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vv太阳系结构和组成jo.doc

vv太阳系结构和组成jo

xia伟明
2017-09-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《vv太阳系结构和组成jodoc》,可适用于人文社科领域

vv太阳系结构和组成jo太阳系的结构与组成太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统是宇宙中的一个小天体系统太阳系的结构可以大概地分为五部分:太阳(Sun)太阳是太阳系的母星也是最主要和最重要的成员。它有足够的质量让内部的压力与密度足以抑制和承受核融合产生的巨大能量并以辐射的型式例如可见光让能量稳定的进入太空。太阳在赫罗图上的位置太阳在分类上是一颗中等大小的黄矮星不过这样的名称很容易让人误会其实在我们的星系中太阳是相当大与明亮的。恒星是依据赫罗图的表面温度与亮度对应关系来分类的。通常温度高的恒星也会比较明亮而遵循此一规律的恒星都会位在所谓的主序带上太阳就在这个带子的中央。但是但是比太阳大且亮的星并不多而比较暗淡和低温的恒星则很多。太阳在恒星演化的阶段正处于壮年期尚未用尽在核心进行核融合的氢。太阳的亮度仍会与日俱增早期的亮度只是现在的。计算太阳内部氢与氦的比例认为太阳已经完成生命周期的一半在大约亿年后太阳将离开主序带并变得更大与更加明亮但表面温度却降低的红巨星届时它的亮度将是目前的数千倍。太阳是在宇宙演化后期才诞生的第一星族恒星它比第二星族的恒星拥有更多的比氢和氦重的金属(这是天文学的说法:原子序数大于氦的都是金属。)。比氢和氦重的元素是在恒星的核心形成的必须经由超新星爆炸才能释入宇宙的空间内。换言之第一代恒星死亡之后宇宙中才有这些重元素。最老的恒星只有少量的金属后来诞生的才有较多的金属。高金属含量被认为是太阳能发展出行星系统的关键因为行星是由累积的金属物质形成的。行星际物质除了光太阳也不断的放射出电子流(等离子)也就是所谓的太阳风。这条微粒子流的速度为每小时万公里在太阳系内创造出稀薄的大气层(太阳圈)范围至少达到天文单位(日球层顶)也就是我们所认知的行星际物质。太阳的黑子周期(年)和频繁的闪焰、日冕物质抛射在太阳圈内造成的干扰产生了太空气候。伴随太阳自转而转动的磁场在行星际物质中所产生的太阳圈电流片是太阳系内最大的结构。地球的磁场从与太阳风的互动中保护著地球大气层。水星和金星则没有磁场太阳风使它们的大气层逐渐流失至太空中。太阳风和地球磁场交互作用产生的极光可以在接近地球的磁极(如南极与北极)的附近看见。宇宙线是来自太阳系外的太阳圈屏障著太阳系行星的磁场也为行星自身提供了一些保护。宇宙线在星际物质内的密度和太阳磁场周期的强度变动有关因此宇宙线在太阳系内的变动幅度究竟是多少仍然是未知的。行星际物质至少在在两个盘状区域内聚集成宇宙尘。第一个区域是黄道尘云位于内太阳系并且是黄道光的起因。它们可能是小行星带内的天体和行星相互撞击所产生的。第二个区域大约伸展在,天文单位的范围内可能是柯伊伯带内的天体在相似的互相撞击下产生的。内太阳系内太阳系在传统上是类地行星和小行星带区域的名称主要是由硅酸盐和金属组成的。这个区域挤在靠近太阳的范围内半径还比木星与土星之间的距离还短。内行星所有的内行星四颗内行星或是类地行星的特点是高密度、由岩石构成、只有少量或没有卫星也没有环系统。它们由高熔点的矿物像是硅酸盐类的矿物组成表面固体的地壳和半流质的地幔以及由铁、镍构成的金属核心所组成。四颗中的三颗(金星、地球、和火星)有实质的大气层全部都有撞击坑和地质构造的表面特征(地堑和火山等)。内行星容易和比地球更接近太阳的内侧行星(水星和金星)混淆。行星运行在一个平面朝着一个方向水星水星(Mercury)(天文单位)是最靠近太阳也是最小的行星(地球质量)。它没有天然的卫星仅知的地质特征除了撞击坑外只有大概是在早期历史与收缩期间产生的皱折山脊。水星包括被太阳风轰击出的气体原子只有微不足道的大气。目前尚无法解释相对来说相当巨大的铁质核心和薄薄的地幔。假说包括巨大的冲击剥离了它的外壳还有年轻时期的太阳能抑制了外壳的增长。金星金星(Venus)(天文单位)的体积尺寸与地球相似(地球质量)也和地球一样有厚厚的硅酸盐地幔包围着核心还有浓厚的大气层和内部地质活动的证据。但是它的大气密度比地球高倍而且非常干燥也没有天然的卫星。它是颗炙热的行星表面的温度超过C很可能是大气层中有大量的温室气体造成的。没有明确的证据显示金星的地质活动仍在进行中但是没有磁场保护的大气应该会被耗尽因此认为金星的大气是经由火山的爆发获得补充。地球地球(Earth)(天文单位)是内行星中最大且密度最高的也是唯一地质活动仍在持续进行中并拥有生命的行星。它也拥有类地行星中独一无二的水圈和被观察到的板块结构。地球的大气也于其他的行星完全不同被存活在这儿的生物改造成含有的自由氧气。它只有一颗卫星即月球月球也是类地行星中唯一的大卫星。地球公转(太阳)一圈约天自转一圈约天。(太阳并不是总是直射赤道因为地球围绕太阳旋转时稍稍有些倾斜。)火星火星(Mars)(天文单位)比地球和金星小(地球质量)只有以二氧化碳为主的稀薄大气它的表面例如奥林匹斯山有密集与巨大的火山水手号峡谷有深邃的地堑显示不久前仍有剧烈的地质活动。火星有两颗天然的小卫星戴摩斯和福伯斯可能是被捕获的小行星。小行星带小行星的主带和特洛伊小行星小行星是太阳系小天体中最主要的成员主要由岩石与不易挥发的物质组成。主要的小行星带位于火星和木星轨道之间距离太阳至天文单位它们被认为是在太阳系形成的过程中受到木星引力扰动而未能聚合的残余物质。小行星的尺度从大至数百公里、小至微米的都有。除了最大的谷神星之外所有的小行星都被归类为太阳系小天体但是有几颗小行星像是灶神星、健神星如果能被证实已经达到流体静力平衡的状态可能会被重分类为矮行星。小行星带拥有数万颗可能多达数百万颗直径在一公里以上的小天体。尽管如此小行星带的总质量仍然不可能达到地球质量的千分之一。小行星主带的成员依然是稀稀落落的所以至今还没有太空船在穿越时发生意外。直径在至米的小天体称为流星体。谷神星谷神星(Ceres)(天文单位)是主带中最大的天体也是主带中唯一的矮行星。它的直径接近公里因此自身的引力已足以使它成为球体。它在世纪初被发现时被认为是一颗行星在年代因为有更多的小天体被发现才重新分类为小行星在年又再度重分类为矮行星。小行星族在主带中的小行星可以依据轨道元素划分成几个小行星群和小行星族。小行星卫星是围绕着较大的小行星运转的小天体它们的认定不如绕着行星的卫星那样明确因为有些卫星几乎和被绕的母体一样大。在主带中也有彗星它们可能是地球上水的主要来源。特洛依小行星的位置在木星的L或L点(在行星轨道前方和后方的不稳定引力平衡点)不过"特洛依"这个名称也被用在其他行星或卫星轨道上位于拉格朗日点上的小天体。希耳达族是轨道周期与木星:共振的小行星族当木星绕太阳公转二圈时这群小行星会绕太阳公转三圈。内太阳系也包含许多“淘气”的小行星与尘粒其中有许多都会穿越内行星的轨道。中太阳系太阳系的中部地区是气体巨星和它们有如行星大小尺度卫星的家许多短周期彗星包括半人马群也在这个区域内。此区没有传统的名称偶尔也会被归入"外太阳系"虽然外太阳系通常是指海王星以外的区域。在这一区域的固体主要的成分是"冰"(水、氨和甲烷)不同于以岩石为主的内太阳系。外行星所有的外行星在外侧的四颗行星也称为类木行星囊括了环绕太阳的已知质量。木星和土星的大气层都拥有大量的氢和氦天王星和海王星的大气层则有较多的“冰”像是水、氨和甲烷。有些天文学家认为它们该另成一类称为“天王星族”或是“冰巨星”。这四颗气体巨星都有行星环但是只有土星的环可以轻松的从地球上观察。“外行星”这个名称容易与“外侧行星”混淆后者实际是指在地球轨道外面的行星除了外行星外还有火星。木星木星(Jupiter)(天文单位)主要由氢和氦组成质量是地球的倍也是其他行星质量总合的倍。木星的丰沛内热在它的大气层造成一些近似永久性的特征例如云带和大红斑。木星已经被发现的卫星有颗最大的四颗甘尼米德、卡利斯多、埃欧、和欧罗巴显示出类似类地行星的特征像是火山作用和内部的热量。甘尼米德比水星还要大是太阳系内最大的卫星。土星土星(Saturn)(天文单位)因为有明显的环系统而著名它与木星非常相似例如大气层的结构。土星不是很大质量只有地球的倍它有颗已知的卫星泰坦和恩塞拉都斯拥有巨大的冰火山显示出地质活动的标志。泰坦比水星大而且是太阳系中唯一实际拥有大气层的卫星。天王星天王星(Uranus)(天文单位)是最轻的外行星质量是地球的倍。它的自转轴对黄道倾斜达到度因此是横躺着绕着太阳公转在行星中非常独特。在气体巨星中它的核心温度最低只辐射非常少的热量进入太空中。天王星已知的卫星有颗最大的几颗是泰坦尼亚、欧贝隆、乌姆柏里厄尔、艾瑞尔、和米兰达。海王星海王星(Neptune)(天文单位)虽然看起来比天王星小但密度较高使质量仍有地球的倍。他虽然辐射出较多的热量但远不及木星和土星多。海王星已知有颗卫星最大的崔顿仍有活跃的地质活动有着喷发液态氮的间歇泉它也是太阳系内唯一逆行的大卫星。在海王星的轨道上有一些:轨道共振的小行星组成海王星特洛伊群。彗星彗星归属于太阳系小天体通常直径只有几公里主要由具挥发性的冰组成。它们的轨道具有高离心率近日点一般都在内行星轨道的内侧而远日点在冥王星之外。当一颗彗星进入内太阳系后与太阳的接近会导致她冰冷表面的物质升华和电离产生彗发和拖曳出由气体和尘粒组成、肉眼就可以看见的彗尾。短周期彗星是轨道周期短于年的彗星长周期彗星的轨周期可以长达数千年。短周期彗星像是哈雷彗星被认为是来自柯伊伯带长周期彗星像海尔波普彗星则被认为起源于奥尔特云。有许多群的彗星像是克鲁兹族彗星可能源自一个崩溃的母体。有些彗星有着双曲线轨道则可能来自太阳系外但要精确的测量这些轨道是很困难的。挥发性物质被太阳的热驱散后的彗星经常会被归类为小行星。半人马群半人马群是散布在至天文单位的范围内也就是轨道在木星和海王星之间类似彗星以冰为主的天体。半人马群已知的最大天体是Chariklo直径在至公里。第一个被发现的是Chiron因为在接近太阳时如同彗星般的产生彗发目前已经被归类为彗星。有些天文学家将半人马族归类为柯伊伯带内部的离散天体而视为是外部离散盘的延续。外海王星区在海王星之外的区域通常称为外太阳系或是外海王星区仍然是未被探测的广大空间。这片区域似乎是太阳系小天体的世界(最大的直径不到地球的五分之一质量则远小于月球)主要由岩石和冰组成。柯伊伯带柯伊伯带最初的形式被认为是由与小行星大小相似但主要是由冰组成的碎片与残骸构成的环带扩散在距离太阳至天文单位之处。这个区域被认为是短周期彗星像是哈雷彗星的来源。它主要由太阳系小天体组成但是许多柯伊伯带中最大的天体例如创神星、伐楼拿、EL、FY和厄耳枯斯等可能都会被归类为矮行星。估计柯伊伯带内直径大于公里的天体会超过,颗但总质量可能只有地球质量的十分之一甚至只有百分之一。许多柯伊伯带的天体都有两颗以上的卫星而且多数的轨道都不在黄道平面上。柯伊伯带大致上可以分成共振带和传统的带两部分共振带是由与海王星轨道有共振关系的天体组成的(当海王星公转太阳三圈就绕太阳二圈或海王星公转两圈时只绕一圈)其实海王星本身也算是共振带中的一员。传统的成员则是不与海王星共振散布在至天文单位范围内的天体。传统的柯伊伯带天体以最初被发现的三颗之一的QB为名被分类为类QB天体。冥王星和卡戎冥王星和已知的三颗卫星冥王星(Pluto)(平均距离天文单位)是一颗矮行星也是柯伊伯带内已知的最大天体之一。当它在年被发现后被认为是第九颗行星直到年才重分类为矮行星。冥王星的轨道对黄道面倾斜度与太阳的距离在近日点时是天文单位(在海王星轨道的内侧)远日点时则达到天文单位。目前还不能确定卡戎(Charon)是否应被归类为当前认为的卫星还是属于矮行星因为冥王星和卡戎互绕轨道的质心不在任何一者的表面之下形成了冥王星卡戎双星系统。另外两颗很小的卫星尼克斯(Nix)与许德拉(Hydra)则绕着冥王星和卡戎公转。冥王星在共振带上与海王星有着:的共振(冥王星绕太阳公转二圈时海王星公转三圈)。柯伊伯带中有着这种轨道的天体统称为类冥天体。离散盘离散盘与柯伊伯带是重叠的但是向外延伸至更远的空间。离散盘内的天体应该是在太阳系形成的早期过程中因为海王星向外迁徙造成的引力扰动才被从柯伊伯带抛入反覆不定的轨道中。多数黄道离散天体的近日点都在柯伊伯带内但远日点可以远至天文单位轨道对黄道面也有很大的倾斜角度甚至有垂直于黄道面的。有些天文学家认为黄道离散天体应该是柯伊伯带的另一部分并且应该称为"柯伊伯带离散天体"。阋神星阋神星(Eris)(平均距离天文单位)是已知最大的黄道离散天体并且引发了什么是行星的辩论。他的直径至少比冥王星大估计有,公里(,英里)是已知的矮行星中最大的。阋神星有一颗卫星阋卫一(Dysnomia)轨道也像冥王星一样有着很大的离心率近日点的距离是天文单位(大约是冥王星与太阳的平均距离)远日点达到天文单位对黄道面的倾斜角度也很大。最远的区域太阳系于何处结束以及星际介质开始的位置没有明确定义的界线因为这需要由太阳风和太阳引力两者来决定。太阳风能影响到星际介质的距离大约是冥王星距离的四倍但是太阳的洛希球也就是太阳引力所能及的范围应该是这个距离的千倍以上。日球层顶太阳圈可以分为两个区域太阳风传递的最大距离大约在天文单位也就是冥王星轨道的三倍之处。此处是终端震波的边缘也就是太阳风和星际介质相互碰撞与冲激之处。太阳风在此处减速、凝聚并且变得更加纷乱形成一个巨大的卵形结构也就是所谓的日鞘外观和表现得像是彗尾在朝向恒星风的方向向外继续延伸约天文单位但是反方向的尾端则延伸数倍于此距离。太阳圈的外缘是日球层顶此处是太阳风最后的终止之处外面即是恒星际空间。太阳圈外缘的形状和形式很可能受到与星际物质相互作用的流体动力学的影响同时也受到在南端占优势的太阳磁场的影响例如它形状在北半球比南半球多扩展了个天文单位(大约亿公里)。在日球层顶之外在大约天文单位处存在着弓激波它是当太阳在银河系中穿行时产生的。还没有太空船飞越到日球层顶之外所以还不能确知星际空间的环境条件。而太阳圈如何保护在宇宙射线下的太阳系目前所知甚少。为此人们已经开始提出能够飞越太阳圈的任务。奥尔特云(Oortcloud)是一个假设包围着太阳系的球体云团布满着不少不活跃的彗星距离太阳约,至,个天文单位差不多等于一光年即太阳与比邻星Proxima距()离的四分一。理论上的奥尔特云有数以兆计的冰冷天体和巨大的质量在大约,天文单位最远可达,天文单位的距离上包围着太阳系被认为是长周期彗星的来源。它们被认为是经由外行星的引力作用从内太阳系被抛至该处的彗星。奥尔特云的物体运动得非常缓慢并且可以受到一些不常见的情况的影响像是碰撞、或是经过天体的引力作用、或是星系潮汐。塞德娜和内奥尔特云塞德娜(Sedna)是颗巨大、红化的类冥天体近日点在天文单位远日点在天文单位,年才能完成一周的巨大、高椭率的轨道。米高布朗在年发现这个天体因为它的近日点太遥远以致不可能受到海王星迁徙的影响所以认为它不是离散盘或柯伊伯带的成员。他和其他的天文学家认为它属于一个新的分类同属于这新族群的还有近日点在天文单位远日点在天文单位轨道周期,年的CR和近日点在天文单位远日点在,天文单位轨道周期,年的()OO。布朗命名这个族群为"内奥尔特云"虽然它远离太阳但仍较近可能是经由相似的过程形成的。塞德娜的形状已经被确认非常像一颗矮行星。疆界我们的太阳系仍然有许多未知数。考量邻近的恒星估计太阳的引力可以控制光年(,天文单位)的范围。奥尔特云向外延伸的程度大概不会超过,天文单位。尽管发现的塞德娜范围在柯伊伯带和奥尔特云之间仍然有数万天文单位半径的区域是未曾被探测的。水星和太阳之间的区域也仍在持续的研究中。在太阳系的未知地区仍可能有所发现。矮行星矮行星是由冥王星(Pluto)、谷神星(Ceres)、齐娜星(Xena)和卡戎星(Charon)组成的。

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