天文科學探索---太陽系

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1、按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,天文科學探索-太陽系,天文科學探索-太陽系,魏榮君,弘光科技大學,2007 04 04,號外,國際天文聯合會決定將冥王星從九大行星，降級為矮行星,國際間很重要消息，太陽系九大行星，從今天晚上開始，全球天文學家在晚間一致表決通過，將改為八大行星，形體太小的冥王星，確定被踢除，這項重大的決定，將使得全球的地理科學教材，都要全面修定。,天文學家從2001年開始，就一直對冥王星很有意見，他們認為行星，應該是區域中最大的天體；必須有足夠大的質量，依靠自身的重力；天體內部也不能發生核聚變反應。按照這樣的說法，冥王星，就必須排除

2、在外。太陽系只有8顆行星，推翻將近80年的天文歷史。不論冥王星怎麼被人類定義，它老早就存在哪裡，也因此占星學的理論還是適用，只不過下次考太陽系有幾大行星，記得答案要改成。同學：八大行星。,太陽系綜觀,行星分成兩大類：,類地行星,(,terrestrial planets,)或稱內行星,包括：水星、金星、地球、火星,距日近；軌道緊鄰；溫度高；體積小,質量小；密度高；固體成分；衛星少,類木行星,(,Jovian planets,)或稱外行星,包括：,木星,、,土星,、,天王星,、,海王星,距日遠；軌道疏遠；溫度低；體積大,質量大；密度低；氣體成分；衛星多,小型天體,包括：冥王星、,小行星,、,彗星

3、,、,流星,、,流星雨、,柯伊伯帶,與,歐特雲,太陽(The Sun),外表溫度：5800K 觀測得知,中央核心溫度：1.5 107 K 理論推測,直徑大?。?1010cm 70 萬公里；地球的 100 倍,木星的 10 倍。,視星等：-26.74 c.f.天狼星為-1.45,絕對星等：+4.83,與地球距離：1 AU 一億五千萬公里,質量：21033g；地球的 33 萬倍；所有行星加起來的 700 倍。,密度：1.4 克/立方公分 水是 1；地球是 6.4,水星(Mercury),離太陽最近的行星,morning star 晨星and evening star 昏星,外表像月球，有眾多的隕石

4、坑(craters),只觀測到 Mercury 的半個球面；我們仍不知道水星另外半個球面是什麼樣子,質量只有地球的 5.5%，重力缺乏以吸引住大氣月球亦然，少數的氣體來自太陽多半是氫、氦，或來自水星內部,沒有大氣，加上靠近太陽的魚池之殃 眾多的隕石坑,平均密度為 5.5 g/cm3，和地球差不多,Mercury 自轉一周費時約 58.7 天，再加上沒有大氣 日、夜溫差大；正午達到 700 K，晚上只有 100 K,被太陽引力鎖住 公轉88 天兩次，自轉三次,金星(Venus),金星所代表的是美麗的女神,最接近地球的行星；大小、質量、密度都與地球相仿,也是 morning star 或 even

5、ing star,厚重的大氣，CO2:9095%非常耀眼，常被誤認為 UFO,1970s 年蘇聯的太空船降入 Venus 大氣，傳回幾秒鐘的資料，顯示外表溫度達 750 K，大氣壓力為 98 atm,大氣中含有硫化物；硫酸雲造成偏黃的顏色,硫化物來自 火山活動，現在可能還有這樣的活動,Venus 的自轉軸傾斜 177o 地球為 23.5o，也就是說與公轉方向相反,地球(Earth),地球藍色星球，軌道半徑為14,960萬公里(1.00AU)；直徑為12,756.3公里，在九大行星中大小排行是第五。,地球本體可分成層圈，以下標示它們的名稱與範圍(深度，單位為公里)：0-40 地殼，40-2,89

6、0 地函，2,890-5,150 外地核，5,150-6,378 內地核。,地核主要成分是鐵(或鐵鎳質)，也有一些較輕的物質，地心的溫度約有7,500K，比太陽外表溫度還來得高。,板塊構造運動學說：目前全球有八個主要板塊;歐亞板塊，非洲板塊，印澳板塊，太平洋板塊，納斯卡板塊，北美板塊，南美板塊，南極板塊。,火星(Mars),唯一地面望遠鏡能看到外表的行星，外觀呈紅色來自土壤及大氣中的鐵鏽,自轉軸傾斜約25o 和地球一樣有季節變化；兩極有冰，稱為極冠polar caps,1960s 一共有三個太空船飛越火星，顯示火星上有巨型峽谷、隕石坑、火山。但是沒有運河,Mars 上火山大多數在北半球，隕石坑

7、卻多在南半球；原因不明我們地球也很不對稱呀！,外表的地形特徵顯示火星曾經有水流動,大氣中 95%CO2，其餘的 5%是 N2,Ar 及微量的O2,Mars 的重力得以抓住氣體，但抓不住 水氣 水氣含量只有地球的 1/30,木星(Jupiter),太陽系中最大的行星，太陽的千分之一；體積是地球的 1300 倍，質量是地球的 318 倍,外觀有明顯的彩色雲帶，行星中自轉最快者週期約十小時,暗紅的條紋稱為 belts；明亮的條紋稱為 zones,之中伴雜了很多 ovals,swirls，這些都是風暴，持續數小時到數百年，其中一個大的橢圓狀風暴，叫做 Great Red Spot 大紅斑，約是地球的兩

8、倍大；至少已存在 300 年,木星的外表是液體！外面包覆著厚重的大氣，大氣：86%氫，13%氦；其餘是 甲烷(CH4),氨(NH3)，及 水氣(H2O),密度=1.33 g/cm3 主要由輕的元素(H,He)組成，當中有小的金屬核心。但在 150 km 深處，P 10 atm,Voyager 太空船發現有不明顯的環(rings),土星(Saturn),太陽系中質量第二大的行星，質量為地球的 95 倍,也有彩色雲帶，但不如木星般明顯,美麗炫目的光環由無數小環 組成，環寬而薄(光環的總寬度從最內緣到最外緣達 89,000 km，厚度只有 2 km,由碎冰及外表包覆冰塊的石渣組成，環境溫度約 709

9、0 K,Voyager 太空船發現 A 環之外還有 F 環，內、外各有小衛星看顧，這些衛星稱為 shepherd satellites,Titan衛星 是太陽系中第二大的衛星，大小僅次於木星的 Genymede，是唯一有厚重大氣的衛星,大氣含量約是地球的10倍，約90%的成分是氮主要來自被陽光紫外線分解的 NH3，但是 H 逃離了，只剩下 N,天王星(Uranus),1781 年由 William Herschel 以自製的望遠鏡6.2 吋所發現,自轉軸在公轉面上。原因未知，或由一大撞擊行星已成形後所造成,有環；看起來無彩色雲帶,海王星(Neptune),1846年法國 Leverrier 由

10、天王星不規則的軌道推算出海王星的位置，由 Galle 尋獲,稍早於 1845 年英國 Adams 有類似預測,天王星的發現為牛頓力學的一大勝利,大暗斑曾是外表的特徵；現在已經不存在了,有環石塊而非冰塊,1930 年由 Lowell 天文臺的 Tombaugh 發現，乃繼續 Lowell 的工作，以海王星軌道擾動尋找未知行星,Lowell 預測未知行星應該有七倍地球質量，但冥王星實際上質量只有地球的千分之二倍，並缺乏以造成擾動,發現冥王星和它的衛星後，科學家發現兩個星體加起上來，也無法影響天王星和海王星，所以相信還有第十行星，稱為X行星。除X行星外，可能還有更多的行星存在。,軌道面明顯傾斜17

11、度，大異於其他行星,直徑只有 2300 公里，只相當於月球的三分之二,雖然小，但密度低，與類木行星較相近,冥王星發現於1930年，以羅馬神話中的冥王普魯托Pluto命名。,冥王星(Pluto),行星名稱 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王 海王 冥王,體積(地球=1),0.06 0.86 1 0.15 1321 764 63 58 0.006,九大行星大小比較,九大行星根本資料,行星名稱 距太陽平均距離 質量 密度 體積 重力,天文單位(AU)(地球=1)(水=1)(地球=1)(地球=1),水星,0.3871 0.0558 5.43 0.06 0.38,金星,0.7233 0.82 5.

12、2 0.86 0.91,地球,1.0000 1.00 5.5 1 1,火星,1.5237 0.11 3.93 0.15 0.38,木星,5.2028 317.9 1.3 1321 2.36,土星,9.5388 95.17 0.7 764 0.92,天王星,19.1914 14.56 1.3 63 0.89,海王星,30.0611 17.24 1.7 58 1.12,冥王星,39.5294 0.0024 1.1 0.006 0.07,月球,-0.01 3.34 0.02 0.17,太陽,-333000 1.41 1300000 27.94,小行星(asteroids),多散佈於火星與木星之間 a

13、steroid belt 小行星帶,彗星(comets),一般相信彗星和太陽系年齡相當，是製造天王星、海王星剩下的物質，繞行在大小約 500 AU 的扁盤中，稱為 Kuiper belt 古柏帶,彗星的結構：彗核、彗髮、彗尾、包暈,彗尾分成兩種：,離子尾(plasma or ion tail)type I,塵埃尾(dust tail)天文學家稱做第二類 type II,行星planet 環繞太陽或其他恆星的大型物體，通常大於彗星、流星體或衛星。距離太陽由近而遠分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星與冥王星。前四個稱為類地行星，再來四個是類木行星。冥王星不屬於這兩類，而像是類木

14、行星的冰質衛星。類地行星的直徑小於1萬3000公里，由巖石組成，大氣較為稀薄或微缺乏道。一般認為是太陽的熱使得原始太陽星雲的氣體無法在這些行星大量凝結。類木行星形成的位置較遠，溫度低，氣體能夠凝結，因此這些行星發育得極為巨大，並保有大量以輕質氣體組成的大氣，主要是氫和氦。,冥王星的物理性質，諸如大小、質量、自轉運動、軌道偏心率和傾角，都和幾個外圍行星有很大差異。因而，它很可能是在另一種不同的方式下形成和演化的?？茖W家提出，冥王星可能是原為海王星系統的一局部並從海王星逃逸出來的衛星。冥王星不僅在性質上和海衛一近似，其公轉軌道還週期地和海王星軌道相交。不過，冥衛一的發現又動搖了這一理論。最新的模型

15、認為，冥王星和其衛星是在太陽星雲中形成的兩個獨立的天體。冥王星可能曾和一個原始冥衛一天體碰撞，而現在的冥王星衛星則是由碰撞後的殘物集聚形成的。,冥王星降級補充資料,國際天文學聯合會二十四日表決通過修正行星定義，冥王星不再是九大行星之一，失去七十年來公認為太陽系第九大行星的地位，太陽系從此成為八大行星.冥王星的地位多年來一直受到天文學家爭議，認為冥王星體積小，且運行軌道非常怪異，與其他公認的行星格格不入.所以被降級為侏儒行星.和長期以來都被視為慧星且位於火星與木星中間的穀神星，被認定是冥王星衛星的卡龍星，以及2003年發現的才剛剛發現，差一點要成為第十大行星的齊娜(2003 UB313)，一起歸

16、類為侏儒行星.,目前行星及各天體定位與命名問題的決定權，均在國際天文聯合會IAU，International Astronomical Union天體命名委員會，而行星系統的研究則有專屬的行星系統科學委員會planetary systems sciences division。,冥王星降級補充資料,IAU宣佈要將冥王星從九大行星剔除，將九大行星改為八大行星，為什麼呢?,因為這次會議中，IAU重新定義了行星,新的行星定義有三點,(a)環繞太陽運行的天體；,(b)質量必須大得使其自身的重力足以抵抗剛體結構強度，使球體維持靜態平衡近乎圓球形的外型；,(c)去除了軌道鄰近區域中的物質。,而冥王星的軌道不符合(c)這一項所以不能稱做行星！,冥王星被分類在矮行星是因為符合矮行星的四大定義,(a)環繞太陽運行的天體；(b)質量必須大得使其自身的重力足以抵抗剛體結構強度，使球體維持靜態平衡近乎圓球形的外型；(c)無法去除軌道鄰近區域中的物質；(d)不是衛星。,冥王星降級補充資料,過去天文學家認定，冥王星是屬於古伯帶天體，且認為是其中最大顆的，所以認定為第九大行星。但是在齊娜(2003 UB313)被發