2013届天文奥赛培训--太阳系.

2013届天文奥赛培训专题6太阳和太阳系太阳系（SolarSystem）1是以太阳为中心的恒星系统，和所有受到太阳引力约束的天体的集合体.包括8颗行星(冥王星已被开除)、至少165颗已知的卫星，和数以亿计的太阳系小天体。这些小天体包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃。2广义上，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。在柯伊伯带之外还有黄道离散盘面、太阳圈和依然属于假设的奥尔特云。一太阳概述•太阳系的主角是位居中心的太阳•太阳拥有最大的视圆面•木星和土星，是太阳系内最大的两颗行星•最亮，-26.74等星（目视星等）•4.83绝对星等•50亿岁•中心温度1500万K二形成和演化1形成太阳系的形成据信应该是依据星云假说，最早是在1755年由康德和1796年由拉普拉斯各自独立提出的。这个理论认为太阳系是在46亿年前在一个巨大的分子云的塌缩中形成的。这个星云原本有数光年的大小，并且同时诞生了数颗恒星。可能是来自超新星爆炸的震波使邻近太阳附近的星云密度增高，使得重力得以克服内部气体的膨胀压力造成塌缩，因而触发了太阳的诞生。2演化从现在起再过大约76亿年，太阳的内核将会热得足以使外层氢发生融合，这会导致太阳膨胀到现在半径的260倍，变为一个红巨星。此时，由于体积与表面积的扩大，太阳的总光度增加，但表面温度下降，单位面积的光度变暗。随后，太阳的外层被逐渐抛离，最后裸露出核心成为一颗白矮星，一个极为致密的天体，只有地球的大小却有着原来太阳一半的质量。最后形成暗矮星。三基本数据、太阳结构、太阳大气和太阳活动•略！自己看资料四八大行星及其它1开普勒三定律①轨道定律/椭圆定律所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。②面积定律行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。行星在近日点附近比远日点附近移动得更快。③周期定律/调和定律行星绕日公转的周期平方之比等于日距离的立方之比。2运动特征：共面性（彗星和柯伊伯带天体，通常都有比较明显的倾斜角度）同向性（哈雷彗星例外）近圆性（彗星、小行星和柯伊伯带天体的轨道高度椭圆）3八大行星要点分类（1）据质量分：类地行星和类木行星（水金地火）（木土天海）（2）地球为界：地内行星和地外行星（3）小行星为界：内行星和外行星（4）综合分类：类地行星、巨行星、远日行星内行星1高密度、由岩石构成、只有少量或没有卫星，也没有环系统2它们由高熔点的矿物，像是硅酸盐类的矿物，组成表面固体的地壳和半流质的地幔，以及由铁、镍构成的金属核心所组成3四颗中的三颗（金星、地球、和火星）有实质的大气层，全部都有撞击坑和地质构造的表面特征（地堑和火山等）4行星运行在一个平面，朝着一个方向水星（距日0.38AU)（辰星）1太阳系最小的行星，无卫星，无大气2自转的速度非常缓慢，自转一周将近59个地球日；太阳系中运动最快的行星，环绕太阳一周只要88天3视星等亮度在-2.0至5.5等之间4距离太阳的最大角度（最大距角）只有28.3°，常淹没在日出前或日落后的暮曙光中，故不太容易看见5外观上像月球，表面有许多的坑穴，6巨大的铁核，薄薄的地幔，高密度的行星7时常交替地出现在太阳的两侧；出现在日落之后被叫做墨丘利；出现在日出之前称为阿波罗8符号：墨丘利的插有双翅的头盔和他的神杖9航天器：水手10号，信使号（2011年3月到达水星）水星Mercury金星（0.7AU长庚、启明、太白）1全天最亮的行星（最亮时的亮度可超过-4，夜空中亮度仅次于月球）2缓慢自转（243天）和逆行（自东向西自转）3无卫星，有浓厚大气4太阳系中唯一没有磁场的行星。地球的“姐妹星”，轨道最接近圆形，偏心率最小，仅为0.7%。5金星的轨道处于地球轨道的内侧，当我们看到金星的时候，不是在清晨（启明）便是在傍晚（长庚），分别处于天空的东侧和西侧。6金星的天文符号用维纳斯的梳妆镜来表示。爱与美的女神（希腊神话中的阿佛洛狄忒，罗马神话中的维纳斯）金星Venus7金星的位相变化金星同月球一样，也具有周期性的圆缺变化（相位变化），但是由于金星距离地球太远，用肉眼是无法看出来的。金星的相位变化，曾经被伽利略作为证明哥白尼的日心说的有力证据。1当金星运行到太阳和地球之间时发生的一种罕见的天文现象（原理类似于日食）。当金星凌日出现，从地球上可以看到金星像一个黑色圆盘从太阳表面划过。2金星有凌日，水星也凌日，但是火星、木星、土星、天王星海王星和冥王星则都没有凌日。这是因为水星和金星都是在地球的公转轨道内侧环绕太阳公转（这样的行星叫内行星），它们有机会从太阳和地球之间通过，这是产生行星凌日的必须条件。而火、木、土、天王、海王和冥王各大行星都是在地球公转轨道的外侧环绕太阳公转（这样的行星叫外行星），它们不可能从太阳和地球之间通过。金星凌日水星凌日当水星运行至地球和太阳之间，如果三者能够连成直线，便会产生水星凌日现象。观测时会发现一黑色小圆点横向穿过太阳圆面，黑色小圆点就是水星的投影。水星凌日发生在五月初或十一月初，平均每百年出现十三次水星凌日的现象。最近发生的水星凌日：2003年5月7日、2006年11月8日、2016年5月9日。1金星凌日以两次凌日为一组，间隔8年，但是两组之间的间隔却有100多年。21世纪的首次金星凌日发生在2004年6月8日，这一组的另一次将要发生在2012年的6月。再下一次是2117年和2125年。2每种类型每隔243年出现一次（金星与地球差不多同时回到各自轨道上同一位置）。最早关于金星凌日现象的记载来自阿拉伯自然科学家、哲学家法拉比。317世纪，英国天文学家爱德蒙·哈雷最早提出了观测方法。最早成功预报金星凌日的是德国天文学家开普勒。他成功预言了在1631年12月7日发生的金星凌日。1761年发生的金星凌日，被俄国天文学家罗蒙诺索夫发现了金星大气，这是人类第一次知道出地球以外有大气的行星。金星凌日地球(1AU)1人类所知宇宙中唯一存在生命的天体2密度最大的类地行星3西方人常称地球为盖亚，这个词有“大地之母”的意思4带有赤道和一条经线的球体5……地球Earth火星(1.5AU荧惑)1橘红色外表是因为地表的赤铁矿（氧化铁）2二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。3卫星：火卫一、火卫二4火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态水体。5火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠，会随着季节消长。6最大火山是奥林匹斯山，太阳系最高的山。7深邃的地堑（水手号峡谷）8天文符号：战神玛尔斯的盾牌和长矛火星Mars9三艘运作中的探测船，分别是火星奥德赛号、火星快车号和火星侦察轨道器，地表还有很多火星车和着陆器，包括两台火星探测漫游者：勇气号和机遇号，和最近结束任务的凤凰号。10两个天然卫星——火卫一（Phobos）与火卫二（Deimos），视星等火卫一可达-7，火卫二可达-5，白天可能可见。和月球一样，这两颗卫星都被火星潮汐锁定，因此他们总是以一面对着火星11两颗卫星是在1877年被阿萨夫·霍尔发现的，以希腊神话中的福波斯和得摩斯命名，两者皆为战神阿瑞斯的儿子。火星Mars小行星是太阳系小天体中最主要的成员，主要由岩石与不易挥发的物质组成。小行星带位于火星和木星轨道之间，距离太阳2.3至3.3天文单位，它们被认为是在太阳系形成的过程中，受到木星引力扰动而未能聚合的残余物质。小行星带成员稀稀落落，拥有数万颗，可能多达数百万颗，直径在一公里以上的小天体，总质量不能达到地球质量的千分之一。其中谷神星最大（主带中唯一的矮行星，意大利天文学家皮亚齐发现）特洛依小行星的位置在木星的L4或L5点（在行星轨道前方和后方的不稳定引力平衡点），不过特洛依这个名称也被用在其他行星或卫星轨道上位于拉格朗日点上的小天体。希耳达族是轨道周期与木星2:3共振的小行星族，当木星绕太阳公转二圈时，这群小行星会绕太阳公转三圈。外行星1也称为类木行星，囊括了环绕太阳99%的已知质量。2气体巨星（木星和土星的大气层都拥有大量的氢和氦，天王星和海王星的大气层则有较多的“冰”，像是水、氨和甲烷)3这四颗气体巨星都有行星环，但是只有土星的环可以轻松的从地球上观察。木星(5.2AU岁星)1太阳系中体积最大、自转最快的行星2公转一周约为12年，与地支相同（岁星），古罗马人以罗马神话中的众神之王朱比特（Jupiter）命名。3视星等−2.94，夜空中第三亮的天体（火星在轨道的特定点上时能短暂与木星的亮度相比）4外大气层容易出现乱流和风暴,其中最著名的风暴是“大红斑”。5太阳系拥有最多天然卫星的行星，木星至少有63个卫星，其中有4个主要卫星（伽利略发现，合称伽利略卫星）。木卫三(太阳系最大卫星）直径甚至大于水星。6万神之王朱庇特的闪电或他的神鹰木星Jupiter7意大利天文学家伽利略最早以望远镜发现木星最亮的四颗卫星，并被后人称为伽利略卫星。它们环绕在离木星40～190万千米的轨道带上，由内而外依次为木卫一、木卫二、木卫三、木卫四在1892年巴纳德以望远镜肉眼观测发现木卫五木星的其他卫星皆透过照相观测或行星际探测器的相片发现1979年美国旅行者一号及1995年伽利略号等飞临木星系的时候，又发现了许多更细小的、离木星更远的天然卫星，使人类所知的木星系卫星总数达到63个。8彗木相撞1994年7月16日－22日，苏梅克－列维9号彗星在被木星巨大的潮汐力撕成21个碎片并绕过近日点后，与木星迎头相撞，这是人类史上首次直接观测到的天体相撞。彗木相撞后产生相当于20亿颗原子弹爆炸的威力，产生的闪光在地球也能拍到，腾起的蘑菇云极为壮观，形成的尘埃云团与地球同样大小，衍生之黑斑在木星表面存在数月之久，小型望远镜以100倍以上的倍率放大已能看到这些黑斑。哈伯太空望远镜甚至在近一年之后还观测得到撞击的残迹。土星（9.5AU镇星或填星）1美丽的环（极薄但却很宽的环状系统，虽然厚不到一公里，却从行星表面朝外延伸约420000公里。主环包括数千条狭窄的细环，主要是由冰及尘粒构成），在地球以一般的望远镜即可看见261颗卫星，卫星中的7颗为共内轨道，与别的卫星分享同一个轨道，土卫六（土星系统最大，太阳系第二大）比行星中的水星还要大，是唯一拥有明显大气层的卫星3我国古代认为土星约28年运行一周天，好像每年坐镇（填）28星宿中的一宿4天文学符号是代表农神萨图尔努斯的镰刀土星Saturnus5最早被发现具有光环的行星。1610年伽利略观察到（因为望远镜成象不好，他并没有意识到这是一个环）1655年，克里斯蒂安·惠更斯观测到完整的土星环1675年，乔凡尼·卡西尼确定土星环由许多较小的环组成，中间并且有缝存在着，其中最明显的环缝在不久之后被命名为卡西尼缝。1859年，麦克斯韦提出土星环不可能是固体的，否则将会因为不稳定而碎裂。透过光谱学的研究，立克天文台的詹姆斯·基勒在1895年证实了麦克斯韦的理论。6土星卫星的发现克里斯蒂安·惠更斯发现了土星的卫星土卫六。不久之后，卡西尼发现了另外4颗卫星：土卫八、土卫五、土卫三和土卫四。1789年威廉·赫歇尔才再发现两颗卫星：土卫一和土卫二。形状不规则的土卫七和土卫六有着共振，是在1848年被英国发现的。在1899年，威廉·亨利·皮克林发现土卫九，一颗极度不规则卫星，它没有如同更大卫星般的同步转动。菲比是第一颗被发现的这种卫星，它以周期超过一年的逆行轨道绕着土星公转。在20世纪初期，对土卫六的研究在1944年确认有浓厚的大气层，这是在太阳系的卫星中很独特的特征。天王星（19.6AU）1人类用肉眼所能看到的最远的一颗行星2最大特征是自转的倾斜度很大。唯独天王星的自转轴与其公转面成九十八度的倾斜，几乎是横躺著运行。3天王星表面发出带有白色的蓝绿光彩，因此推测它的大气可能含有很多甲烷。4九条细环：天王星的赤道上空也有九条环（彼此都隔得很远），大约为土星环三分之一宽。5已知27颗卫星（米兰达、艾瑞尔、乌姆柏里厄尔、泰坦尼亚和欧贝隆……）6天文符号：天王星发现者威廉·赫歇尔姓氏开头的字母H7英文名称U