2013届天文奥赛培训--太阳系

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1、2013届天文奥赛培训 专题6太阳和太阳系太阳系 （Solar System）1 是以太阳为中心的恒星系统，和所有受到太阳引 力约束的天体的集合体.包括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。 2 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。一 太阳概述 太阳系的主角是位居中心的太阳 太阳拥有最大的视圆面 木星和土星，

2、是太阳系内最大的两颗行星 最亮，-26.74等星（目视星等） 4.83绝对星等 50亿岁 中心温度1500万K二 形成和演化1 形成太阳系的形成据信应该是依据星云假说，最早是在1755年 由康德和1796年由拉普拉斯各自独立提出的。这个理论认为太 阳系是在46亿年前在一个巨大的分子云的塌缩中形成的。这个 星云原本有数光年的大小，并且同时诞生了数颗恒星。可能是 来自超新星爆炸的震波使邻近太阳附近的星云密度增高，使得 重力得以克服内部气体的膨胀压力造成塌缩，因而触发了太阳 的诞生。 2 演化从现在起再过大约76亿年，太阳的内核将会热得足以使外 层氢发生融合，这会导致太阳膨胀到现在半径的260倍，变

3、为 一个红巨星。此时，由于体积与表面积的扩大，太阳的总光度 增加，但表面温度下降，单位面积的光度变暗。随后，太阳的 外层被逐渐抛离，最后裸露出核心成为一颗白矮星，一个极为 致密的天体，只有地球的大小却有着原来太阳一半的质量。最 后形成暗矮星。 三 基本数据、太阳结构、太阳大气 和太阳活动 略！ 自己看资料四 八大行星及其它1 开普勒三定律轨道定律/椭圆定律 所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。 面积定律 行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。 行星在 近日点附近比远日点附近移动得更快。周期定律/调和定律 行星绕日公转的周期平方之比等于日距离的立方之比。2 运动特征

4、：共面性（彗星和柯伊伯带天体，通常都有比较明显的 倾斜角度）同向性 （哈雷彗星例外） 近圆性 （彗星、小行星和柯伊伯带天体的轨道高度椭 圆） 3 八大行星要点分类 （1）据质量分：类地行星和类木行星（水金地火）（木土天海） （2）地球为界：地内行星和地外行星 （3）小行星为界：内行星和外行星 （4）综合分类：类地行星、巨行星、远日行星内行星1 高密度、由岩石构成、只有少量或没有卫星，也 没有环系统2 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3 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

5、特征 （地堑和火山等）4 行星运行在一个平面，朝着一个方向 水星（距日 0.38 AU) （辰星） 1 太阳系最小的行星，无卫星，无大气 2 自转的速度非常缓慢，自转一周将近59个地 球日；太阳系中运动最快的行星，环绕太阳一 周只要88天 3 视星等亮度在-2.0至5.5等之间 4 距离太阳的最大角度（最大距角）只有 28.3，常淹没在日出前或日落后的暮曙光中 ，故不太容易看见 5 外观上像月球，表面有许多的坑穴， 6 巨大的铁核，薄薄的地幔，高密度的行星 7 时常交替地出现在太阳的两侧；出现在日落 之后被叫做墨丘利；出现在日出之前称为阿波 罗 8 符号：墨丘利的插有双翅的头盔和他的神杖 9

6、航天器：水手10号，信使号（2011年3月到 达水星）水星 Mercury金星（ 0.7 AU 长庚、启明、太白） 1 全天最亮的行星（最亮时的亮度可超过 -4， 夜空中亮度仅次于月球） 2 缓慢自转（243天）和逆行（自东向西自转） 3 无卫星，有浓厚大气 4 太阳系中唯一没有磁场的行星。地球的“姐妹 星”，轨道最接近圆形，偏心率最小，仅为0.7% 。5 金星的轨道处于地球轨道的内侧，当我们看到 金星的时候，不是在清晨（启明）便是在傍晚（ 长庚），分别处于天空的东侧和西侧。 6 金星的天文符号用维纳斯的梳妆镜来表示。爱 与美的女神（希腊神话中的阿佛洛狄忒，罗马神 话中的维纳斯）金星 Venu

7、s7 金星的位相变化金星同月球一样，也具有周期性的圆缺变化（相位 变化），但是由于金星距离地球太远，用肉眼是无法看出来的。金星 的相位变化，曾经被伽利略作为证明哥白尼的日心说的有力证据。1 当金星运行到太阳和地球之间时发生的一种罕见的天文现象（原理类似于日 食）。当金星凌日出现，从地球上可以看到金星像一个黑色圆盘从太阳表面划 过。 2 金星有凌日，水星也凌日，但是火星、木星、土星、天王星海王星和冥王星 则都没有凌日。这是因为水星和金星都是在地球的公转轨道内侧环绕太阳公转 （这样的行星叫内行星），它们有机会从太阳和地球之间通过，这是产生行星 凌日的必须条件。而火、木、土、天王、海王和冥王各大行星

8、都是在地球公转 轨道的外侧环绕太阳公转（这样的行星叫外行星），它们不可能从太阳和地球 之间通过。金星凌日水星凌日当水星运行至地球和太阳之间，如果 三者能够连成直线，便会产生水星凌日现 象。观测时会发现一黑色小圆点横向穿过 太阳圆面，黑色小圆点就是水星的投影。 水星凌日发生在五月初或十一月初，平均 每百年出现十三次水星凌日的现象。最近 发生的水星凌日：2003年5月7日、2006年 11月8日、2016年5月9日。 1 金星凌日以两次凌日为一组，间隔8年，但是两组之间的 间隔却有100多年。21世纪的首次金星凌日发生在2004年6月 8日，这一组的另一次将要发生在2012年的6月。再下一次是 2

9、117年和2125年。 2 每种类型每隔243年出现一次（金星与地球差不多同时回 到各自轨道上同一位置）。 最早关于金星凌日现象的记载来自阿拉伯自然科学家、哲学 家法拉比。 3 17世纪，英国天文学家爱德蒙哈雷最早提出了观测方法 。 最早成功预报金星凌日的是德国天文学家开普勒。他成功预 言了在1631年12月7日发生的金星凌日。 1761年发生的金星凌日，被俄国天文学家罗蒙诺索夫发现了 金星大气，这是人类第一次知道出地球以外有大气的行星。金星凌日地球 (1 AU) 1 人类所知宇宙中唯一存在 生命的天体 2 密度最大的类地行星 3 西方人常称地球为盖亚， 这个词有“大地之母”的意 思 4 带有

10、赤道和一条经线的球 体 5 地球Earth火星(1.5AU 荧惑)1 橘红色外表是因为地表的赤铁矿（氧化 铁） 2 二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙 尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。3 卫星：火卫一、火卫二 4 火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾 石遍布，没有稳定的液态水体。5 火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠， 会随着季节消长。6 最大火山是奥林匹斯山，太阳系最高的 山。7 深邃的地堑（水手号峡谷）8 天文符号：战神玛尔斯的盾牌和长矛 火星 Mars9 三艘运作中的探测船，分别是火星奥德赛号、火星 快车号和火星侦察轨道器，地表还有很多火星车和着 陆器，包括两台火星探测漫游者：勇气号和机遇号，

11、 和最近结束任务的凤凰号。10 两个天然卫星火卫一（Phobos）与火卫二（ Deimos），视星等火卫一可达-7，火卫二可达-5，白 天可能可见。和月球一样，这两颗卫星都被火星潮汐 锁定，因此他们总是以一面对着火星11 两颗卫星是在1877年被阿萨夫霍尔发现的，以 希腊神话中的福波斯和得摩斯命名，两者皆为战神阿 瑞斯的儿子。火星 Mars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。 小行星带位于火星和木星轨道之间，距离 太阳2.3至3.3 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。 小行星带成员稀稀落落，拥有数万颗，可能

12、多达数百万颗，直径在一公里以上的小天体，总 质量不能达到地球质量的千分之一。其中谷神星 最大（主带中唯一的矮行星，意大利天文学家皮 亚齐发现）特洛依小行星的位置在木星的 L4或L5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2:3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。 外行星 1 也称为类木行星，囊括了 环绕太阳99%的已知质量。2 气体巨星（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)3 这四

13、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。木星(5.2AU 岁星) 1 太阳系中体积最大、自转最快的行星 2 公转一周约为12年，与地支相同（岁 星），古罗马人以罗马神话中的众神之 王朱比特（Jupiter）命名。 3 视星等2.94，夜空中第三亮的天体 （火星在轨道的特定点上时能短暂与木 星的亮度相比） 4 外大气层容易出现乱流和风暴,其中 最著名的风暴是“大红斑”。 5 太阳系拥有最多天然卫星的行星，木 星至少有63个卫星，其中有4个主要卫 星（伽利略发现，合称伽利略卫星）。 木卫三(太阳系最大卫星）直径甚至大 于水星。 6 万神之王朱庇特的闪电或他的神鹰 木星 J

14、upiter7 意大利天文学家伽利略最早以望远镜发现木星最亮的四颗卫星 ，并被后人称为伽利略卫星。它们环绕在离木星40190万千米的 轨道带上，由内而外依次为木卫一、木卫二、木卫三、木卫四 在1892年巴纳德以望远镜肉眼观测发现木卫五 木星的其他卫星皆透过照相观测或行星际探测器的相片发现 1979年美国旅行者一号及1995年伽利略号等飞临木星系的时候， 又发现了许多更细小的、离木星更远的天然卫星，使人类所知的 木星系卫星总数达到63个。 8 彗木相撞 1994年7月16日22日，苏梅克列维9号彗星在被木星巨大的潮 汐力撕成21个碎片并绕过近日点后，与木星迎头相撞，这是人类 史上首次直接观测到的

15、天体相撞。彗木相撞后产生相当于20亿颗 原子弹爆炸的威力，产生的闪光在地球也能拍到，腾起的蘑菇云 极为壮观，形成的尘埃云团与地球同样大小，衍生之黑斑在木星 表面存在数月之久，小型望远镜以100倍以上的倍率放大已能看到 这些黑斑。哈伯太空望远镜甚至在近一年之后还观测得到撞击的 残迹。土星（9.5AU 镇星或填星） 1美丽的环 （极薄但却很宽的环状系统，虽然 厚不到一公里，却从行星表面朝外 延伸约420000公里。主环包括数千 条狭窄的细环，主要是由冰及尘粒 构成），在地球以一般的望远镜即 可看见 2 61颗卫星，卫星中的7颗为共内 轨道，与别的卫星分享同一个轨道 ，土卫六（土星系统最大，太阳系

16、第二大）比行星中的水星还要大， 是唯一拥有明显大气层的卫星 3 我国古代认为土星约28年运行一 周天，好像每年坐镇（填）28星宿 中的一宿 4 天文学符号是代表农神萨图尔努 斯的镰刀 土星 Saturnus 5 最早被发现具有光环的行星。1610年伽利略观察到（因为望远镜成象不好，他并没有意识到这 是一个环）1655年，克里斯蒂安惠更斯观测到完整的土星环1675年，乔凡尼卡西尼确定土星环由许多较小的环组成，中间 并且有缝存在着，其中最明显的环缝在不久之后被命名为卡西尼 缝。1859年，麦克斯韦提出土星环不可能是固体的，否则将会因为不 稳定而碎裂。透过光谱学的研究，立克天文台的詹姆斯基勒在 1895年证实了麦克斯韦的理论。6 土星卫星的发现克里斯蒂安惠更斯发现了土星的卫星土卫六。不久之后，卡西尼发现了另外4颗卫星：土卫八、土卫五 、土卫三和土卫四。1789年威廉赫歇尔才再发现两颗卫星：土卫一和土卫 二。形状不规则的土卫七和土卫六有着共振，是在1848年被 英国发现的。在1899年，威廉亨利皮克林