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寻找未来家园第5章 第三课在线免费阅读

发表时间: 2023-12-14
“同学们,上次课我们讲到宇届的形成和组成,宇届的结构和物质等内容,这节我们要学习太阳系的形成和结构,太阳系是我们人类诞生的星系,是宇届中一个很特别的星系,太阳系在银河系中很渺小,它就是一个小不点。但对于人类来说,没有太阳就没有地球,没有地球就没有人类。人类就是要从这里出发,去到浩瀚的太空中去寻找人类的第二个家园。”

“我们知道宇届的历史大约138亿年,而太阳系的寿命估计100亿年左右,到今天太阳系已是50亿年的岁数,正是中年。银河系直径20万光年,太阳系在位于银河系中心2.5万光年的位置,银河系是一个棒旋的圆盘结构,太阳系位于其中一个旋臂上,太阳系绕银河系中心的黑洞公转,公转周期是912亿天,大约2.5亿年,公转速率是240公理每秒。太阳系中只有太阳一颗恒星,是单恒星星系,围绕太阳公转的有九颗行星,它们分别是水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星,冥王星。火星和木星之间有一个小行星带,太阳系边缘有柯依柏行星带和奥尔特星云,太阳系的直径是2光年。也是一个盘状结构的星系。太阳的直径1392000公里,相当于地球的10倍,平均密度是1.408X10³kg²,质量大约是2X10^30kgs,是地球的333000倍,占太阳系的总质量的99.86%,同时也是月球的2697.3万倍,太阳的物质构成大约四分之三是氢,剩下的几乎是氮,包括氧,碳,氖,铁和其他的少于2%的重元素。”

“太阳是在大约45.7亿年前在一个坍缩的氢气分子云内形成的,太阳在其主序的演化阶段已经到了中年期,在这个阶段的核聚变是在核心将氢聚变成氦。表面的温度达到了5770K,每秒中超过400万吨的物质,在太阳的核心转化成能量,产生中微子和太阳辐射,以这个速率到目前为止,太阳大约转化了100个地球质量的物质成为能量,太阳在主序带上耗费的时间大约是100亿年。红巨星阶段之后,激烈的热脉冲将导致太阳外层的气体逃逸,形成行星状星云,在外层被剥离后,唯一留存下来的就是恒星炙热的核心---白矮星,并在数十年中逐渐冷却和暗淡,这是低质量与中质量恒星演化的典型。几十亿年后,太阳的内部的氢将耗尽,恒星将膨胀成一个半径伸到地球轨道的红巨星,其核心的氦也会被消耗掉,这颗恒星将不再有足够的热量来燃烧剩下的氧和碳,太阳将会熄灭,演变成白矮星。现在的太阳,观测看到有很多黑色的颗粒,称为太阳黑子,每11年会有一次大爆发,太阳是一个巨大的高温等离子体,等离子体是离子,电子和高温中性粒子所构成,太阳的表面也会下雨,这个雨是由带电气体从太阳外层的色球层中的日珥气体柱滴到灼热的表面,这种不平常的现象被称为日冕雨,太阳的核聚区不在表面,而是在四分之一的半径处,那里的温度高达1500万摄式度,压力为3000亿个大气压,太阳和光线产生在这里,经过数百万年,光线才能的抵达太阳表面。”

“太阳是太阳系中唯一的一颗恒星,经过加45亿年的变迁,现在稳定下来的有九大行星,分别占据在太阳的不同的能量的轨道位置,整个太阳系的直经达2光年左右。这九大行星分别是:

序号 名称 公转速度(VKM) 轨道半径(天文单位)

1 水星(mecury) 47.78 0.38

2 金星(Venus) 35.03 0.72

3 地球(Earth) 29.78 1(1.5亿公理)

4 火星(Mars) 24.13 1.52

5 木星(Jupiter) 13.07 5.2

6 土星(Saturn) 9.64 9.52

7 天王星(Uranus) 6.81 19.22

8 海王星(Neptune) 5.433 30.06

9 冥王星(Pluto) 4.738 39.52

以上各行星的卫星数量如下:

水星,金星没有卫星

地球有一颗卫星

火星有两颗卫星

土星有60颗卫星

木星有79颗卫星

天王星有29颗卫星

海王星有14颗卫星

冥王星有5颗卫星,取名为:卡戎,尼克斯,许德拉,科波若斯和斯提克斯。”

“中国古代有个传说,从前天上有十颗太阳,后弈射下了九颗,只剩下一颗,那么这个传说是真是假呢,其实所有的传说都是有事实源头的,所谓无风不起浪就是这个道理,在太阳的成长过程中,太阳和九大行星也是慢慢地形成的,都是由气积云先形成了太阳,然后再形成行星,行星在形成的过程中,也有些被甩出去的物质形成了卫星,有些物质形成不了行星和卫星,就变成了小行星带和星云带,围绕着最大质量太阳中心旋转。在太阳系成形后的15亿年后,生物开始出现在地球上,人类是由地球上的古猿慢慢进化而来的,初始的人类出现在几百万年前,当时人类是没有文字出现,也没有其他方式记载,但发生的一些事情会有口头的记述一代一代传下来。所有的传说都有其真实的一面。中国关于太阳的传说中,十颗太阳是东方天帝的儿子,四处游玩,由于温度太高,所到之前,河流干涸,庄家都干死了,颗粒无收,人们没有食物,生活在水深火热之中,这其中东方天帝和儿子就是虚构的,英雄后羿用万斤之弓,千斤之箭射掉了其中的九颗太阳,于是,大地又恢复了正常,但由于后羿常时常不在家,他的老婆嫦娥偷吃了不死药,导致她飞升到了月球,终身不得返回,给人们留下遗憾和无限的遐思。后羿射日的故事当然是虚构的,但有10个太阳一事业却是真的,当时,太阳周边有九个小太阳绕着身边,这九个小太阳实际是九颗小飞行体,就像九朵花瓣一样。太阳光线投射到这九个小飞行体上,这些反射光又反射到地球上,从地球上看就好象有很多太阳一样,慢慢地,后来这九个小飞行体逐渐远离了太阳,应该是系外物质又飞出了太阳系。在人类出现的时候,整个太阳系还不是现在这个样子,行星与恒星之间的距离也比现在近得多,中国的古典文献记载宇届太阳系初期是:“宇届鸿蒙,天地初开,四极立”,讲的这是这样的状况,只是当时的人认为天和地是用四根柱子支撑的。人们对太阳系以及整个宇届的认识也一步一步地进行的。人类生活在地球上,生活在太阳系当中,对太阳系的认识是最早的,太阳系的九大行星中,只有地球有人类居住 ,那么我们来看看太阳系的九大行星的具体情况吧。”

“水星是靠太阳最近的一颗行星,是一颗类地行星,质量是3.3022x10^23kgs ,体积是6.083x10^10km³,直径4878km, 表面积7.48x10^7平方千米。水星表面有蓝黄斑点,表面温度白天427°c,晚上-183°C,水星的外部是由岩石构成,其内部占四分之一的地方为铁核。水星的北极地区有数十亿吨的水,水星的磁场南半球是北半球的3倍,其公转周期是88个地球日,自转周期为58.646天,自转平面和公转平面的夹角是130度,也就是2分。太阳的第二颗行星是金星,距离太阳0.75个天文单位,它是离地球最近的行星,古罗马人称它为维纳斯,中国古代称为启明星。傍晚处于天空中的西侧,被称为长庚星,在太阳系中,它是唯一的没有磁场的行星。金星的黄赤交角为3度,金星离太阳0.82个天文单位,直径为12103.6千米,质量为4.869X10^24千克,公转一周224.71地球日,自转一周为243个地球日,自转一天比一年还长,自转的方向是自东向西转,在太阳系中,只有金星的自转方向跟天王星一样,表面温度是465°C。表面气压是地球的90倍,磁场是地球的十分之一,磁场可以屏蔽太阳风和宇届射线。金星的物质构成包括铁镍核,岩石圈很薄,下部分为熔融的上幔,及固定对流的下幔,在质量上,金星壳占1%,金幔占68-78%,金星核占21-31%,金星的颜色是黄色,金星没有卫星”

“第三颗行星就是地球了,地球另一个名称叫盖亚,距离太阳1.5亿公理,叫做一个天文单位,1AU =1.5亿公理。 地球的质量是5.965x10^24kgs ,极地半径6357千米,赤道半径6378千米。密度5507.85kg³,公转365.24219天,自转23小时56分4秒,转向自西向东转,自转轨道平面和公转轨道平面的夹角是23度26分,自转轨道叫赤道,公转轨道叫黄道,两个平面的夹角也叫黄赤夹角。这个角度的存在,正好将地球公转的一年分成了四季,将自转一周分成了白天和黑夜。白天有太阳光线照射,黑夜有地球的卫星月球反射太阳的光线,因为黄赤角的存在,所有月球的光线从满月到半月周期变化。地球有一颗卫星月球。地球从天空中看是颗蓝色的星球,因为地球上79%是被水覆盖,陆地只占21%。地球的物质构成包括:地核,地幔,地壳,水圈,大气圈。地球的表面积5.1亿平方公里,地球的公转轨道近似一个圆,偏心率为0.016710219,体积1.0832073x10^12³,近日点15209779KM,远日点147.098074KM,最大转速30.287KM.最小转速29.291KM,地球的近圆公转保障了四季的平稳交替。地球上的大气层含有臭氧层,能有效抵挡太阳紫外线的照射,地球上的南北方向的磁场也阻挡了系外射线对人类身体的伤害。”

“地球的卫星月球距离地球38万公理,月球绕地球一周是27.32166天多一点,也是自西向东转动的,同时自转的时间也是27.32166天,所以月球的自转和公转是同步,这样,月球永远只有一面对着地球,地球上的人永远看不到月球的背面是什么样子的。地球的质量是月球的81倍,太阳对地球的吸引力应当是对月球的81倍,而月球对地球的吸引力数值上等于地球对月球的吸引力,也就是太阳对地球的引力应当是地球对月球的引力的162倍,月球上的引力只有地球上的16之,所以在月球上发射火箭只需要地球上16的动力就行。月球的直径约3476.28KM ,表面积3800平方公里,质量7.35x10^21kgs .月球上的物质构成:由岩石和岩石碎屑和玻璃质碎屑,岩石中的物质元素有氘,氚,氧,硅,铁,镁,钙等,地球上有180多种元素,月球上则没有地球上那么多,月球上没有大气,月球本身不发光,但可以反射太阳光,月面是不平整的,有很多撞击坑,月球上看到的阴影都是撞击坑。月球也有月壳,月幔,月核等分层结构,地球与月球互相绕着对方转,两个天体绕着地表以下1600千米处的共同引力中心旋转,月球绕着地球公转的同时,其物理引力吸引着地球上的水,与其共同运动,形成潮汐。”

“月球和地球这种特定的关系,对生命的产生提供了契机。第一,月球对地球海水的潮汐锁定,使有机物繁衍和生产提供了稳定的条件,第二,月球的反光机制,使地球上不会一半时间处于黑暗之中,第三,月球对人类制定日历提供了依据,这一点在讲到人类的时候,再展开。第四,月球上丰富的氘和氚为地球的能源短缺提供了延续,第五,月球对地球上的文学的发展提供了素材和想象的空间,第六,月球保护了地球不受地外天体的撞击,保护人类的生活环境不受破坏。”

“下面我们来讲讲火星,火星是太阳的第四颗行星,别名荧惑星,玛尔斯,表面重力是地球的25,质量是6.4219X10^23kgs .占地球14% ,直径6794KM,占地球53%,体积1.83^21M³,公转686.980天,是地球的2 倍,自转34小时50分,与地球相似,与太阳的距离2.3亿KM,黄赤角25度,有明显的四季。表温-20--80°C,无磁性,所以表面没有气体。密度是3.94g³.火星的物质构成沙漠行星,地表沙漠,砾石,没有稳定的液态水,二氧化碳为主的大气层既稀薄又寒冷。气压为地球上的1% ,两极有水冰与干冰。颜色为红色,有两颗卫星,火卫一和火卫二。”

“太阳的第五颗行星是木星,木星是一颗气态巨行星,质量1.90X10^27KGS,是其他行星质量总和的两倍,体积1.4313X10^15KM³,直径142984KM,重力是地球2.33倍,公转周期是12年,自转周期9小时,与太阳之间的距离8亿KM,黄赤角小。密度1.3269g³。物质构成,木星表层是由氨气和水气形成的气体云,飘浮在氢气和氦气组成的的气体云上。木星表面是氨气,其下是氢气,在大气层深处,压力和温度升高,,将氢气压缩成液体,这使得木星成为太阳系中最大的海洋,一个由氢气组成的海洋。木星的核心是铁和硅酸盐矿物质构成,表面有一个巨大的红斑,是地球的2个到3个那么大。那是一个风爆的漩涡,木星距离太阳4.84亿公里,太阳的光线到达木星需要43分钟,木星的一天大约是10小时,木星的一年是12个地球年。它的赤道相对于围绕太阳公转的轨道倾斜了3度,它的自转几乎是垂直的,没有其他行量那样极端的季节。木星有几条暗淡的光环,一共有79颗卫星,其中木二有大量的水,是太阳系中最值得开发的地方。木星的磁场,南北极表出不同的特性,北极非双极而南极是双极的磁场。”

“土星是太阳的第六大行星,土星是一颗气态行星,类木行星,质量5.6846X10^27KGS,直径120540KM,密度0.687³,表面温度-191.15°C--130.15°C,与地球的距离1.27734X10^9-1.57654X10^9KM,重力加速度a=10.4M .公转周期10832.327天,自转周期是1.026天,跟太阳之间的距离7.78亿千米。黄赤角26.73°,土星有60颗卫星,物质构成,类木行星,体积是地球的745倍,质量是地球的95.18倍,化学成分与太阳相似,土星有一个由岩石和冰物质组成的核,与木星相似,土星大气由氦组成,土星有内部热源,磁场,大约是木星的20分之一,比地磁弱些。土星有一个漂亮的环,环的成因还不十分清楚,推测可能是由彗星,小行星与较大的卫星相撞后产生的碎片组成的。土星环是太阳系行星环中最突出的与明显的一个,环中有不计其数小颗粒,其大小从微米到米都有,轨道成密集的绕着土星运转,环中的颗粒主要成分都是水冰,还有一些尘埃和其他的化学物质。”

“天王星是太阳的第七颗行星,它的质量8.6810X10^25KGS,直径51118KM,平均密度1.318g³,表温-197.2°C ,公转周期84.323326年,自转15小时,与公转反向。黄赤角98°,天王星差不多是躺着转的。与太阳的距离5.8亿公里,有卫星15颗。磁场是地球的14.5倍,物质构成:岩石及各种成分不同的水冰物质所组成,其组成元素为氢,占83%,其次为氦,占15%,没有岩石内核,它的金属成分是一种比较平均的状态分布在整个地壳之内。天王星的颜色为冰蓝色。”

“海王星是太阳的第八颗行星,是一颗气态行星,也是一颗冰巨星,它的质量是1.0247X10^26KGS,直径49532千米,密度1.66g³表面温度-200--240°,公转周期60327.624天,和太阳之间的距离45亿公里,黄赤角为28.48°,物质构成,与天王星相似,各种各样的冰和含有15%的氢和少量的氦的岩石,大气由氢,氦组成,还有少量甲烷。”

“冥王星是太阳的第九颗行星,因为冥王星的运行轨道不在黄道平面,而且和黄道平面形成了倾斜角,和九大行星中的其他行星轨不同,冥王星是柯伊伯带中的矮行星,冥王星是被发现的第一颗柯伊伯带天体,第一颗类冥天体,是太阳系内已知体积最大,质量第二大的矮行星。在直接绕太阳运行的天体中,冥王星体积排名第9,质量排名第10,与其他柯伊伯带天体一样,冥王星主要由岩石和冰组成,质量相对较小,仅有月球质量的16,月球体积的13,冥王星的轨道离心率及倾角皆较高,近日点为49天文单位,(74亿米),冥王星会周期进入海王星轨道内侧,但因与海王星的轨道共振而不会碰撞,按平均距离计算,太阳光需要5.5小时到能到达冥王星。冥王星有五个已知的卫星,轨道由内到外为:冥卫一,冥卫五,冥卫二,冥卫四,冥卫三。冥王星也曾经被移出了九大行星的行列,原因是冥王星的个头太小了,冥王星和其他四个星体被称为矮行星,其他四颗矮行星是:阋(xi)神星,谷神星,妊神星,鸟神星”

“太阳系除九大行星外,还有小行星带,柯伊伯小行星带和奥尔特星云,小行星带位于火星和木星之间,小行量带(Asteroid belt)太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域,由已经被编号的120,437小行星统计得到,98.5%的小行星都在此处被发现,多达50万颗,小行星带距离太阳约2.17-3.64天文单的区域内,小行星带之所以位于这个位置是与木星的引力分不开的.”

“接近冥王星的附近,也就是太阳系的边缘,有着这样的一个神秘的地带-柯伊伯带。柯伊伯带实际上是太阳系内结构最为庞大的小行星系统,柯伊伯带的内部大约有将近50万颗小行星,柯伊伯带的存在已接近40亿年历史。柯伊伯带的星体有多种形状,如大小两个球接在的一起的天体,称为天涯海角。”

“奥尔特星云(Oort Cloud)是在太阳系的最外层,象一个蛋壳一样包裹着太阳系,里面布满着不同的彗星,距离太阳约50000-100000个天文单位,最大半径差不多一光年,即太阳与比邻星距离的四分之一。天文学家普遍认为奥尔特云是50亿年前形成太阳及其行星的星云之残留物质,大小相当于5-100个地球的质量。”

“同学们,今天的课就讲到这里,下课!”