今天来给大家分享一下关于太阳系和银河系的问题,以下是对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
银河系和太阳系之间的关系
银河系就是太阳系所在的星系。我们太阳系大家族就是在这个星系之中。晚上我们看到的天河,就是它的最密集部分。在银河系里有着上千亿颗各种星星,其中包括太阳及其家属在内,其次是星际星体和尘埃、星云、星团等。如果我们站在银河系外来观看的话,整个银河系就像包在“棉絮团”中合在一起的两片“铜钹”。它的四周比较扁平,中间部分隆起。在围绕太阳的空空间中,一些天体在太阳引力的作用下,以椭圆轨道围绕太阳运动。太阳和围绕它运行的天体组成了一个大家庭,叫做太阳系。太阳系的成员包括太阳和九大行星,已经确认的66颗天然卫星,已经正式编号的3000多颗小行星,众多的彗星、流星体,以及散布在行星际间的稀薄气体和尘埃空。
太阳
太阳是太阳系的中心天体,也是离我们最近的恒星。太阳系中的九大行星和其他天体围绕它运行。日地平均距离为1.496亿公里,半径为69.6万公里,是地球半径的109倍,是地球的130万倍,是地球的33万倍(占整个太阳系质量的99.86%),平均密度为1.4 g/cm3。太阳有很强的吸引力,是控制太阳系天体运动的主要动力来源。
太阳是一个热气球,表面温度约6000℃,向内部温度更高,中心温度高达1500万k,在这样的高温高压下,氢聚变为氦核的热核反应在太阳中心区域不断进行,产生巨大的能量。太阳每秒释放约4×1033尔格的能量,相当于5000万马力。只有22亿的能量辐射到我们的地球上,而地球是地球上光和热的主要来源。
太阳是银河系中的一颗普通恒星,位于猎户座旋臂上,银道面以北,距离银河系中心约2.3光年。它以每秒250公里的速度绕银河系中心旋转,公转一周大约需要2.5亿年。太阳也在自转,其周期在赤道带约25天;极地是35天左右。通过对太阳光谱的分析,我们知道太阳的化学成分和地球几乎一样,只是比例不同。太阳中最丰富的元素是氢,其次是氦、碳、氮、氧和各种金属。据估计,太阳的寿命约为100亿年,现在已经过去了约50亿年。
行星
以椭圆轨道绕太阳运行的近球形天体称为行星。太阳系有九大行星,从太阳开始依次是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。冥王星离太阳最远,轨道直径约120亿公里;天文学家认为,太阳系的边界可能比这个范围大得多。
九大行星按距太阳远近分为内行星和外行星:水星、金星、地球、火星为内行星;木星、土星、天王星、海王星和冥王星是外围行星。根据它们的质量、大小和结构特征,可以分为类地行星和木质行星。体积小、密度高、自转慢、卫星少的行星与地球相似,称为类地行星,如水星、金星、火星等。体积大密度小、自转快、卫星多的行星称为类木行星,土星、天王星、海王星、冥王星都是类木行星。
这颗行星本身并不发出可见光,而是通过反射其表面的阳光来发光。在恒星空的背景上,行星有明显的相对运动。这个运动是沿着黄道的。在九大行星中,最先为人所知的是水星、金星、火星、木星和土星。太阳系的另外三颗行星是在天文望远镜发明之后发现的。1781年,英国F.W .赫歇尔发现天王星;法国的勒·叶巍和英国的亚当斯算出了海王星的位置,1846年德国的盖尔观测到了海王星。冥王星是美国的汤博在1930年发现的。
卫星
围绕行星运行的天体叫做卫星。月亮是地球的卫星。它像一个忠诚的守护者,绕着地球转,也随着地球绕着太阳转。除了水星和金星,太阳系中还有围绕其他行星的卫星。到目前为止,包括月球在内,太阳系已经发现了66颗卫星:1颗地球,2颗火星,16颗木星,23颗土星,15颗天王星,8颗海王星,1颗冥王星。
卫星和行星一样,本身不发出可见光,而是通过反射表面的阳光发光。较大的小行星,如小行星532和小行星18,也有卫星。自20世纪50年代以来,人类已经发射了许多卫星,这些卫星被称为“人造卫星”。大部分是人造地球卫星,也有人造月球卫星和人造行星卫星。
彗星
太阳系的特殊成员。绕太阳运行或经过太阳附近的云状天体。大多数彗星在一个非常扁平的椭圆轨道上绕太阳运行。彗星的结构很复杂。一般来说,中心致密明亮的固体部分称为彗核,由一些“冰块”(冻结的水、甲烷、氨等)组成。)石头和灰尘。原子核被一种叫做彗发的云状物质包围着。核和彗形成彗头。
1970年,卫星在地球大气层外观测到两颗明亮的彗星,发现彗星头部周围有一层直径1000万公里的氢云。当彗星接近太阳时,太阳辐射压力和太阳风将彗星蒸发的气体推向与太阳相反的方向,形成了彗星尾巴。
彗星绕太阳运行的轨道一般分为三类:抛物线、双曲线、椭圆。抛物线或双曲线轨道上的彗星称为“非周期彗星”。它们一旦接近太阳,就再也不会回来了。在椭圆轨道上运行的彗星称为“周期彗星”,最短的周期超过三年;最长的可以超过1000年。现在发现的彗星有1600多颗。
小行星
小行星是太阳系中的小天体。它们大多分布在火星和木星轨道之间的小行星带。自1801年意大利天文学家皮亚齐发现第一颗小行星以来,小行星的发现只有200多年。
根据提丢斯法则,1781年3月,著名天文学家威廉·赫歇尔在英国意外发现了天王星,几乎就在法则给出的距离上,从而有力地支持了提丢斯法则,激发了人们寻找新行星的兴趣。
1801年除夕,人们沉浸在辞旧迎新的喜悦中。意大利西西里岛巴勒莫天文台台长皮亚齐(Piazi)在为编制星表进行勘测时,发现一个奇怪的天体在火星和木星之间游动。后来,他计算出它的轨道与他要寻找的行星重合,并将其命名为谷神星。因为当时测得的半径只有400多公里(经过几次重测,现在准确值略大于1000公里),无法与大行星相比,所以称之为小行星。
次年3月,德国天文爱好者奥尔勃斯发现了第二颗小行星——帕拉斯·雅典娜(pallas athena),除了体积稍小之外,它在许多方面与谷神星几乎相同。随后婚姻女神和灶神星相继被发现。在19世纪末摄影开始寻找小行星之前,已经发现了322颗小行星。此后,小行星的发现逐年增加,特别是近年来,由于探测技术和轨道计算方法的极大改进,每年发现的小行星数量达到200到300颗。据统计,到1994年底,已有5300多颗小行星被正式编号和命名。天文学家推测太阳系中大约有50万颗小行星。
按照国际惯例,新发现的小行星被赋予一个临时名称,在发现年份后加上两个拉丁字母。第一个表示发现的时间,半个月按字母顺序排列,第二个表示这期间发现的顺序,也是按字母顺序排列。新发现的小行星的轨道计算出来后,只能根据两次或两次以上不同日食的观测结果进行正式编号和永久命名。发现者有权命名小行星。国际小行星中心,位于美国史密森尼天文台,负责收集小行星的所有观测数据,并进行系统的轨道认证和编号。
最早期的小行星大多以古希腊罗马神话人物命名,后来的许多小行星也常以天文学家或城市命名。1928年,中国著名天文学家张钰哲在美国的叶克石天文台发现了第1125号小行星。他将这颗小行星命名为中国,这是中国人发现的第一颗小行星。如今,紫金山天文台已经积累了数百颗新的小行星,到1994年底,已有120多颗小行星被正式编号和命名。
历史上发现小行星数量最多的是莱因马赫,他发现了246颗小行星,其次是德国天文学家沃尔夫,他首次将摄影技术引入小行星观测,他以发现231颗小行星的记录排名第二。
小行星的直径非常小。在天文学家获得的数百个小行星半径值中,只有少数较大和较近的小行星是直接测量的,其他都是用分光光度法、红外波法和偏振法测量的。测量表明,直径超过50公里的小行星约有560颗,绝大多数小行星直径小于1公里。
至于小行星的质量,除了谷神星1号、灶神星2号和灶神星4号之外,所有小行星的质量都是根据它们的直径和假设密度计算出来的,只有数量级的概念。一般认为小行星的总质量为1000亿吨,其中谷神星约占总质量的一半。
小行星的反照率取决于它们的化学成分和表面状况。由于小行星表面各部分的反照率不同和自转,小行星的亮度呈周期性变化。根据亮度曲线,可以测出小行星的自转周期和自转轴的方位,从而推断出它们的形状。从目前已知自转状态的200多颗小行星来看,自转周期多为4-16小时,平均为11.47小时。自转轴的取向是随机分布的。直径100公里以上的小行星一般形状规则,接近球体,直径100公里以下的小行星形状多样,有的是长柱状,有的像哑铃,有的甚至像两块粘在一起的石头。
自20世纪50年代末以来,中国紫金山天文台已公布了数十条小行星光度曲线,其中一些是世界上首次公布的。由于观测质量高,被国外观测者广泛使用。
小行星的轨道都是椭圆的,其中约95%的半长直径在2.17至3.64天文单位之间。空之间的这片区域称为小行星主带,位于主带内的小行星称为“主带小行星”。
少数小行星离群索居,形成几个特殊的群体。轨道半径大于3.3天文单位的称为遥远小行星,其中最著名的是托洛阳群,其轨道半径与木星一样大。从太阳上看,有些位于木星前60°,有些位于木星后60°。前者被称为“希腊集团”,后者被称为“纯洛阳集团”。
另一个特殊的群体是短程小行星,它们的轨道近日点深入到太阳系内部,有的甚至跑到了地球的轨道上,这种小行星被称为近地小行星。根据近日点的距离和半长径的数值特征,近地小行星分为Amor型、Apollo型和Ardennes型。Amor型小行星的轨道特征是最近距离在火星轨道内-1.02 ~ 1.3天文单位,半长直径1.39 ~ 4.23天文单位,偏心率0.062 ~ 0.574,倾角2.2 ~ 52.1,小行星直径0.3 ~ 38.5公里。已经发现了70多颗这样的小行星。阿波罗小行星的轨道特征是最近距离小于1.017天文单位,半长直径大于1天文单位。因为有一段轨道与地球轨道非常接近甚至相交,所以天文学家特别关注。已经发现了100多颗这样的小行星。阿登尼斯轨道的半长直径小于1个天文单位,近距也小于1个天文单位,远距略大于1个天文单位。这样的小行星为数不多,目前只发现了10颗左右。因为它们的轨道与地球相似,周期也相似,所以比阿波罗小行星更受关注。
一些近地小行星在大行星的摄动下会与地球轨道相交,有可能与地球相撞。在过去的几十亿年里,这种事件可能确实发生过。遥感技术在地球上发现了100多个陨石坑,其中91个被认为是小行星撞击造成的。据科学家研究,1976年吉林省陨石雨的母体是火星轨道附近一颗阿波罗型小行星的碎片。最近,美国科学家提出,也是一颗坠落的阿波罗小行星导致了6500万年前恐龙的灭绝。
小行星撞击地球虽然危害很大,但概率很小。有研究表明,直径10公里的小行星每1亿年才会与地球相撞一次,地球每100万年会被更小的小行星撞击3次,但其中只有一次发生在陆地上。为了防止此类突发事件,有人正在考虑发射人造地球卫星来监视近地小行星,以便尽早发现并消灭它们。
1978年6月7日,美国天文学家麦克马洪在观测小行星大力神532时发现有一颗名为1978(532)I的卫星,这是天文学家首次发现该小行星有卫星。小行星532及其卫星的直径分别为243公里和45.6公里,彼此相距977公里。半年后,天文学家从18号隐藏星的数据中发现,它也有卫星。两个小天体的中心距离为460公里,直径分别为135公里和37公里。如果这是一颗同步卫星,这颗“月亮”在余上的角直径可达5° 24′,视面积几乎是我们月亮的120倍。后来在重新处理一些小行星过去的掩星数据时,发现一些小行星也有卫星,包括帕拉斯雅典娜2号、春神6号、海神9号、凯泽12号等。,大概有三四十个。
1980年,美国天文学家利用斑点干涉测量的新技术,证明了帕拉斯雅典娜2号中确实存在一颗卫星。但是,小行星是否有卫星的问题一直没有解决。一些持反对意见的天文学家认为,人类发射了这么多空探测器,但至今没有发现一颗小行星的卫星,所以小行星有卫星的结论缺乏观测证据。此外,小行星卫星在天体系统中属于什么级别,能否与月球或木卫一相提并论,也没有定论。
1989年发射的木星探测器伽利略号于1991年10月飞越第951颗小行星加斯帕尔,实现了天文学家接近小行星的梦想。1993年8月,“伽利略”掠过243号小行星艾达,做了许多观测记录。1994年2月,天文学家分析了伽利略号发回的数据,发现Ida附近有一颗小得多的卫星,并在英国学术周刊《自然》上发表了Ida与卫星的照片和卫星的放大图像。从那以后,伽利略号发回了更新的成像和光谱数据。天文学家据此估算Ada卫星直径为1.5公里,发现时间距离小行星仅100公里。天文学家认为,这是小行星拥有卫星的首例。
小行星虽小,但在以往的天文研究中发挥了重要作用。例如,1873年德国天文学家加勒用灶神星8号撞击太阳,1877年英国天文学家吉尔用灶神星4号撞击太阳,测定日地距离,都得到了准确的结果。在433号爱神星来袭的1930-1931年,国际天文学联合会组织了空尺度的国际联合巡天,获得了三角测量所能达到的最精确的日地距离——14958万公里。
此外,小行星还可以用来确定行星的质量。当小行星接近大行星时,大行星的摄动必然会影响其轨道,从其轨道的微小变化就可以计算出行星的实际质量。1870年,天文学家用29号埃米特塔接近木星时,测得木星质量为太阳质量的1/1047,天文学家今天仍在使用这个数值。水星、金星、土星、火星等行星的质量都是用小行星测量的,而且测量值相当准确。
为了改善和提高星表的精度,国际天文学联合会组织了十几个天文台对谷神星等10颗小行星进行了长期的监测和计算,从实际数据和已知轨道要素中获得了黄道和天赤道的准确位置。
小行星也为研究太阳系的起源和演化提供了重要线索。根据现代太阳系形成理论,太阳系是由46亿年前的一个混沌星云凝聚而成的。当初星云形成太阳系的具体过程,无法从地球和其他星球追溯。只有小行星和彗星还保留了太阳系的许多早期状态,因此被天文学家称为太阳系早期的“活化石”。
此外,小行星的研究对人类航天事业的发展、地球环境的保护和宇宙的开发都具有重要意义。尤其是近地小行星,它们既是潜在的矿产资源,也是小行星中最容易成为太空探索目标的,伽利略飞船于1991年10月29日经过951小行星加斯帕尔,从1600公里距离近距离飞行的探测器上可以清晰地看到小行星表面50米的详细特征。飞船上的近红外测绘光谱仪进行的初步测量显示,加斯帕尔的形状非常不规则,可能是从一个大矩阵中分裂出来的,是一颗金属小行星。这是航天器探测到的第一颗小行星。目前,意大利已经制定了以皮亚齐命名的近地小行星太空探索计划,准备探索Eros 433。
太阳系的新面貌
1957年10月4日,第一颗人造地球卫星成功发射,开启了人类探索太阳系的新时代。1959年,前苏联飞船绕月飞行,开始研究现代太阳系的天体表面。它拍摄了月球背面的照片,第一次向人们展示了月球的另一面。1962年12月14日,美国水手2号抵达金星附近,开启了行星近距离探索的新篇章。从此,行星探测器升天空。到目前为止,已经有30个探测器对金星进行了近距离空探测,其中一个探测器测量了水星的地形。17个探测器飞近火星;有更多的探测器来测量地球和月球。美国还发射了先锋10号和11号以及旅行者1号和2号来探索外星球。到1989年8月25日,旅行者2号已经飞到海王星附近,行星探测器已经访问了太阳系九大行星中的八个。目前已经初步了解了太阳系四颗内行星的表面情况,大量卫星的地形地貌也正在浮出水面。行星探测器向地球发回了成千上万张照片和勘测数据,为我们描绘了太阳系天体的一些新面貌。
自20世纪50年代以来,人造卫星和飞往月球的航天器开辟了观察地球的新途径。同步卫星在36000公里空的高空拍下了清晰的地球照片。最精彩的是阿波罗17号在飞向月球期间拍摄的地球照片。我看到了蓝色的大地,那里海陆分明,天空浩瀚,大地出现在天空。
过去,人们认为地球的形状是一个球或像一个橘子。通过卫星观测,发现地球是一个不规则球体。赤道以南比赤道以北高7.6米,距南极高地中心的距离比北极短15.2米。地球的形状像一个梨,梨的柄在北极。梨子的底部在南极。20世纪60年代空探测器也发现,由于太阳风的影响,地球磁场被压缩成一个类似彗星的区域(磁层)。在这个区域,有两个高能带电粒子辐射带——范艾伦带。
1969年7月21日,美国阿波罗11号飞船将首批宇航员送上月球,实现了人类登月的夙愿。宇航员使用他们带来的月球车在月球表面进行了多学科调查,收集了270多公斤的月球岩石和土壤样本。通过对这些样品的分析发现,月球岩石的化学成分与地球岩石基本相似,没有可存活的月球有机物和古代微生物的证据。在月球上,也有类似地震的月震,但月震很弱,最大的月震也只有1 ~ 2级。通过测量月球的放射性元素,我们知道月球和地球的年龄一样,都是46亿岁。
空之间的探测结果告诉我们,月球并不是唯一布满陨石坑的天体。水星、金星和火星的表面都像月球,环形山点缀着山脉和平原。火星上的奥林匹斯陨石坑是太阳系中最大的陨石坑,直径超过600公里。探测器发回的信息告诉我们,土卫六和土卫五上的环形山和月球一样多。
金星探测器为我们描述了金星的景色:金星的天空空(云)是橙色的,金星的大部分表面覆盖着一层“浮土”。金星表面温度约为460℃,气压约为地球的90倍。在金星上,既有高山又有峡谷,一条长达2000多公里的大裂缝,从南到北贯穿金星赤道,裂缝最深处约2900米。这是目前在太阳系天体上发现的最大裂缝。
空金星上闪电频繁,达到每分钟20多次,有一次持续了15分钟。土星的大气层经常充满闪电和雷声。旅行者2号记录了数千次比地球强大数万倍的闪电。
自从1877年意大利天文学家斯基帕雷利提出火星运河以来,人们就一直在关注火星上的水。1973年,美国天文学家休·古宁注意到火星赤道以南的“太阳湖”区域异常明亮,他认为那里有水。后来“维京”号飞船发现空上的水汽也比其他地方丰富。通过天文学家的研究和这一地区的雷达探测,发现在一个直径300 ~ 500公里的地带,雷达回波随季节变化,这也是水的特性。水手号还在火星表面发现了一条干涸的河床。科学家认为,虽然现在火星表面没有水,但在古代有海洋。
在太阳系行星的研究中,火山取得了很大进展。1979年3月,“旅行者1号”发现木卫一上至少有8座活火山,其中一座正以每小时1600公里的速度喷发气体和固体物质,喷发高度为480公里。后来发现欧罗巴和海卫一有活跃的火山活动。除了活火山,在太阳系固体行星表面复杂地形的形成中,火山也起着非常重要的作用。
在本世纪上半叶,除了地球磁场之外,其他星球上是否存在磁场是行星物理学研究的新课题。20多年来,大量空航天器携带磁场仪、太阳风粒子谱仪和带电粒子望远镜飞至行星附近进行近距离直接探测。现在,除了冥王星,其他八个行星都被宇宙飞船访问过。这些空飞船发回地球的数据显示,地球、木星和土星都有极强的磁场。水星的磁场比地球、木星和土星弱。金星的磁场比地球弱得多;火星上存在磁场,但是否存在固有磁场尚无定论。此外,旅行者2号还在天王星和海王星附近进行了磁场测量,结果显示这两颗行星都有磁场。行星有磁场,磁场与行星周围的运动物质相互作用可以形成一个特殊的区域——磁层。磁层中有等离子体鞘、尖端、等离子体片、辐射带和等离子体层。地球磁层内外有两条辐射带,分别由质子和电子组成。空之间飞船发回的数据显示,水星、木星、土星都有磁层;金星和火星的磁维度还不清楚;天王星和海王星也可能有磁层。
地球上有极光。其他星球上有极光吗?以前有人认为木星上会有极光,但是探测了20多年,一直没有发现。1979年,“旅行者1号”发现木星背向太阳的一面有超过3万公里的极光,这是第一次在地球以外的太阳系天体上探测到极光。
土星曾因其光环而被称为最美丽的行星。土星环是如何构成的?1980年11月,旅行者1号在飞近土星时对土星环进行了一次“面对面”的调查。原来土星的晕平面上有100 ~ 1000个大小不一的环,环中有环,很像唱片上的线。有些光环还像辫子一样缠绕在一起,千丝万缕。土星环由无数大小不同的粒子组成。
现在,土星不是唯一有光环的行星。1977年,美国、中国、印度、南非等国的天文学家在观测恒星掩星时,意外发现天王星也有晕。1979年3月,“旅行者1号”造访木星时,发现木星也有一个几千公里宽、约30公里厚的光环。1989年8月,当旅行者2号飞到海王星附近时,发现海王星也有一个光环。根据研究,太阳系九大行星中,四颗木本行星(木星、土星、天王星和海王星)都有晕结构;四大类地行星(水星、金星、地球、火星)都没有光环。冥王星离我们太远了,它是否有环还是个谜。
1979年后,飞船造访土星,发现了一些土星的新卫星。现在发现土星有23颗卫星,是太阳系最大的家族。木星有16颗卫星,是第二大家族。旅行者1号和旅行者2号穿梭于星际空之间,使太阳系的天然卫星从地面基地的33颗增加到66颗,极大地丰富了人类关于太阳系天体的知识宝库。太阳系和银河系的区别。太阳系和银河系是从属关系。太阳系是以太阳为中心,和所有受到太阳引力约束的天体的集合体。银河系是太阳系所在的星系,属于棒旋星系,包括1000到4000亿颗恒星和大量的星团、星云,还有各种类型的星际气体和星际尘埃。
太阳系和银河系的区别
银河系的直径约为10万光年,中心厚度约为1.2万光年,可见物质总质量是太阳质量的大约1400万亿倍。
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。