太阳系及其结构

太阳系及其结构

太阳系的定义是由太阳、行星及其卫星与环系、小行星、彗星、流星体和行星际物质所构成的天体系统及其所占有的空间区域。

太阳系就是我们现在所在的恒星系统。它是以太阳为中心，和所有受到太阳引力约束的天体的集合体：8颗行星冥王星已被开除、至少165颗已知的卫星，和数以亿计的太阳系小天体。这些小天体包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃。广义上，太阳系的领域包括太阳、4颗像地球的内行星、由许多小岩石组成的小行星带、4颗充满气体的巨大外行星、充满冰冻小岩石、被称为柯伊伯带的第二个小天体区。在柯伊伯带之外还有黄道离散盘面、太阳圈和依然属于假设的奥尔特云。

截止二十世纪末，关于太阳系形成的假说已有一百多个，但这些假说仅能说明太阳系存在的部分事实。在目前已经提出的上百个太阳系起源演化的假说中，都是从太阳系目前结构和运动的某些特征出发，它们都仅只能说明一部分现象。迄今为止，还没有一个假说能够圆满解答太阳系的多种多样的现象，本来，探索太阳系的起源是有许多困难的，这是遥远年代以前的事，没有一个人目睹这个过程，一切都只能依靠今天的事实和分析来论证。目前，太阳系起源于原始太阳星云是多数学者的看法。

星云理论主张46亿年前，从巨人的重心崩溃形成的太阳系分子云彩。这朵最初的云彩是可能的几个光年和被演奏的主人对几个星诞生。虽然过程最初被观看了如相对地平静，古老陨石的最近研究显露在非常大爆炸的星的心脏只形成的元素踪影，表明被形成的太阳在一定数量附近的超新星之内的范围的环境。冲击波从这些超新星也许通过创造overdensity的地区触发了太阳的形成在周围的星云，反过来造成他们崩溃，并且可以修改了早期的太阳系的构成。

崩溃的气体(以著名前太阳星云 的)这些地区之一将形成什麼成为了太阳。 这个地区有直径在7000和20,000AU之间，并且质量太阳(在1.001和1.1太阳质量之间)。它的构成今天认为是与太阳相同： 大约98% (由大量) 氢和氦气礼物从大轰隆和2% 死星的早期世代创造的重元素，抛出这些重元素入星际空间(参见nucleosynthesis)。

太阳系的最丰富元素 同位素 核电子 以

百万

氢1 705,700

氢2 23

氦4 275,200

氦3 35

氧16 5,920

碳12 3,032

碳13 37

氖20 1,548

氖22 208

铁56 1,169

铁54 72

铁57 28

氮14 1,105

矽28 653

矽29 34

矽30 23

镁24 513

镁26 79

镁25 69

硫32 396

氩36 77

钙40 60

铝27 58

镍58 49

钠23 33

星云崩溃了，保护角动量意味它快速地转动了。 随著频率的增加，材料在浓缩的星云之内，原子在它里面开始碰撞，造成他们发布能量作为热。 中心，收集的大多数大量，比周围的圆盘变得越来越热。当竞争的力量联合重力，气体压力，磁场，并且自转行动了对此，收缩的星云开始铺平入一粗砺转动原恒星盘与200AU直径并且热，密集超新星在中心。预熔共晶太阳许多星这时认为是相似的於太阳在它的演变，表示，他们由前星球问题圆盘经常伴随。这些圆盘延伸到几百AU并且是相当凉快的，到达只一千个绝对温度在他们最热。在一百万年以后，温度和压力在太阳的核心变得很伟大它的氢开始熔化，创造抵抗重心收缩力量的内部能源，直到流体静力的平衡达到了。这时太阳成为了一个完全的星。

太阳系是由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星和行星际物质构成的天体系统，太阳是太阳系的中心。在庞大的太阳系家族中，太阳的质量占太阳系总质量的99.8%，八大行星以及数以万计的小行星所占比例微忽其微。它们沿着自己的轨道万古不息地绕太阳运转着，同时，太阳又慷慨无私地奉献出自己的光和热，温暖着太阳系中的每一个成员，促使他们不停地发展和演变。

在这个家族中，离太阳最近的行星是水星，向外依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。它们当中，肉眼能看到的只有五颗，对这五颗星，各国命名不同，我国古代有五行学说，因此便用金、木、水、火、土这五行来分别把它们命名为金星、木星、水星、火星和土星，这并不是因为水星上有水，木星上有树木才这样称呼的。而欧洲呢，则是用罗马神话人物的名字来称呼它们。近代发现的三颗远日行星，西方按照以神话人物名字命名的传统，以天空之神、海洋之神和冥土之神的名称来称呼它们，在中文里便相应译为天王星、海王星和冥王星，后来证明冥王星是卫星而非行星。 八大行星与太阳按体积由大到小排序为太阳、木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星。它们按质量、大小、化学组成以及和太阳之间的距离等标准，大致可以分为三类：类地行星〈水星、金星、地球、火星〉；巨行星〈木星、土星〉；远日行星〈天王星、海王星〉。它们在公转时有共面性、同向性、近圆性的特征。在火星与木星之间存在着数十万颗大小不等，形状各异的小行星，天文学把这个区域称为小行星带。除此以外，太阳系还包括许许多多的彗星和无以计数的天外来客——流星。

水星是最靠近太阳的行星，它与太阳的角距从不超过28°，中国古代称水星为辰星。古时候西方人以为水星是两颗行星，他们在暮色中见到它时，称它为墨丘利(Mercury)，在晨曦中见到它时，称它为阿波罗。后来人们知道了墨丘利和阿波罗就是同一颗星，就称水星为墨丘利。墨丘利是罗马神话中专为众神传递信息的使者，他头戴插有双翅的帽子，脚蹬飞行鞋，手握魔杖，行走如飞。他神通广大，令人难以捉摸。水星确实像墨丘利那样，行动迅速，神出鬼没，在一个半月的时间里它会沿着一段奇特的曲线，从太阳的最东边跑到最西边，平均速度为每秒47.89千米，是太阳系中运动最快的行星。

金星，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，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。天文上金星符号，即美神梳装打扮时用的宝镜。

地球是太阳系九大行星之一，按离太阳由近及远的次序为第三颗。它有一个天然卫星---月球，二者组成一个天体系统---地月系统。地球自西向东自转，同时围绕太阳公转。地球自转与公转运动的结合产生了地球上的昼夜交替和四季变化。地球自转的速度是不均匀的。同时，由于日、月、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，使地球自转轴在空间和地球本体内的方向都要产生变化。地球自转产生的惯性离心力使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀，成为目前的略扁的旋转椭球体，极半径比赤道半径约短21千米。

火星按离太阳由近及远的顺序为第四颗行星。肉眼看去是一颗引人注目的火红色的亮星。它缓慢的穿行于众恒星之中，从地球上看火星时而顺行，时而逆行。火星最暗视星等约为＋1.5等，最亮时比最亮的恒星天狼星还亮，达-2.9等，这是由于地球和火星分别在各自的轨道上运行，它们之间的距离总在不断变化。火星荧荧如火，亮度常变，位置不定，令人

迷惑，所以，中国古代称火星为“荧惑”。而在西方古罗马的神话中，把它想象为身披盔甲浑身是血的战神“马尔斯”(Mars)，即希腊神话中的战神阿瑞斯(Ares)。阿瑞斯身世高贵，其父是神王宙斯，其母是天后赫拉。天文学中火星的符号是马尔斯的长枪和盾牌的组合。

木星是太阳系中最惹人注目的一颗行星，它是行星九兄弟中的老大---个儿最大。它的亮度仅次于金星。中国古代把它叫做“岁星”，用它来纪年，因为已经知道它的公转周期近于12年。西方则称木星为“朱庇特(Jupiter)”，即罗马神话中的主神。相当于希腊神话中的王者---天神宙斯。木星直径约为14.3万千米，是地球直径的11.25倍，体积为地球的1316倍，而质量为所有其他行星的2.5倍。木星的平均密度相当低，仅1.33克/立方厘米。其绕太阳公转一周约12年，而自转一周仅要近10小时。由于它自转太快，致使星体变扁，其赤道半径与极半径相差5000千米之多。木星没有固体外壳，它是一颗由液态氢组成的液态星球。

土星是离太阳第六远的一颗美丽的行星，凡是用望远镜看过土星的人，无不惊叹不已。土星公转轨道半径为14亿千米，冲日时最大亮度为0.4星等。土星那橘色的表面，漂浮着明暗相间的彩云，配以赤道面上那发出柔和光辉的光环，远远望去真像个戴着顶大沿遮阳帽的女郎。土星自转一周为10小时14分。由于自转迅速，赤道凸出成为一个扁球体，赤道半径要比两极半径大6000多千米。土星公转周期为29.5年，约合二十八宿之数，每年镇一宿，故古时我国又称其为“镇星”。土星长期被当作太阳系的边界，直到1781年发现天王星以后，太阳系才得以扩大。土星运动迟缓，人们便将它看作时间和命运之神的象征。罗马神话中称其为萨图努斯神，即希腊神话中的克洛诺斯，他是神王宙斯之父，是在推翻父亲之后登上天神宝座的。无论东方还是西方，都把土星与农业联系在一起。在天文学中的符号，像是一把主宰农业的大镰刀。

天王星在太阳系中的位置排行第七，距太阳约29亿千米。它的体积很大，是地球的65倍，仅次于木星和土星，在太阳系位居第三；它的直径为5万多千米，是地球的4倍，质量约为地球的14.5倍。在古老的希腊神话中，天王星被看作是第一位统治整个宇宙的天神---乌拉诺斯(Uranus)。他与地母该亚结合，生下了后来的天神。是他费尽心机将混沌的宇宙规划得和谐有序。他地位显赫，译成中文便是天王星。

按距太阳的平均距离由近及远排列，海王星排行第八。它的亮度为7.85等，只有在望远镜里才能看到。由于它是一颗淡蓝色的行星，根据传统的行星命名法，它被命名为涅普顿(Neptune)。涅普顿是罗马神话中统治大海的海神，掌管着1/3的宇宙，颇有神通，海王星的天文符号象征涅普顿手中寒光闪闪的神叉。海王星绕太阳运转的轨道半长径为45亿千米，公转一周需要165年。从1846年发现到今天，海王星还没有走完一个全程。海王星的直径是49400千米，和天王星类似，质量比天王星略大一些。海王星和天王星的主要大气成分都是氢和氦，内部结构也极为相近，所以说海王星与天王星是一对孪生兄弟。

太阳处于太阳系的中心，是太阳系的主宰。它的质量占太阳系总质量的99.865%，是太阳系所有行星质量总和的745倍。所以，它有足够强大的吸引力，带领它大大小小的家族成员围着自己不停地旋转。

太阳是我们唯一能观测到表面细节的恒星。我们直接观测到的是太阳的大气层，它从里向外分为光球、色球和日冕三层。虽然就总体而言，太阳是一个稳定、平衡、发光的气体球，但它的大气层却处于局部的激烈运动之中。如：黑子群的出没，日珥的变化，耀斑的爆发等等。太阳活动现象的发生与太阳磁场密切相关。太阳周围的空间也充满从太阳喷射出来的剧烈运动着的气体和磁场。天文上太阳的符号是⊙，它象征着宇宙之卵，是生命的源泉。

太 阳 基 本 数 据

日地平均距离：149，598，000千米

半径： 696，000千米

质量： 1.989×1033克

平均密度： 1.409克/立方厘米

有效温度： 5,770K

自转会合周期： 26.9日(赤道);31.1日(极区)

光谱型： G2V

目视星等： -26.74等

目视绝对星等： 4.83等

表面重力加速度 ：27,400厘米/平方秒

表面逃逸速度： 617.7千米/秒

中心温度 约15,000,000K

中心密度 约160克/立方厘米

年龄 ：50亿年

太阳是太阳系的中心天体,是太阳系里唯一的一颗恒星,也是离地球最近的一颗恒星。太阳是一颗中等质量的充满活力的壮年星，它处于银河系内，位于距银心约10千秒差距的悬臂内，银道面以北约8秒差距处。太阳的直径为139.2万千米，是地球的109倍。太阳的体积为141亿亿立方千米，是地球的130万倍。太阳的质量近2000亿亿亿吨，是地球的33万倍，它集中了太阳系99.865%的质量，是个绝对至高无上的“国王”。太阳是个炽热的气体星球，没有固体的星体或核心。太阳从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。太阳能量的99%是由中心的核反应区的热核反应产生的。太阳中心的密度和温度极高，它发生着由氢聚变为氦的热核反应，而该反应足以维持100亿年,因此太阳目前正处于中年期。太阳大气的主要成分是氢(质量约占71%)与氦(质量约占27%)。

太阳和地球一样，也有大气层。太阳大气层从内到外可分为光球、色球和日冕三层。光球层厚约5000千米，我们所见到太阳的可见光，几乎全是由光球发出的。光球表面有颗粒状结构----“米粒组织”。光球上亮的区域叫光斑，暗的黑斑叫太阳黑子，太阳黑子的活动具有平均11.2年的周期。从光球表面到2000千米高度为色球层，它得在日全食时或用色球望远镜才能观测到，在色球层有谱斑、暗条和日珥，还时常发生剧烈的耀斑活动。色球层之外为日冕层，它温度极高，延伸到数倍太阳半径处，用空间望远镜可观察到X射线耀斑。日冕上有冕洞，而冕洞是太阳风的风源。日冕也得在日全食时或用日冕仪才可观测到。当太阳上有强烈爆发时，太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。这时，在地球两极则可看见瑰丽无比的极光。

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