能有一个石质的内核,相当于1015个地球的质量。

  3.宇宙飞船发回的考察结果表明,木星有较强的磁场,表面磁场强度达314高斯,比地球表面磁场强得多(地球表面磁场强度只有0.30.8高斯)。木星磁场和地球的一样,是偶极的,磁轴和自转轴之间有 10°8′的倾角。木星的正磁极指的不是北极,而是南极,这与地球的情况正好相反。木星的四个大卫星都被木星的磁层所屏蔽,使之免遭太阳风的袭击。

  4.木星有一个同土星般的环,不过又小又微弱,它们由许多粒状的岩石质材料组成。在宇宙飞船探测木星之前,人们知道木星有13颗卫星。科学家们从旅行者2发回的照片上又发现了3颗,共有16颗木卫(可能有无数卫星,最新数量61颗)。其中靠近内侧的地方有4颗特别大是伽利略卫星,(伽利略卫星即木卫一、木卫二、木卫三和木卫四分别叫伊奥、欧罗巴 、加尼美德、卡利斯托)。按距离木星中心由近及远的次序为:木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。它们都围绕着木星公转,离木星最远的木卫九与木星的距离比地球和月亮的距离远60倍,它绕木星公转一周需要758天。木星的大小与卫星差异之大。除了欧罗巴以外,每颗伽利略卫星都比月球大,加尼美德的半径大约为2600公里,是太阳系中所有卫星中最大的一个,甚至比九大行星中的水星还要大。伊奥的大小和月球差不多,却拥有众多的活火山,地壳运动频繁。

  5.从化学组成上来讲,木星更像太阳。虽然木星也和地球一样有铁核,可是它的85%是氢元素,其余15%主要是氦元素。其它元素只占1%。这是因为木星有强重力场,它保持了太阳系刚形成时期的大气组成。而地球的较弱的重力让它失去了大多数的原初元素。

天文学的基础知识(二)6.木星上的云五彩斑斓。和地球上只有白色的云不一样,木星上的云五颜六色。这主要是因为木星大气中复杂的化合物造成的  7.木星会变成恒星吗?木星如果想变成一颗恒星,它的核心温度必须达到100万度,这才足以点燃热核反应(氢聚变成氦的反应),释放出巨大的能量。而要达到那么高的核心温度,木星的质量至少要比现在大100倍,而它没法从其他地方获得这么大的质量,所以它不可能成为一颗恒星。

  土星基本概况?

  1.土星古称镇星或填星,轨道距太阳14亿公里。土星直径119300公里(为地球的9.5倍),是太阳系第二大行星,公转周期相当于29.5个地球年,土星的自转很快是9.6公里/秒,仅次于木星。另外,英文的星期六(Saturday)也是以土星的英文名(Saturn)来命名的。在太阳系的行星中,土星的光环最惹人注目,它使土星看上去就像戴着一顶漂亮的大草帽,是最美丽的行星。土星环位于土星的赤道面上。在空间探测以前,从地面观测得知土星环有五个,其中包括三个主环(A环、B环、C环)和两个暗环(D环、E环)。土星光环中间有一条暗缝,后称卡西尼环缝。观测表明构成光环的物质是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等,它们排列成一系列的圆圈,绕着土星旋转。它与邻居木星十分相像,表面也是液态氢和氦的海洋,上方同样覆盖着厚厚的云层。土星上狂风肆虐,沿东西方向的风速可超过每小时1600公里。土星上空的云层就是这些狂风造成的,云层中含有大量的结晶氨。土星还是太阳系中卫星数目最多的一颗行星,目前已发现的土星卫星就已经超过了60颗。土星卫星的形态各种各样,五花八门,使天文学家们对它们产生了极大的兴趣。最著名的土卫六上有大气,是目前发现的太阳系卫星中,唯一有大气存在的天体,土卫六与土星的平均距离为122万公里,沿着近乎正圆形的轨道绕土星运动。它像月球一样,总以同一面向着自己的行星——土星。也就是说,如果在土星上看土卫六的话,永远只能看到土卫六的同一个半面。它的轨道基本上在土星赤道面内。你可以想一想,土卫六这么大的天体,沿着大约122万公里的半径,居然运动在近乎正圆的轨道上,这真是有点难以想象的事。如果让我们专门画这样一个圆,恐怕也是不容易办到的。足见天体演化中的自然奇观。

天文学的基础知识(二)2.土星大气以氢、氦为主,并含有甲烷和其他气体,大气中飘浮着由稠密的氨晶体组成的云。根据红外观测得知,云顶温度为-170,比木星低50。土星表面的温度约为-140,支顶温度为-180,比木星低50。在太阳系的行星中,土星的质量和大小仅次于木星。土星的平均密度是太阳系诸行星里最小的,平均密度为0.69(少于水的密度),这是因为土星核心的密度虽然要比水大一些,但有着高气体比例、低密度的大气层。由于土星的密度太小,其表面重力加速度和地球差不多 (为地球的1.07)。
天文学的基础知识(二) 

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