太阳系课件

课件69张PPT。太 阳 系 一、太阳系概况 太阳系在银河系离中心近3万光年处以太阳为中心受太阳引力支配的天体系统——太阳系 太阳系：太阳、八大行星、矮行星及其66颗卫星、小行星和彗星以及行星际间的介质等组成。 太阳是太阳系中唯一的一颗恒星，其质量占整个太阳系的 99.87 ％，能发出强烈的光和热。八大行星：太阳系直径 118 亿km，合 79 个天文单位。太阳发出的光需要 5.5 小时才能穿出太阳系。 水星金星地球火星木星土星天王星海天星冥王星矮行星：小行星带：火、木星之间；冥王星外——柯伊伯环带。太阳系中行星运转共面（黄道面）。
行星运动形式：自转和绕太阳公转。彗星八大行星的分类：（1）类地行星：水星、金星、地球、火星。特点：密度大（内部为硅酸盐，有固体外壳）、体积小、自转慢、卫星少，有固态外壳和金属核心。（2）类木行星：木星、土星、天王星、海王星。特点：体积大，密度小，卫星多，自转快，无固体外壳，有浓密的大气。（3）矮行星——冥王星：它是一个特殊的行星，既像类地，又像类木，但又都不是，它个头很小，轨道特殊，异常冰冷。 表面的温度：6000℃。二.太阳1.熊熊烈焰百亿年 直径约：1.4?106km，
是地球直径的109倍。寿命：100亿年。太阳：中等主序星期的恒星。大气中有 73 种元素。氢： 71% ；氦： 26.5% ；
氧、碳、 氮、 氖等气体： 2% ，镁、 镍、 硅、 硫、 铁、钙等： 0.4% ，其余 60 种不足 0.1% 。2.能量及来源太阳的能量主要来源：中心的核心部分聚变反应。
核心：温度1.5?107oC；压力340亿倍大气压。释放能量：26.7MeV。每秒钟有质量为 6 亿吨的氢热核聚变为 5.96 亿吨的氦，释放出相当于 400 万吨氢的能量，根据目前对太阳内部氢含量的估计，太阳至少还有 50 亿年的正常寿命。 爱因斯坦的质能关系：氢热核聚变为氦： 3.结构与成分根据物理属性分为：核心、辐射层、对流层、光球层、色球层、色球层以外是太阳的大气——日冕。（ 1）日核
太阳的中心核反应区。约占太阳半径的 20 ％，集中了太阳质量的一半。高温高压使这里的氢原子核聚变为氦。 （ 2）辐射区
范围：0.25 ~ 0.86 太阳半径，边缘温度约为 70 万k。辐射：?射线→ X 射线 →极紫外线→紫外线逐渐变为→可见光和其他形式的辐射。 （ 3）对流层 ：在辐射区外侧，太阳气体呈对流的不稳定状态，厚度大约 14 万km。
温度、压力和密度变化梯度很大，物质径向对流强烈又不均匀，可产生低频声波，将机械能通过光球传输到太阳的外层大气。 （ 4）光球层 ：厚度为500km的不透明的黄色气体薄层，温度约 5770 k（太阳的平均有效温度）。
光球层发射几乎全部可见光。
光球层上最显著的现象是太阳黑子。
在光球层有“米粒”、“超米粒”组织， “米粒”组织直径约 1000 到 2000 公里 ，寿命约十分钟；“超米粒”组织，尺度达 三万公里 左右，寿命约 20 小时。 （ 5）色球层
红色的色球层厚度约1500km。
色球层温度： 4500 k——8000 k——50000 k。
日珥——色球上玫瑰红色的舌状气体如烈火升腾，大的日珥高于日面几十万公里。
色球上有许多挺拔的针状物、彩色的谱斑、细细的网纹、冲天的日浪、耀斑。
耀斑——在色球与日冕之间有时会突然发生剧烈的爆发现象。 （ 6）日冕
太阳的最外层大气。由高温、低密度的等离子体组成。日冕温度达一二百万开。高温使气体获得克服太阳引力的动能，形成不断发射的较稳定粒子流太阳风，是造成彗星尾背向太阳的主要动力。日全食时看到的日冕 太阳风 三.类地行星（水星、金星、地球、火星） 1. 水星 水星距离太阳0.39AU。质量约为3.3?1023kg，为地球的0.055倍。
日光辐照强度比地球表面大7倍，水星大气稀薄，昼夜温差大： 427 ℃ ~ -173 ℃ 。
自转周期为58.65地球日，公转周期为0.241地球年，即88地球日。八大行星中除地球之外水星的密度最大（5.43 g/cm3） 。水星地貌酷似月球，有大小不一的环形山、辐射纹、平原、裂谷、盆地等地形。
当水星走到太阳和地球之间时，我们在太阳圆面上会看到一个小黑点穿过，这种现象称为水星凌日。水星凌日平均每世纪发生 13 次。水星 金星离地球只有0.27AU。——黄昏的“长庚星，黎明的“启明星”。 2.金星金星距太阳约1.082?108km，直径约为12103.6km，体积为地球的0.86，质量为地球的0.81。
自转周期：243个地球日，自转自东向西，与公转反向。密度： 5.24 克/立方厘米
公转周期为224.7个地球日，赤道与轨道面的夹角只有2.6o ，故季节效应不明显。
金星没有辐射带和磁场，CO2含量 97% 以上，强烈的 “ 温室效应 ” 使金星表面温度高达 465 ~485 oC ，温差很小，基本上没有昼夜、季节和地区的差别。 金星 金星表面的气压为 90 atm ，相当于地球上海洋深处 900 米 左右所受的压力。表面风速大约 2 -3 米 / 秒，随高度的增加，风速逐渐增大，在 50 -70 公里 高空，风速高达 100 米 / 秒，强烈的对流产生了频繁的闪电。在离金星表面 30 -88 公里 的空间，是一层浓密的硫酸雾。金星表面不存在任何液态水，没有任何生命形式存在的可能。金星上最高的山脉是麦克斯威尔山，高度 11270 米 ，北半球大高原长 3200 公里 ，宽 1600 公里 ，比西藏高原大的多，有一条大裂缝穿过赤道地区，是太阳系天体上发现的最大裂缝。 3.地球地球是太阳系中唯一适宜生命存在的天体。
地球内部有四个同心球层：内核、外核、地幔和地壳。
地球有丰富的水，5.1亿平方公里的表面上有70.8%的海洋。
自转周期：23小时56分4秒，即8.616?104s。
公转周期： 365.2422 天。
地球是一个三轴椭球体，赤道处略为隆起，两极略为扁平，赤道半径比极半径长 20 多公里。地球的赤道半径为6 378 137m?6.378 ?106m，地极半径为6 356 752m?6.357 ?106m。 地球的质量大约为6 ?1024kg。
平均密度： 5.515克/厘米3 太阳与地球质量比: 332946.0 离太阳平均距离：1.49597870 × 1011 米 表面温度: - 30 ～ +45 0C 表面大气压: 1.013 × 105帕斯卡 公转轨道半长径 149597870千米 公转轨道偏心率 0.0167 黄赤交角 23度27分 地球 月球 月球——地球唯一的卫星。
月球的直径3 476km，自转周期为27天7时43分11.5秒，公转周期为27天12时44分。月球的公转轨道接近圆形，轨道半径为38万km。它始终以一面朝地球。
月球表面有较平坦的暗色的“月海”，和一系列布满“月陆”的环形山。月球朝向地球的月面 月球环形山 4.火星火星轨道是地球的1.5倍，自身半径是地球的0.53倍（3389km），体积大约为地球的1/7。密度 3.934 g/cm3
自转周期：24小时37分。
公转周期为686.98地球日，其赤道与轨道面的倾角为24o，故季节效应和地球一样明显。 火星 1976年美国发射的海盗（Viking）1号和2号登上了火星。探测结果表明，火星表面的大气压0.008 atm，大气的组成是CO2 体积占95.6%，N2占2.7%，Ar占1.6%，O2占0.1% ，而水汽的含量极微。北半球夏天白昼的温度约-10?C，夜间可降到-85?C；在冬季，白昼的最高温度-85?C，夜间-125?C。火星表面 75% 是由硅酸盐，褐铁矿等铁氧化物构成的沙漠，一片橙红和棕红色的戈壁景象。
当地球和火星运行到太阳的同一侧并差不多排列在一条直线时，称为火星冲日，由于火星的椭圆轨道偏心率较大，每隔 15-17 年有一次与地球特别接近的冲，称为大冲，是观测火星的最佳时刻。 火星表面表现为两个截然不同的半球，被一个大约倾斜于赤道 30 度的大圆分开，南部半个球面崎岖不平，部满环形山，最大的直径约 1600 公里，局部地区环形山的密度与月球和水星差不多；北部半个球面相对平坦。火星最高的山峰是“奥林匹斯火山”，其底部直径约 500 公里，火山口直径 72 公里，高度约 25000 米 ，几乎是珠穆朗玛峰的三倍。最大的峡谷是“水手 9 号”发现的水手谷，绵延 5000 多公里，宽 200 公里 ，比周围地面低 6-7 公里。火星表面不存在液态水，但从发现的数千条干枯河床来看，火星从前曾经有过水。 火星表面的地形起伏 火星上的谷地 木星是太阳系中最大的行星，质量占除太阳外其余质量的35% ，为地球的318倍，太阳质量的0.1% 。体积是地球的1300倍，密度只有 l.4g／cm3。
其主要成份和太阳一样，是氢和氦。木星大气按质量氢占82%，氦占17%，此外有微量的甲烷（CH4），氨（NH3），水汽，磷化氢（PH3），锗化氢（GeH4），乙烷（C2H6），乙炔（O2H2）等。木星公转周期 ： 4332.71地球日，约12年。自转周期 ： 0.410地球日。 四.类木行星（木星、土星、天王星、海王星） 1.木星 木星 木星大气呈现红、棕、蓝、白等丰富彩色和花纹。木星表面花纹的主流是平行赤道的一系列亮带（上升的热气流）和暗带（下降的冷气流）。
最惹人注目的是中心在南纬20?的“大红斑（GreatRed spot）”，它横跨5万km，是类似于地球上飓风的大气旋 。据信这是某种形式的耗散结构。
木星的赤道半径为7.15?104km，是地球的11.2倍，极半径为6.69?104km，其外形是扁的，是很快的自转所致。 木星上的大红斑，是地球直径的三倍 木星上的阳光辐射只有地球的4％，从热量收支平衡来计算，它的等效温度应是-149?C。
木星辐射的能量是它从太阳吸收的能量的1.67倍，即木星内部有一定的能源。木星的内部在强大的引力作用下缓慢地收缩，从而释放出一些热量。引力收缩还不能“点燃”核聚变反应。所以人们说木星是一颗“失败了的恒星”。 现已发现的木星的卫星可均分为 4 组。
最内的一组4个卫星很小，其中3个是被旅行者号发现的；
外面的第二组即伽利略卫星。
上述两组卫星的轨道近于圆形，平行于木星的赤道面顺行。
再外面的第三组轨道偏心率都较大，与木星赤道面约成30?角，逆向运行。
最外面一组卫星太小了，对它们的转动几乎一无所知。 木卫一、二、三、四是木星的最大的四颗卫星（伽利略卫星），木卫一（Io）和木卫二（Europa）的大小和地球的月亮差不多；木卫三（Gansmede）和木卫四（Callisto）比水星稍大，是太阳系中最大的卫星。
木卫一是个不断喷发着岩浆的火山世界，木卫二、三、四的表面都是冰。四颗卫星的外面几乎都没有大气。
木卫二可能是太阳系中除地球外唯一有液态水的星球，在它表面的冰层下有个很深的“地下”海洋（水幔）；覆盖着整个硅酸盐的内核。 2.土星 土星离太阳的距离是9.539AU，它离太阳比木星几乎远一倍，也因高速自转（周期10.2小时）而变得有些扁。
土星的赤道长半径 6.016?104km，是地球的9倍。
公转周期 ： 10759.5地球日，29.5地球年。
体积：745个地球
质量 ： 5.7?1026kg， 为地球的95.159倍
密度 ：0.70g/cm3 ，是九大行星中最小的
故而它更应是最轻的元素氢和氦为主组成的。 土星 土星赤道面与轨道面夹角有 27?，故土星上的季节效应颇为重要。
土星内部是由分子氢和金属组成的幔（mantle）和一个硬的内核。
据估计，土星内核的平均密度有 19g／cm3，含25％的金属，75％的冰、甲烷和氨。
土星向空间散发的能量是它所接收阳光辐射的三倍，故其内部也有可观的能源。不过它的引力收缩效应比木星弱得多，其能量来自氦与氢分离而向下沉积时释放出的引力势能。 土星美丽的光环 1610年伽利略就注意到土星有许多“耳朵”；1655年惠更斯正确描绘它是与赤道共面的薄盘；17世纪意大利（天）卡西尼（G.Cassini）设想它是由大量不相连的碎细物体组成；
土星环内颗粒大小从数米到1微米，其成份是混有杂质的脏冰雪。土星环的厚度小于10m。土星有18个卫星，最大的是土卫六（Titan），比木卫三略小，但大于水星。土卫六的密度为 1.9g／cm3，其成份是冰雪与岩石掺半。旅行者1号的探测，土卫六的大气稠密，表面大气压1.5atm，温度-180?C。大气成份主要是N2（82一94%），其余部分是甲烷和氩。 3.天王星天王星是太阳系中次于木星、土星的第三大行星。它到太阳的距离19AU。天王星的成份主要是氢和氦。它的赤道半径 25 900 km，是地球直径的4倍，体积是地球的65倍，质量是地球的14.63倍。平均密度1.24g/cm3 。
公转周期是 30685地球日，折合84地球年。
自转周期17 时 14 分 24 秒( 0.71833 地球日) ，为逆向自转。
天王星几乎“横躺”在公转轨道面上，在它的一年内，太阳光轮流照在它的北极和南极上（目前是它的南极处于昼半球）。卫星数 ( 已确认的 ) 27 个天王星4.海王星海王星到太阳的距离30AU。它的赤道半径 24 750 km，是地球赤道半径的3.88倍，体积是地球的57倍，质量是地球的17.22倍。平均密度1.67g/cm3 。
自转周期 18小时12分24秒（0.658地球日），公转周期是 60190 地球日，折合164.8地球年。
卫星数 ：13 ( 已确认的 )
海王星的色调偏绿，其大气主要成份氢、氦，尚含有较多的甲烷。海王星的大气不像天王星那样平静，旅行者2号在它的南纬22度处观察到一个“大黑斑”，这是和木星大红斑一类的持久气旋。海王星 已发现海王星有13颗卫星，1989年8月24日旅行者2飞临海王星时，对海卫一（Triton）进行了较详细的考察，确定了它的半径为1360 km，小于月亮，但它的质量却等于1.9个月亮。海卫一密度较大，其成份应包含相当多的金属和硅酸盐。海卫一具有极稀薄的N2大气，南北极覆盖着固态氮和甲烷的极冠，那里的温度只有37K。海卫一的表面呈现出许多火山活动的遗迹，加之它的成份与附近星体如此不同，人们怀疑它是位“异乡来客”。海卫一的奇特轨道似乎也说明这一点：其轨道面相对主星赤道面的倾角达28? ，却与土星绕日的轨道共面；此外，它绕主星的旋转是逆行的。 冥王星是太阳系最外的行星，它很奇特，2006年确定为太阳系的二级行星——矮行星。冥王星到太阳的距离39.4AU。它的赤道半径 1500 km，体积是地球的0.009倍，质量是地球的0.0026倍。平均密度1.1g/cm3 。
自转周期 6.3872地球日，公转周期是 90800 地球日，折合248地球年。
卫星数 ( 已确认的 ) 3 五.矮行星（冥王星） 冥王星 1766年德国天文学家提丢斯（J.Titius）偶然发现一个数列：(n+4)/10，将n=0,3,6,12,……代入，可相当准确地给出当时已知行星的轨道半径。那时天王星尚未发现，提丢斯──波得定则对土星以内的所有行星（包括地球）的位置都描述得很成功，只是在 2.8AU处有个空档。1781年英国天文学家赫歇尔根据公式推算发现了天王星，天王星的发现进一步证实这公式有效，更激发了人们在火星和木星之间寻找这颗“缺失”行星的热情。 六.小行星带 1.提丢斯──波得定则1801年，意大利的皮亚齐（G.Plazzi）在例行的天文观测中偶然发现在2.77 AU处有个小天体，即把它命名为谷神星（Ceres）。其实它的半径只有500 km，算不得是颗行星。1802年德国天文学家奥伯斯（H.Olbere）在同一区域内又发现另一小行星，随后命名为智神星（Pallas）。尔后数年，又有人发现另外两颗小行星——婚神星（Juno）和灶神星（Vesta）。2.小行星带的发现 现在拍摄下来的小行星有50多万。大部分小行星在火星和木星之间，到太阳的平均距离是2.8AU，其中半数的轨道在此数2.8?0.25AU的范围内。
轨道与地球轨道相交的小行星，统称阿波罗小行星。轨道已查明的阿波罗小行星有28个，它们都很小（0.4-8km）。估计阿波罗小行星的总数约1300。与地球相撞的概率是25万年中有一次。
近来天文界则认为，太阳与木星的引力平衡带是形成小行星带的主要原因。在这个引力平衡带中，任何大块的星体都会被太阳和木星的引力扯碎。 1.彗星概况 七.彗星 1687年牛顿提出，彗星是和其它天体（行星）一样在绕日轨道上运行的天体，它们遵从同样的天体力学定律。哈雷（E.Halley）注意到，1682年出现的彗星与1607和1531年的管星极其相似，认为它们是同一天体，每76年出现一次，并预言它将在1758年再次来临。
彗星与行星的重大区别之一，是它们轨道的偏心率很大，即近日点和远日点的距离相差甚远。 彗 星 哈雷彗星 彗星分为短周期和长周期两类。
短周期彗星的扁椭圆轨道完全处在太阳系中，周期小于 200地球年。现已知的这类彗星约 100个。其中最典型的就是哈雷彗星，其近日点在0.587 AU处（金星以里），远日点差不多在海王星轨道处，轨道偏心率达0.9672。
大多数短周期彗星是顺行的，但约有1/20是逆行的，哈雷彗星即属此例，其轨道面倾角为162.2?。
长周期彗星的轨道延伸到冥王星以外很远的地方，很难说它们的轨道是椭圆还是抛物线。2.彗星的成分与结构 彗星的质量极小，其形状和大小随它们相对于太阳的位置显著地变化。
彗星的结构主要由彗核（nucleus），彗发（coma）和彗尾（tail）三部分组成。
1950年F.Whipple提出彗星的“脏雪球”理论，认为彗核由一些易挥发物质（如水、CO2、HCN、甲醛、甲烷、氨等）的冰组成，其中混杂着一些硅酸盐尘埃和岩石碎块。1986年2月当哈雷彗星再次到达近日点时，苏联发射的一对“金星一哈雷彗星（Vega）”飞行器在离彗核仅八、九千米处穿过它。探测的结果都肯定了脏雪球理论。彗星的结构 彗发体积的80 %是水汽，其密度只有地球海平面上空气密度的 3?10-12，。彗发中除水外，最多的成分是 CO2。哈雷探测器还在离彗核 106km处探测到 CO+、CH+、C+、H2O+、H+、C2+、OH+、H3O+ 等离子和 OH、C2、C3、CN、NH、NH2等自由基，这些无疑是阳光光化学作用的产物。
彗尾有两个，第一个永远沿着背离太阳的方向，随着到太阳的距离而消长。这种彗尾由高激发态的气体离子组成，发着荧光。第二个彗尾的指向稍落后于前者，它弥散暗淡，由自身不发光的尘埃组成，只反射阳光。 3.彗星的运行周期与来源 彗星的周期是不太准的，例如哈雷彗星每次总迟到4.1地球日，也有的彗星提前到来。这是由于彗星每次通过近日点时，会有大量物质蒸发后被剥离，可以看到，一些彗星周期性地来临时，一次比一次暗淡，甚至突然消失。
短周期的彗星寿命一般只有几千年；短周期彗星是长周期彗星与太阳系内的天体（特别是质量最大的木星）遭遇时转化而来的。 长周期彗星的远日点多在5?104AU处，故1950年荷兰天文学家奥尔特（J.Oort）假设，在这个距离上聚集了一个由脏雪球组成的永久云层（后称“奥尔特云”）。由于奥尔特云的半径已达离太阳系最近恒星的间隔的1/10 ，毗邻恒星引力的摄动作用会偶尔触及其中个别“脏雪球”的轨道，把它们抛掷到太阳系内部来，形成长周期彗星。 奥尔特（J.Oort）假设 4. 彗星撞地球与生物大灭绝 1983年美国古生物学家D.Raup和J.Sepkkdki对地球上2.5?108年以来古生物资料进行统计分析后发现，在这段时间里至少发生过7次周期性的大规模物种灭绝事件。绝灭率最高的一次在白垩纪末，物种灭绝达70%，恐龙从此在地球上消失了。事件发生的周期是2.6?107年，每次延续2?106年。因此，L.W.Alvarez等人 1980年在全球范围内发现了两层富铱的地质沉积物，其沉积年代与两次物种灭绝事件重合。此外，陨石坑形成的统计数据也表明有大体上一致的周期性。 当前较有诱惑力的一种解释是太阳有颗伴星，它与太阳互绕的周期是2.6?107年。每当这伴星经过近日点时，必穿过奥尔特云，使其中一小部分星体脱离原来的轨道而进入太阳系，有的与地球相撞，形成陨石雨，使地球上尘埃蔽日，形成类似“核冬天”的灾难，地壳中铱的丰度比宇宙中小得多，陨石雨将相对来说富铱的物质带给地球，这便是富铱沉积层的来源，这位假设的太阳伴侣被命名为Nemesis，她是希腊神话中专司因果报应的女神。 “报应女神”假说 2008年4月10日，西班牙科学家发现太阳系外最小的行星。
　　这颗迄今太阳系外探测到的最小行星是GJ 436c， 它的质量是地球的5倍。其表面主要由岩石构成，半径略大于地球半径的一半，它环绕距离地球30光年狮子星座中的一颗小型红矮恒星GJ 436运行。
据悉，研究人员是在分析环绕恒星GJ 436的另一颗较大行星变形轨道时发现了GJ 436c的存在，这种分析方法早在100多年前探测海王星时使用过。
GJ 436是一颗并不比地球大多少的恒星，它与GJ 436c的运行轨道非常接近，因此不适宜生命体存在。