太陽系!

太陽系(Solar System)是以太陽為中心，和所有受到太陽引力約束的天體的集合體:九顆行星、至少165顆已知的衛(wèi)星、2顆已經(jīng)辨認(rèn)出來的矮行星，和數(shù)以億計的太陽系小天體。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，太陽系的領(lǐng)域包括太陽、4顆像地球的內(nèi)行星、由許多小巖石組成的小行星帶、5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小天體區(qū)。在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面、太陽圈和依然屬于假設(shè)的奧爾特云。

依照至太陽的距離，行星序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星，9顆中的7顆有天然的衛(wèi)星環(huán)繞著，這些星習(xí)慣上因為地球的衛(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。2顆矮行星是:谷神星，小行星帶內(nèi)最大的天體;和屬于黃道離散天體的鬩神星。

[編輯本段]概述和軌道

太陽系內(nèi)天體的軌道

太陽系的主角是位居中心的太陽，它是一顆光譜分類為G2V的主序星，擁有太陽系內(nèi)已知質(zhì)量的99.86%，并以引力主宰著太陽系。木星和土星，是太陽系內(nèi)最大的兩顆行星，又占了剩余質(zhì)量的90%以上，目前仍屬于假說的奧爾特云，還不知道會占有多少百分比的質(zhì)量。

太陽系內(nèi)主要天體的軌道，都在地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面(黃道)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系，所有的行星和絕大部分的其他天體，都以逆時針(右旋)方向繞著太陽公轉(zhuǎn)。有些例外的，像是哈雷彗星。

環(huán)繞著太陽運(yùn)動的天體都遵守開普勒行星運(yùn)動定律，軌道都以太陽為橢圓的一個焦點，并且越靠近太陽時的速度越快。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系中每個軌道的距離。在實際上，距離太陽越遠(yuǎn)的行星或環(huán)帶，與前一個的距離就會更遠(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，但這樣的理論從未獲得證實。

[編輯本段]形成和演化

藝術(shù)家筆下的原行星盤

太陽系的形成據(jù)信應(yīng)該是依據(jù)星云假說，最早是在1755年由康德和1796年由拉普拉斯各自獨立提出的。這個理論認(rèn)為太陽系是在46億年前在一個巨大的分子云的塌縮中形成的。這個星云原本有數(shù)光年的大小，并且同時誕生了數(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，所以包含太陽的星團(tuán)必然在超新星殘骸的附近。可能是來自超新星爆炸的震波使鄰近太陽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)了太陽的誕生。

被認(rèn)定為原太陽星云的地區(qū)就是日后將形成太陽系的地區(qū)，直徑估計在7,000至20,000天文單位，而質(zhì)量僅比太陽多一點(多0.1至0.001太陽質(zhì)量)。當(dāng)星云開始塌縮時，角動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、磁場和自轉(zhuǎn)作用在收縮的星云上時，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，并且在中心有一個熱且稠密的原恒星。

對年輕的金牛T星的研究，相信質(zhì)量與預(yù)熔合階段發(fā)展的太陽非常相似，顯示在形成階段經(jīng)常都會有原行星物質(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的氫開始熱融合，這會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。這時太陽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，行星就已經(jīng)開始成長;

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體，成為直徑大約5公里的星子;

4.在未來得數(shù)百萬年中，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。

在太陽系的內(nèi)側(cè)，因為過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的就比較小(僅占有圓盤質(zhì)量的0.6%)，并且主要的成分是熔點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，并且因為核心被認(rèn)為主要是冰(氫化物)，因此被稱為冰巨星。

一旦年輕的太陽開始產(chǎn)生能量，太陽風(fēng)會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。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，目前的太陽系會維持直到太陽離開主序。由于太陽是利用其內(nèi)部的氫作為燃料，為了能夠利用剩余的燃料，太陽會變得越來越熱，于是燃燒的速度也越來越快。這就導(dǎo)致太陽不斷變亮，變亮速度大約為每11億年增亮10%。

從現(xiàn)在起再過大約76億年，太陽的內(nèi)核將會熱得足以使外層氫發(fā)生融合，這會導(dǎo)致太陽膨脹到現(xiàn)在半徑的260倍，變?yōu)橐粋€紅巨星。此時，由于體積與表面積的擴(kuò)大，太陽的總光度增加，但表面溫度下降，單位面積的光度變暗。

隨后，太陽的外層被逐漸拋離，最后裸露出核心成為一顆白矮星，一個極為致密的天體，只有地球的大小卻有著原來太陽一半的質(zhì)量。

[編輯本段]結(jié)構(gòu)和組成

太陽系是由受太陽引力約束的天體組成的系統(tǒng)是宇宙中的一個小天體系統(tǒng)，

太陽系的結(jié)構(gòu)可以大概地分為五部分:

1.太陽(Sun)

太陽是太陽系的母星，也是最主要和最重要的成員。它有足夠的質(zhì)量讓內(nèi)部的壓力與密度足以抑制和承受核融合產(chǎn)生的巨大能量，并以輻射的型式，例如可見光，讓能量穩(wěn)定的進(jìn)入太空。太陽在赫羅圖上的位置

太陽在分類上是一顆中等大小的黃矮星，不過這樣的名稱很容易讓人誤會，其實在我們的星系中，太陽是相當(dāng)大與明亮的。恒星是依據(jù)赫羅圖的表面溫度與亮度對應(yīng)關(guān)系來分類的。通常，溫度高的恒星也會比較明亮，而遵循此一規(guī)律的恒星都會位在所謂的主序帶上，太陽就在這個帶子的中央。但是，但是比太陽大且亮的星并不多，而比較暗淡和低溫的恒星則很多。

太陽在恒星演化的階段正處于壯年期，尚未用盡在核心進(jìn)行核融合的氫。太陽的亮度仍會與日俱增，早期的亮度只是現(xiàn)在的75%。

計算太陽內(nèi)部氫與氦的比例，認(rèn)為太陽已經(jīng)完成生命周期的一半，在大約50億年后，太陽將離開主序帶，并變得更大與更加明亮，但表面溫度卻降低的紅巨星，屆時它的亮度將是目前的數(shù)千倍。

太陽是在宇宙演化后期才誕生的第一星族恒星，它比第二星族的恒星擁有更多的比氫和氦重的金屬(這是天文學(xué)的說法:原子序數(shù)大于氦的都是金屬。)。比氫和氦重的元素是在恒星的核心形成的，必須經(jīng)由超新星爆炸才能釋入宇宙的空間內(nèi)。換言之，第一代恒星死亡之后宇宙中才有這些重元素。最老的恒星只有少量的金屬，后來誕生的才有較多的金屬。高金屬含量被認(rèn)為是太陽能發(fā)展出行星系統(tǒng)的關(guān)鍵，因為行星是由累積的金屬物質(zhì)形成的。

行星際物質(zhì)

除了光，太陽也不斷的放射出電子流(等離子)，也就是所謂的太陽風(fēng)。這條微粒子流的速度為每小時150萬公里，在太陽系內(nèi)創(chuàng)造出稀薄的大氣層(太陽圈)，范圍至少達(dá)到100天文單位(日球?qū)禹?，也就是我們所認(rèn)知的行星際物質(zhì)。 太陽的黑子周期(11年)和頻繁的閃焰、日冕物質(zhì)拋射在太陽圈內(nèi)造成的干擾，產(chǎn)生了太空氣候。伴隨太陽自轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動的磁場在行星際物質(zhì)中所產(chǎn)生的太陽圈電流片，是太陽系內(nèi)最大的結(jié)構(gòu)。

地球的磁場從與太陽風(fēng)的互動中保護(hù)著地球大氣層。水星和金星則沒有磁場，太陽風(fēng)使它們的大氣層逐漸流失至太空中。 太陽風(fēng)和地球磁場交互作用產(chǎn)生的極光，可以在接近地球的磁極(如南極與北極)的附近看見。

宇宙線是來自太陽系外的，太陽圈屏障著太陽系，行星的磁場也為行星自身提供了一些保護(hù)。宇宙線在星際物質(zhì)內(nèi)的密度和太陽磁場周期的強(qiáng)度變動有關(guān)，因此宇宙線在太陽系內(nèi)的變動幅度究竟是多少，仍然是未知的。

行星際物質(zhì)至少在在兩個盤狀區(qū)域內(nèi)聚集成宇宙塵。第一個區(qū)域是黃道塵云，位于內(nèi)太陽系，并且是黃道光的起因。它們可能是小行星帶內(nèi)的天體和行星相互撞擊所產(chǎn)生的。第二個區(qū)域大約伸展在10-40天文單位的范圍內(nèi)，可能是柯伊伯帶內(nèi)的天體在相似的互相撞擊下產(chǎn)生的。



2.內(nèi)太陽系

內(nèi)太陽系在傳統(tǒng)上是類地行星和小行星帶區(qū)域的名稱，主要是由硅酸鹽和金屬組成的。這個區(qū)域擠在靠近太陽的范圍內(nèi)，半徑還比木星與土星之間的距離還短。

內(nèi)行星所有的內(nèi)行星

四顆內(nèi)行星或是類地行星的特點是高密度、由巖石構(gòu)成、只有少量或沒有衛(wèi)星，也沒有環(huán)系統(tǒng)。它們由高熔點的礦物，像是硅酸鹽類的礦物，組成表面固體的地殼和半流質(zhì)的地幔，以及由鐵、鎳構(gòu)成的金屬核心所組成。四顆中的三顆(金星、地球、和火星)有實質(zhì)的大氣層，全部都有撞擊坑和地質(zhì)構(gòu)造的表面特征(地塹和火山等)。內(nèi)行星容易和比地球更接近太陽的內(nèi)側(cè)行星(水星和金星)混淆。行星運(yùn)行在一個平面，朝著一個方向

水星

水星(Mercury)(0.4 天文單位)是最靠近太陽，也是最小的行星(0.055地球質(zhì)量)。它沒有天然的衛(wèi)星，僅知的地質(zhì)特征除了撞擊坑外，只有大概是在早期歷史與收縮期間產(chǎn)生的皺折山脊。 水星，包括被太陽風(fēng)轟擊出的氣體原子，只有微不足道的大氣。目前尚無法解釋相對來說相當(dāng)巨大的鐵質(zhì)核心和薄薄的地幔。假說包括巨大的沖擊剝離了它的外殼，還有年輕時期的太陽能抑制了外殼的增長。

金星

金星 (Venus)(0.7 天文單位)的體積尺寸與地球相似(0.86地球質(zhì)量)，也和地球一樣有厚厚的硅酸鹽地幔包圍著核心，還有濃厚的大氣層和內(nèi)部地質(zhì)活動的證據(jù)。但是，它的大氣密度比地球高90倍而且非常干燥，也沒有天然的衛(wèi)星。它是顆炙熱的行星，表面的溫度超過400°C，很可能是大氣層中有大量的溫室氣體造成的。沒有明確的證據(jù)顯示金星的地質(zhì)活動仍在進(jìn)行中，但是沒有磁場保護(hù)的大氣應(yīng)該會被耗盡，因此認(rèn)為金星的大氣是經(jīng)由火山的爆發(fā)獲得補(bǔ)充。

地球

地球(Earth)(1 天文單位)是內(nèi)行星中最大且密度最高的，也是唯一地質(zhì)活動仍在持續(xù)進(jìn)行中并擁有生命的行星。它也擁有類地行星中獨一無二的水圈和被觀察到的板塊結(jié)構(gòu)。地球的大氣也于其他的行星完全不同，被存活在這兒的生物改造成含有21%的自由氧氣。它只有一顆衛(wèi)星，即月球;月球也是類地行星中唯一的大衛(wèi)星。地球公轉(zhuǎn)(太陽)一圈約365天，自轉(zhuǎn)一圈約1天。(太陽并不是總是直射赤道，因為地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)時，稍稍有些傾斜。)

火星

火星(Mars)(1.5 天文單位)比地球和金星小(0.17地球質(zhì)量)，只有以二氧化碳為主的稀薄大氣，它的表面，例如奧林匹斯山有密集與巨大的火山，水手號峽谷有深邃的地塹，顯示不久前仍有劇烈的地質(zhì)活動。火星有兩顆天然的小衛(wèi)星，戴摩斯和福伯斯，可能是被捕獲的小行星。

小行星帶

小行星的主帶和特洛伊小行星 小行星是太陽系小天體中最主要的成員，主要由巖石與不易揮發(fā)的物質(zhì)組成。

主要的小行星帶位于火星和木星軌道之間，距離太陽2.3至3.3 天文單位，它們被認(rèn)為是在太陽系形成的過程中，受到木星引力擾動而未能聚合的殘余物質(zhì)。

小行星的尺度從大至數(shù)百公里、小至微米的都有。除了最大的谷神星之外，所有的小行星都被歸類為太陽系小天體，但是有幾顆小行星，像是灶神星、健神星，如果能被證實已經(jīng)達(dá)到流體靜力平衡的狀態(tài)，可能會被重分類為矮行星。

小行星帶擁有數(shù)萬顆，可能多達(dá)數(shù)百萬顆，直徑在一公里以上的小天體。盡管如此，小行星帶的總質(zhì)量仍然不可能達(dá)到地球質(zhì)量的千分之一。小行星主帶的成員依然是稀稀落落的，所以至今還沒有太空船在穿越時發(fā)生意外。

直徑在10至10-4 米的小天體稱為流星體。

谷神星

谷神星 (Ceres)(2.77 天文單位)是主帶中最大的天體，也是主帶中唯一的矮行星。它的直徑接近1000公里，因此自身的引力已足以使它成為球體。它在19世紀(jì)初被發(fā)現(xiàn)時，被認(rèn)為是一顆行星，在1850年代因為有更多的小天體被發(fā)現(xiàn)才重新分類為小行星;在2006年，又再度重分類為矮行星。

小行星族

在主帶中的小行星可以依據(jù)軌道元素劃分成幾個小行星群和小行星族。小行星衛(wèi)星是圍繞著較大的小行星運(yùn)轉(zhuǎn)的小天體，它們的認(rèn)定不如繞著行星的衛(wèi)星那樣明確，因為有些衛(wèi)星幾乎和被繞的母體一樣大。

在主帶中也有彗星，它們可能是地球上水的主要來源。

特洛依小行星的位置在木星的 L4或L5點(在行星軌道前方和后方的不穩(wěn)定引力平衡點)，不過"特洛依"這個名稱也被用在其他行星或衛(wèi)星軌道上位于拉格朗日點上的小天體。 希耳達(dá)族是軌道周期與木星2:3共振的小行星族，當(dāng)木星繞太陽公轉(zhuǎn)二圈時，這群小行星會繞太陽公轉(zhuǎn)三圈。

內(nèi)太陽系也包含許多“淘氣”的小行星與塵粒，其中有許多都會穿越內(nèi)行星的軌道。

3.中太陽系

太陽系的中部地區(qū)是氣體巨星和它們有如行星大小尺度衛(wèi)星的家，許多短周期彗星，包括半人馬群也在這個區(qū)域內(nèi)。此區(qū)沒有傳統(tǒng)的名稱，偶爾也會被歸入"外太陽系"，雖然外太陽系通常是指海王星以外的區(qū)域。在這一區(qū)域的固體，主要的成分是"冰"(水、氨和甲烷)，不同于以巖石為主的內(nèi)太陽系。

外行星

所有的外行星 在外側(cè)的四顆行星，也稱為類木行星，囊括了環(huán)繞太陽99%的已知質(zhì)量。木星和土星的大氣層都擁有大量的氫和氦，天王星和海王星的大氣層則有較多的“冰”，像是水、氨和甲烷。有些天文學(xué)家認(rèn)為它們該另成一類，稱為“天王星族”或是“冰巨星”。這四顆氣體巨星都有行星環(huán)，但是只有土星的環(huán)可以輕松的從地球上觀察。“外行星”這個名稱容易與“外側(cè)行星”混淆，后者實際是指在地球軌道外面的行星，除了外行星外還有火星。

木星

木星(Jupiter)(5.2 天文單位)，主要由氫和氦組成，質(zhì)量是地球的318倍，也是其他行星質(zhì)量總合的2.5倍。木星的豐沛內(nèi)熱在它的大氣層造成一些近似永久性的特征，例如云帶和大紅斑。木星已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星有63顆，最大的四顆，甘尼米德、卡利斯多、埃歐、和歐羅巴，顯示出類似類地行星的特征，像是火山作用和內(nèi)部的熱量。甘尼米德比水星還要大，是太陽系內(nèi)最大的衛(wèi)星。

土星

土星(Saturn)(9.5 天文單位)，因為有明顯的環(huán)系統(tǒng)而著名，它與木星非常相似，例如大氣層的結(jié)構(gòu)。土星不是很大，質(zhì)量只有地球的95倍，它有60顆已知的衛(wèi)星，泰坦和恩塞拉都斯，擁有巨大的冰火山，顯示出地質(zhì)活動的標(biāo)志。泰坦比水星大，而且是太陽系中唯一實際擁有大氣層的衛(wèi)星。

天王星

天王星(Uranus)(19.6 天文單位)，是最輕的外行星，質(zhì)量是地球的14倍。它的自轉(zhuǎn)軸對黃道傾斜達(dá)到90度，因此是橫躺著繞著太陽公轉(zhuǎn)，在行星中非常獨特。在氣體巨星中，它的核心溫度最低，只輻射非常少的熱量進(jìn)入太空中。天王星已知的衛(wèi)星有27顆，最大的幾顆是泰坦尼亞、歐貝隆、烏姆柏里厄爾、艾瑞爾、和米蘭達(dá)。

海王星

海王星(Neptune)(30 天文單位)雖然看起來比天王星小，但密度較高使質(zhì)量仍有地球的17倍。他雖然輻射出較多的熱量，但遠(yuǎn)不及木星和土星多。海王星已知有13顆衛(wèi)星，最大的崔頓仍有活躍的地質(zhì)活動，有著噴發(fā)液態(tài)氮的間歇泉，它也是太陽系內(nèi)唯一逆行的大衛(wèi)星。在海王星的軌道上有一些1:1軌道共振的小行星，組成海王星特洛伊群。

彗星

彗星歸屬于太陽系小天體，通常直徑只有幾公里，主要由具揮發(fā)性的冰組成。 它們的軌道具有高離心率，近日點一般都在內(nèi)行星軌道的內(nèi)側(cè)，而遠(yuǎn)日點在冥王星之外。當(dāng)一顆彗星進(jìn)入內(nèi)太陽系后，與太陽的接近會導(dǎo)致她冰冷表面的物質(zhì)升華和電離，產(chǎn)生彗發(fā)和拖曳出由氣體和塵粒組成、肉眼就可以看見的彗尾。

短周期彗星是軌道周期短于200年的彗星，長周期彗星的軌周期可以長達(dá)數(shù)千年。短周期彗星，像是哈雷彗星，被認(rèn)為是來自柯伊伯帶;長周期彗星，像海爾·波普彗星，則被認(rèn)為起源于奧爾特云。有許多群的彗星，像是克魯茲族彗星，可能源自一個崩潰的母體。有些彗星有著雙曲線軌道，則可能來自太陽系外，但要精確的測量這些軌道是很困難的。 揮發(fā)性物質(zhì)被太陽的熱驅(qū)散后的彗星經(jīng)常會被歸類為小行星。