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1、第三章、太阳系,3.1 太阳系概况 1、太阳：太阳系中心天体，是太阳系光和能量的来源，其质量占总质量的 99.865 %。 2、行星和卫星： 太阳系的主要成员水 金 地 火 木 土 天 海 冥 ？ 卫星： 1 2 63 35 27 11 3 （2005初） 环带： 有 有 有 有 139矮行星：冥、谷、齐娜 3、小天体：小行星、彗星、流星、陨星。,一亿分之一的比例：直径 距离太阳 ：14m水星 ： 5cm（0.6km ）金星 ：12cm（1.1km ）地球 ：13cm（1.5km）火星 ： 7cm（2.3km ）木星 ：140cm（7.8km ）土星 ：120cm（14km ） 天王星 ：52
2、cm（29km ） 海王星 ：49cm（45km ） 冥王星 ：2.6cm（59km ）,行星 轨道半长径 a(AU) 水 星 0.3871 金 星 0.7233 地 球 1.0000 火 星 1.5237 木 星 5.2027 土 星 9.5555 天王星 19.1911 海王星 30.1090,为什么把冥王星除名？,冥王星 失去行星地位,在2006年8月24日召开的国际天文学联合会上，400多名天文学家以投票表决的方式，将冥王星“淘汰”出了行星行列，降级为“矮行星”； 按照新的定义，不但谷神星和“齐娜”没能成为行星，就连冥王星也失去了行星的资格，因为它没能清除它轨道附近的天体冥王星和海王星
3、的轨道存在交叉。冥王星转而被归为“矮行星” 。至此，冥王星失去了70多年的行星资格。太阳系又恢复到了8颗行星的状态。,冥王星（Pluto）,1930年发现 一直视为第九行星 周期 248 年,美国国家航空和航天局发布的2006年2月22日拍摄的冥王星（左上）、卡戎星（左下）及冥王星两颗卫星的照片,1930年，人们发现了“柯伊伯带”。所谓“柯伊伯带”，是海王星外的一大堆小星群，冥王星正是位于这星群之中。人们 怀疑，比地球月亮还要小的冥王星，会否只是小星群中的老大？,“较正确”的太阳系知识,太阳系由内围四个较像地球的较小行星，和外围四个较像木星的庞大行星组成，两组行星间有一条小行星带，而海王星之外
4、，还有一组叫柯伊伯带的小星群，及彗星的故乡奥尔特云。太阳系由八个行星及卫星 、一些“矮行星”及“小天体”）组成。 “八个行星”水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星“矮行星”首批成员有谷神星、冥王星和齐娜（暂时命名为）2003 UN313三个天体 “ 小天体” 其它环绕太阳运行的天体,满足三判据的天体定义为“行星”一、绕日运行二、近似球体三、轨道清空,满足三判据之二定义为 “矮行星”一、绕日运行二、近似球体,仅满足三判据之一即 绕日运行 的天体均分类为“太阳系小天体”,3.2 、 行 星,一、分类： 类地行星 石质行星 ：水 金 地 火体积小、密度大、中心有铁镍核、金属含量高、自转
5、慢、卫星少。 巨行星 气态巨星：木 土 天 海 体积大、密度小、主要由H 、He组成、无固体表面的流体行星、自转快、卫星多。,二、行星的自转与公转,自转周期 公转周期 一昼夜 水星： 58.646 天 88 天 176天 金星： 243天（逆） 225天 118天 地球： 24h 365.256天 火星： 24h41m 687天 木星： 9h50m30s （赤道处） 11.862年 土星： 10h14m 29.457年 天王星： 15h36m 84年 海王星： 17h50m 164.8年 冥王星： 6.3867天 248年,三、行星的环带,1、光环的组成：由无数大小不等 的冰块、岩石块、尘埃颗
6、粒组成。 2、光环的运动：为保持稳定，沿行星本身的赤道面高速旋转，否则会被行星的巨大引力拉过去。 3、共性：1、洛希极限内；2、赤道面附近；3、总质量远小于行星及大卫星的质量；4、由分离的质点组成。木星：既薄又暗、由尘埃及大小不等的石块组成。土星： 成千上万条像密纹唱片一样，由碎冰块、石块、尘埃颗粒组成。天王星：有11条光环、间隔很大、由石块、尘埃、冰块组成。海王星：有5条光环、有的完整、有的残缺。,水星保护神 墨丘利,水星的表面,水手10号拍摄的水星照片,新发现的水星表面由于致冷和收缩形成的皱纹区(Scarp),此皱纹约几百公里长,3公里高.(注意到图的右上角还有一个大的皱纹区),水星表面的
7、主要热盆地横跨1400公里,这些热盆地被一系列同心圆的山环绕着,金星象征 维纳斯,麦哲伦宇宙飞船探测金星，（a）金星表面（b）8km高的火山正在休眠 （c）流动的熔岩正穿越断裂地区,金星,地球象征 该亚,在月球上拍摄的地球照片.,地球大气从对流层（Tropopause）、平流层（Stratosphere）、臭氧层（Ozone layer）、中间层（Mesosphere）到电离层顶(Ionosphere) 的温度、压力随地球高度的变化 （ A.T. fig.7.2）,火星战神 玛尔斯,火星的图象 a.1991年地面望远镜拍摄 b. 1997年哈勃望远镜拍摄 c.1976年海盗宇宙飞船拍摄,火火,
8、火,火星的图象,右下脚图是“火星探路者”拍照的近火星表面照片,可见火星表面岩石遍布.,火星上的著名的奥林匹斯大火山,火星表面有大量的氧化铁物质，呈现出“赤地千里”的景色,火星上大峡谷里的雾- 海盗飞船拍摄,火星上大峡谷里的雾- 海盗飞船拍摄,火星上的河床遗迹与红河（b）比较,1984年在南极洲发现的ALH84001火星陨石,在地球上发现的Murchison 火星陨石的局部放大图像,火星陨石上有原始生命的微化石,木星众星之王 朱庇特,木星 a.地面望远镜拍摄 b.哈勃望远镜拍摄,航海者1号拍摄的木星大红斑-含有红磷化合物的特大气旋,航海者1号探测出木星是一颗浓密大气下的液态氢的“海洋”,1979
9、年“旅行者1号”发现木星有光环,土星第二代 天神克洛诺斯,1994 年12月哈勃空间望远镜拍摄到的土星上赤道区域正发生风暴，插图表示在北极区早些时候发生过风暴。,土星光环由碎冰块、岩石块、尘埃等组成,天王星 统治整个宇宙 的天神乌剌诺斯,天王星和它的光环-躺着自旋，是逆转，旅行者2号探测出很厚的大气层 a. 天卫一 b.c 天卫五,天王星 （可见有光环）和它的一个卫星（共有17颗卫星）,同志,海王星统治大海的 神涅普顿,海王星有8颗卫星，有5道光环，浓厚的大气，有磁场,“旅行者2号”拍到的海王星的暗斑-大风暴,海王星的光环,神话中阴森森 的冥王普鲁托,矮行星：柯伊伯带的小星群,冥王星（Plut
10、o）和它的卫星1930年发现一直视为第九行星周期 248 年,谷神星（Ceres） 1801年发现的第一个小行星直径 952 km距日 2.9 AU周期 4.6 年,2003 UB 3132005年发现者声称是 第十行星 命名:齐娜星（Xena）直径 2400100 km 近日距 38AU 远日距 97AU周期 560年,3.3、行星的轨道运动 一、行星的运动规律： （开普勒定律）,1、椭圆定律：行星绕太阳运动的轨道为椭圆，太阳位于一个焦点上。 2、面积定律：行星的向径在单位时间扫过的面积相等。 3、调合定律：行星公转周期的平方，与轨道半长径的立方成正比。（A3T2C）严格推导为：A3T2 G
11、（M1M2）42,二、开普勒定律的运用,1、准确测定行星距离：若取 a=1AU, T=365.2564日（1恒星年）a 3/ T 2=a 3 地/ T 2 地 = 1 （AU/年） 天文单位（日地距离）：1AU = 1.495978701011 m通过行星会合周期的测定求T，即可知a。2、求天体的质量：a 3/ T 2 = G（M1+M2）/ 42M 1,、 M2是两个互相绕转的天体质量，当M1远远大于M 2时，有：M1 =42a3 /G T2,三、行星的轨道要素,在空间完全确定绕转体的运动状况，需要几个独立的量。1、轨道半长径：a （大小） 焦点到椭圆中心的距离 2、偏心率：eca （a 2
12、 b2）1/2a （形状） e=1 抛； e=0 圆； e1 双曲； e1 椭圆 3、轨道倾角： i （空间位置） 行星轨道面与黄道面的夹角。 4、升交点黄径： 升交点到春分点的角距。 5、近日点角距： （长轴方向） 升交点到近日点的角距。 6、近日点时刻：近日距：a（1 - e） 远日距：a（1 + e）,表5.3 八颗行星的轨道要素,行星 轨道半长径 偏心率 倾角 公转周期 会合周期 轨道运动a(AU) (日) (日) 平均速度（km/s） 水 星 0.3871 0.2056 7.0 87.97 115.88 47.87 金 星 0.7233 0.0068 3.4 224.70 583.9
13、2 35.02 地 球 1.0000 0.0167 0 365.27 - 29.79 火 星 1.5237 0.0934 1.9 686.98 779.93 24.13 木 星 5.2027 0.0483 1.3 4332.71 398.88 13.06 土 星 9.5555 0.0560 2.5 10759.50 378.09 9.66 天王星 19.1911 0.0461 0.8 30685.00 369.66 6.80 海王星 30.1090 0.0097 1.8 60190.00 367.49 5.44 冥王星 39.5289 0.2482 17.1 90800.00 366.73 4.74,四、行星的距离分布,提丢斯-波得定则：(1766、德） （经验公式）水 金 地 火 木 土 数列 0 3 6 12 24 48 96+4 （ 4 7 10 16 28 52 100 ）10以上数值为行星到太阳的距离（以1AU为单位；1AU =1亿5千万公里-日地距离）1781 柏林天文台台长波得把以上内容总结为一个经验公式：a N 0.40.32N-2 式中：N为序号；N水 ； N5为空缺。,
