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一起拜访地球的兄弟姐妹!太阳系漫游②

2019-06-19 10:48 来源:光明网 
2019-06-19 10:48:52来源:光明网作者:责任编辑:蔡琳

  大家好,我是中科院国家天文台的王汇娟,今天,让我们继续一起漫游太阳系!这次我们一起去拜访一下地球的兄弟姐妹们,即太阳系的八大行星。

  首先,看一下它们的真实身高对比。上一篇提到太阳和地球的大小相当于一辆大型家庭轿车和一枚鸡蛋,距离相当于20个篮球场,下面的分享依然按这个比例。

一起拜访地球的兄弟姐妹!太阳系漫游②

  图1. 太阳系八大行星的真实大小对比(距离未按真实比例) 图片来源:https://solarsystem.nasa.gov/system/resources/detail_files/686_solarsys_scale.jpg

  水星是离太阳最近的行星,它的直径和与太阳的距离都是地球的0.4倍,相当于与轿车(太阳)相距8个篮球场的一枚5角钱硬币。水星上的一天相当于地球上的59天,一年相当于地球上的88天,所以如果我们居住在水星,一年只有不到2天。水星的大气非常稀薄,白天温度迅速升高到427℃左右,夜晚温度又快速降低到-173℃左右,昼夜温差约为600℃。由于缺乏大气保护,其表面存在很多小天体撞击形成的环形山。

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  图2. 水星 图片来源:https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_2455.html

  金星是我们能看到最亮的行星。金星的大小与地球相似,相当于与轿车(太阳)相距14个篮球场的1枚鸡蛋。金星有浓密的大气,表面的大气压约为地球的92倍,约相当于在地球上潜入1000米深的海底所承受的压强。金星大气中二氧化碳居多,如同包裹了一层棉被,使金星表面昼夜温度都高达462℃左右,是名副其实“炼狱”。大气成分和高温使金星不适合人类生存。金星是太阳系中唯一自东向西自转的行星,换句话说,金星上太阳每天都从西边升起。

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  图3. 金星 图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/image/0509/venus180hem_magellan_big.jpg

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  动图来源:https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a030000/a030700/a030710/planets3x3_sun_colorMercury_axis_tilt_360p.mp4

  地球上充满了生机,是人类的美好家园,也是目前唯一证实存在高级生命的行星。

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  图4. 地球 图片来源:https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/187_1003703_africa_dxm.png

  火星直径约为地球的一半,相当于与轿车(太阳)相距30个篮球场的一枚一元硬币。火星自转周期与地球相似,也有分明的四季,平均温度约为-65℃。此外,火星也有大气,所以人们认为火星上可能存在生命。火星地貌很像地球上的戈壁。当人类第一次有能力摆脱地球引力的束缚去探索深空的时候,火星就被选为了首选探索目标,直到今天,探索火星上的生命仍然是探索火星的重要任务之一。目前人类已发现火星南极存在大量液态地下水的证据。

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  图5. 火星 图片来源:https://mars.nasa.gov/system/resources/detail_files/6453_mars-globe-valles-marineris-enhanced-full2.jpg

  从火星再向外就进入巨行星的世界。水星、金星、地球和火星都主要是由岩石构成的,称为“类地行星”。木星和土星主要由液态的氢和氦构成的,体积很大,我们称之为“类木行星”或“气态巨行星”。最新研究表明,天王星和海王星可能主要由比氢和氦更重的元素构成(推测可能性比较高的为氧、碳、氮和硫元素,但相关探测仍非常欠缺),且深层物质可能处于超临界流体状态,我们称之为“冰质巨行星”。

  木星的直径是地球的11倍,相当于与轿车(太阳)相距104个篮球场的1个刚出生的婴儿。木星质量为地球质量的318倍,相当于其他7颗行星总质量的2.5倍,是太阳系中最重、体积最大、自转最快的行星。木星平均温度约为-168℃,木星表面著名的大红斑比地球还要大。

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  图6. 木星 图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/image/1505/Jup2015_03_10rgb09Peach.jpg

  土星的直径是地球的9倍,体积和质量仅次于木星,相当于与轿车(太阳)相距187个篮球场的1个双肩背包。其最吸引人的是它漂亮的光环。土星是太阳系八大行星中平均密度最低的行星,比水的密度还低。假如有个足够大的装满水的木盆,把土星投进去,你猜它是否会漂浮在水面呢?

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  图7. 土星 图片来源:https://www.jpl.nasa.gov/images/cassini/20160408/PIA11141-16.jpg

  土星以外的两颗行星因为太暗淡,需要借助望远镜才能看到。

  天王星是太阳系唯一躺着自转的行星。其直径是地球的4倍,质量约为地球的15倍,相当于与轿车(太阳)相距383个篮球场的一个儿童篮球。天王星是1781年英国的一位爱好天文的音乐教师,后来成为伟大的天文学家的威廉·赫歇耳用自制望远镜发现的。近200年后“旅行者2号”证实了天王星至少有10个光环,环主要由石块、尘埃颗粒和冰块组成。

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  图8. 天王星 图片来源:https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/images/largesize/PIA18182_hires.jpg

  海王星是离太阳最远的行星。其直径比天王星稍小,但质量稍大,相当于与轿车(太阳)相距600个篮球场的一个儿童篮球。海王星于1846年被发现,是唯一先利用天体力学理论预测其轨道后观测发现的行星,所以也称为笔尖上发现的行星。海王星上有个大黑斑,已经存在了100多年,目前认为是海王星表面的巨大风暴。

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  图9. 海王星 图片来源:https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/imageneptune_full.jpg

  太阳系中除了太阳和8颗行星外,还有很多其它天体。比如这些行星的“月球”(天然卫星)、分布在火星和木星轨道之间的小行星,还有彗星和流星体等。这些我们将在后面的两期中和大家分享。欢迎继续关注《观天者说》。

  主讲人简:姜晓军,系国家天文台研究员,国家天文台兴隆观测基地主任。主要从事恒星物理和天文技术研究。王汇娟,系国家天文台星云计划研究员。主要从事恒星物理研究。

[责任编辑:蔡琳]

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