111第二單元 神奇的太陽(yáng)系相關(guān)素材太陽(yáng)系（Solar System）就是我們現(xiàn)在所在的恒星系統(tǒng)。它是以太陽(yáng)為中心，和所有受到太陽(yáng)引力約束的天體的集合體：8顆行星、至少165顆已知的衛(wèi)星,和數(shù)以億計(jì)的太陽(yáng)系小天體。這些小天體包括小行星、柯伊伯帶的天體、彗星和星際塵埃。 廣義上，太陽(yáng)系的領(lǐng)域包括太陽(yáng)、4顆像地球的內(nèi)行星、由許多小巖石組成的小行星帶、4顆充滿氣體的巨大外行星、充滿冰凍小巖石、被稱為柯伊伯帶的第二個(gè)小天體區(qū)。在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面、太陽(yáng)圈和依然屬于假設(shè)的奧爾特云。依照至太陽(yáng)的距離，行星序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，（離太陽(yáng)較近的水星、金星、地球及火星稱為類地行星）8 顆中的7顆有天然的衛(wèi)星環(huán)繞著，這些星習(xí)慣上因?yàn)榈厍虻男l(wèi)星被稱為月球而都被視為月球。在外側(cè)的行星都有由塵埃和許多小顆粒構(gòu)成的行星環(huán)環(huán)繞著，而除了地球之外，肉眼可見的行星以五行為名，在西方則全都以希臘和羅馬神話故事中的神仙為名。 太陽(yáng)系內(nèi)天體的軌道1.概述和軌道太陽(yáng)系的主角是位居中心的太陽(yáng)，它是一顆光譜分類為G2V的主序星，擁有太陽(yáng)系內(nèi)已知質(zhì)量的99.86%，并以引力主宰著太陽(yáng)系。木星和土星，是太陽(yáng)系內(nèi)最大的兩顆行星，又占了剩余質(zhì)量的90%以上，目前仍屬于假說(shuō)的奧爾特云，還不知道會(huì)占有多少百分比的質(zhì)量。太陽(yáng)系內(nèi)主要天體的軌道，都在地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面（黃道1）的附近。行星都非?？拷S道，而彗星和柯伊伯帶天體，通常都有比較明顯的傾斜角度。由北方向下鳥瞰太陽(yáng)系，所有的行星和絕大部分的其他天體，都以逆時(shí)針（右旋）方向繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。有些例外的，像是哈雷彗星。環(huán)繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的天體都遵守開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，軌道都以太陽(yáng)為橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)，并且越靠近太陽(yáng)時(shí)的速度越快。行星的軌道接近圓形，但許多彗星、小行星和柯伊伯帶天體的軌道則是高度橢圓的。在這么遼闊的空間中，有許多方法可以表示出太陽(yáng)系中每個(gè)軌道的距離。在實(shí)際上，距離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星或環(huán)帶，與前一個(gè)的距離就會(huì)更遠(yuǎn)，而只有少數(shù)的例外。例如，金星在水星之外約0.33天文單位的距離上，而土星與木星的距離是4.3天文單位，海王星又在天王星之外10.5天文單位。曾有些關(guān)系式企圖解釋這些軌道距離變化間的交互作用。 2.形成和演化 藝術(shù)家筆下的原行星盤太陽(yáng)系的形成據(jù)信應(yīng)該是依據(jù)星云假說(shuō)，最早是在1755年由康德和1796年由拉普拉斯各自獨(dú)立提出的。這個(gè)理論認(rèn)為太陽(yáng)系是在46億年前在一個(gè)巨大的分子云的塌縮中形成的。這個(gè)星云原本有數(shù)光年的大小，并且同時(shí)誕生了數(shù)顆恒星。研究古老的隕石追溯到的元素顯示，只有超新星爆炸的心臟部分才能產(chǎn)生這些元素，所以包含太陽(yáng)的星團(tuán)必然在超新星殘骸的附近?？赡苁莵?lái)自超新星爆炸的震波使鄰近太陽(yáng)附近的星云密度增高，使得重力得以克服內(nèi)部氣體的膨脹壓力造成塌縮，因而觸發(fā)了太陽(yáng)的誕生。被認(rèn)定為原太陽(yáng)星云的地區(qū)就是日后將形成太陽(yáng)系的地區(qū)，直徑估計(jì)在7,000至20,000天文單位，而質(zhì)量?jī)H比太陽(yáng)多一點(diǎn)（多0.1至0.001太陽(yáng)質(zhì)量）。當(dāng)星云開始塌縮時(shí)，角動(dòng)量守恒定律使它的轉(zhuǎn)速加快，內(nèi)部原子相互碰撞的頻率增加。其中心區(qū)域集中了大部分的質(zhì)量，溫度也比周圍的圓盤更熱。當(dāng)重力、氣體壓力、磁場(chǎng)和自轉(zhuǎn)作用在收縮的星云上時(shí)，它開始變得扁平成為旋轉(zhuǎn)的原行星盤，而直徑大約200天文單位，并且在中心有一個(gè)熱且稠密的原恒星。對(duì)年輕的金牛T星的研究，相信質(zhì)量與預(yù)熔合階段發(fā)展的太陽(yáng)非常相似，顯示在形成階段經(jīng)常都會(huì)有原行星物質(zhì)的圓盤伴隨著。這些圓盤可以延伸至數(shù)百天文單位，并且最熱的部分可以達(dá)到數(shù)千K的高溫。一億年后，在塌縮的星云中心，壓力和密度將大到足以使原始太陽(yáng)的氫開始熱融合，這會(huì)一直增加直到流體靜力平衡，使熱能足以抵抗重力的收縮能。這時(shí)太陽(yáng)才成為一顆真正的恒星。相信經(jīng)由吸積的作用，各種各樣的行星將從云氣（太陽(yáng)星云）中剩余的氣體和塵埃中誕生：1.當(dāng)塵粒的顆粒還在環(huán)繞中心的原恒星時(shí)，行星就已經(jīng)開始成長(zhǎng)；2.然后經(jīng)由直接的接觸，聚集成1至10公里直徑的叢集；3.接著經(jīng)由碰撞形成更大的個(gè)體，成為直徑大約5公里的星子；4.在未來(lái)得數(shù)百萬(wàn)年中，經(jīng)由進(jìn)一步的碰撞以每年15厘米的的速度繼續(xù)成長(zhǎng)。在太陽(yáng)系的內(nèi)側(cè)，因?yàn)檫^(guò)度的溫暖使水和甲烷這種易揮發(fā)的分子不能凝聚，因此形成的星子相對(duì)的就比較?。▋H占有圓盤質(zhì)量的0.6%），并且主要的成分是熔點(diǎn)較高的硅酸鹽和金屬等化合物。這些石質(zhì)的天體最后就成為類地行星。再遠(yuǎn)一點(diǎn)的星子，受到木星引力的影響，不能凝聚在一起成為原行星，而成為現(xiàn)在所見到的小行星帶。在更遠(yuǎn)的距離上，在凍結(jié)線之外，易揮發(fā)的物質(zhì)也能凍結(jié)成固體，就形成了木星和土星這些巨大的氣體巨星。天王星和海王星獲得的材料較少，并且因?yàn)楹诵谋徽J(rèn)為主要是冰（氫化物），因此被稱為冰巨星。一旦年輕的太陽(yáng)開始產(chǎn)生能量，太陽(yáng)風(fēng)會(huì)將原行星盤中的物質(zhì)吹入行星際空間，從而結(jié)束行星的成長(zhǎng)。年輕的金牛座T星的恒星風(fēng)就比處于穩(wěn)定階段的較老的恒星強(qiáng)得多。根據(jù)天文學(xué)家的推測(cè)，目前的太陽(yáng)系會(huì)維持直到太陽(yáng)離開主序。由于太陽(yáng)是利用其內(nèi)部的氫作為燃料，為了能夠利用剩余的燃料，太陽(yáng)會(huì)變得越來(lái)越熱，于是燃燒的速度也越來(lái)越快。這就導(dǎo)致太陽(yáng)不斷變亮，變亮速度大約為每11億年增亮10。從現(xiàn)在起再過(guò)大約76億年，太陽(yáng)的內(nèi)核將會(huì)熱得足以使外層氫發(fā)生融合，這會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)膨脹到現(xiàn)在半徑的260倍，變?yōu)橐粋€(gè)紅巨星。此時(shí)，由于體積與表面積的擴(kuò)大，太陽(yáng)的總光度增加，但表面溫度下降，單位面積的光度變暗。隨后，太陽(yáng)的外層被逐漸拋離，最后裸露出核心成為一顆白矮星，一個(gè)極為致密的天體，只有地球的大小卻有著原來(lái)太陽(yáng)一半的質(zhì)量。最后形成暗矮星。111