太陽系裡的行星
在遠古的時候，人們就注意到天上許多星星的相對位置是恆定不變的。但有5顆亮星卻在眾星之間不斷地移動。因此人們把「動」的星星稱為「行星」，「不動」的星星稱為「恆星」，並給行星各自起了名字，即：水星、金星、火星、木星和土星。其中水星也稱辰星，它最靠近太陽，不超過一辰（30度）。金星又叫太白星或啟明星、長庚星。它光彩奪目，是全天最亮的星；火星又稱「熒惑」，因它的火紅顏色而得名；木星也稱歲星，它大約12年運行一周天，每年差不多行經一次（全天分成十二次），古代用它來紀年；土星也稱鎮星或填星，因為它大約28年運行一周天，一年鎮守一宿（中國古代把全天分成二十八宿）。這就是人們肉眼能看見的五大行星，中國古代統稱它們為「五星」，再加上太陽、月亮總稱為「七曜」。
近兩個世紀以來，天文學家又發現了3顆大行星（天王星、海王星和冥王星）。這樣，包括地球在內的9顆行星就構成了一個圍繞太陽旋轉的行星系統。離太陽最近的行星是水星，以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。除了水星和金星之外，所有的行星都有衛星。在火星和木星之間存在著數十萬顆大小不等、形狀各異的小行星，天文學家把這個區域稱為小行星帶。此外，太陽系中還有許許多多的彗星、流星以及稀薄的微塵粒和氣體等。
太陽質量占太陽系總質量的99.8％，它以自己強大的引力將太陽系裡的所有天體牢牢地吸引在它的周圍，使它們不離不散、井然有序地繞自己旋轉。同時，太陽又作為一顆普通恆星，帶領它的成員，萬古不息地繞銀河系的中心運動。
清晨，當你站在茫茫大海的岸邊或登上五嶽之首的泰山，眺望東方冉冉升起的一輪紅日時，一種蓬勃向上的激情會從心底油然而生。人們熱愛太陽，崇拜太陽，讚美太陽，把太陽看作是光明和生命的象徵。
太陽在人類生活中是如此的重要，以致人們一直對它頂禮膜拜。中華民族的先民把自己的祖先炎帝尊為太陽神。印度人認為，當第一道陽光照射到恆河時，世界才開始有了萬物。而在希臘神話中，太陽神被稱為「阿波羅」。他是天神宙斯(Zeus)的兒子，他高大英俊，多才多藝，同時還是光明之神、醫藥之神、文藝之神、音樂之神、預言之神。他右手握著七絃琴，左手托著象徵太陽的金球。
太陽處於太陽系的中心，是太陽系的主宰。它的質量占太陽系總質量的99．865％，是太陽系所有行星質量總和的745倍。所以，她有足夠強大的吸引力，帶領它大大小小的家族成員圍著自己不停地旋轉。
太陽是我們唯一能觀測到表面細節的恆星。我們直接觀測到的是太陽的大氣層，它從裡向外分為光球、色球和日冕三層。雖然就總體而言，太陽是一個穩定、平衡、發光的氣體球，但它的大氣層卻處於局部的激烈運動之中。如：黑子群的出沒，日珥的變化，耀斑的爆發等等。太陽活動現象的發生與太陽磁場密切相關。太陽周圍的空間也充滿從太陽噴射出來的劇烈運動著的氣體和磁場
日地平均距離 149，598，000千米
半徑 696，000千米
質量 1.989×1033克
平均密度 1.409克/立方厘米
有效溫度 5,770K
自轉會合週期 26.9日(赤道);31.1日(極區)
光譜型 G2V
目視星等 -26.74等
目視絕對星等 4.83等
表面重力加速度 27,400厘米/平方秒
表面逃逸速度 617.7千米/秒
中心溫度 約 15,000,000K
中心密度 約 160克/立方厘米
年齡 50億年
太 陽 的 結 構
太陽是太陽系的中心天體,是太陽系裡唯一的一顆恆星,也是離地球最近的一顆恆星。太陽是一顆中等質量的充滿活力的壯年星，它處於銀河系內，位於距銀心約10千秒差距的懸臂內，銀道面以北約8秒差距處。太陽的直徑為139.2萬千米，是地球的109倍。太陽的體積為141億億立方千米，是地球的130萬倍。太陽的質量近2000億億億噸，是地球的33萬倍，它集中了太陽系99.865%的質量，是個絕對至高無上的「國王」。太陽是個熾熱的氣體星球，沒有固體的星體或核心。太陽從中心到邊緣可分為核反應區、輻射區、對流區和大氣層。太陽能量的99%是由中心的核反應區的熱核反應產生的。太陽中心的密度和溫度極高，它發生著由氫聚變為氦的熱核反應，而該反應足以維持100億年,因此太陽目前正處於中年期。太陽大氣的主要成分是氫（質量約占71%）與氦（質量約占27%）。
太陽和地球一樣，也有大氣層。太陽大氣層從內到外可分為光球、色球和日冕三層。光球層厚約5000千米，我們所見到太陽的可見光，幾乎全是由光球發出的。光球表面有顆粒狀結構----「米粒組織」。光球上亮的區域叫光斑，暗的黑斑叫太陽黑子，太陽黑子的活動具有平均11.2年的週期。從光球表面到2000千米高度為色球層，它得在日全食時或用色球望遠鏡才能觀測到，在色球層有譜斑、暗條和日珥，還時常發生劇烈的耀斑活動。色球層之外為日冕層，它溫度極高，延伸到數倍太陽半徑處，用空間望遠鏡可觀察到X射線耀斑。日冕上有冕洞，而冕洞是太陽風的風源。日冕也得在日全食時或用日冕儀才可觀測到。當太陽上有強烈爆發時，太陽風攜帶著的強大等離子流可能到達地球極區。這時，在地球兩極則可看見瑰麗無比的極光。
水 星
水星是最靠近太陽的行星，它與太陽的角距從不超過28°，中國古代稱水星為辰星。古時候西方人以為水星是兩顆行星，他們在暮色中見到它時，稱它為墨丘利(Mercury)，在晨曦中見到它時，稱它為阿波羅。後來人們知道了墨丘利和阿波羅就是同一顆星，就稱水星為墨丘利。墨丘利是羅馬神話中專為眾神傳遞信息的使者，他頭戴插有雙翅的帽子，腳蹬飛行鞋，手握魔杖，行走如飛。他神通廣大，令人難以捉摸。水星確實像墨丘利那樣，行動迅速，神出鬼沒，在一個半月的時間裡它會沿著一段奇特的曲線，從太陽的最東邊跑到最西邊，平均速度為每秒47．89千米，是太陽系中運動最快的行星。
水手10號行星際探測器
所攝照片
水手10號行星際探測器
所攝照片
水手10號行星際探測器
所攝照片
水手10號行星際探測器
所攝照片
一 天 等 於 兩 年
水星在繞太陽公轉的同時，本身也在自轉。1889年，意大利天文學家夏帕裡利經過對水星多年的觀測，認為水星自轉一周的時間和公轉一周的時間都是88天。對此，人們一直深信不疑。1965年，美國天文學家佩廷吉爾和戴斯，借助美國阿雷西沃（Arecibo)天文臺的世界最大的射電望遠鏡，測量了水星兩個邊緣反射波間的頻率差，成功地測量了水星的自轉週期為58.646日，正好是水星公轉週期的2／3。地球每自轉一周就是一晝夜，而水星自轉三周才是一晝夜。水星上一晝夜的時間，相當於地球上的176天。與此同時，水星也正好公轉了兩周。因此人們說水星上的一天等於兩年。由於水星在近日點時總以同一經度朝著太陽，在遠日點時以相差90°的經度朝著太陽，所以水星隨著經度不同而出現季節變化。
水 星 風 光
水星繞太陽公轉的軌道是個較扁的橢圓，當它在近日點和遠日點時，所看到的太陽大小可差一倍多。太陽在水星天空中移動得慢極了，如果在水星上看日出，要耐著性子花上十幾個小時。在水星上可以長時間地仔細觀察日冕和色球，而不必像在地球上那樣去追逐日食的瞬間，這一點令天文學家十分羨慕。然而要想到水星上去是不可能的。水星離太陽的距離是地球到太陽的1/3左右，再加上沒有大氣遮擋，水星上的陽光比地球赤道的陽光還強6倍，不要說人，就是一些熔點較低的金屬也會熔化。另外，水星上既無空氣又無水，晝夜溫差非常懸殊，最熱時達到427℃，最冷時則有-173℃。溫度最高的區域是中心位於北緯30°、西經195°的盆地，它是諸行星中溫度最高的地方，由此給它取名為"卡路里盆地"，即熱盆地的意思。又因它和月球上"雨海"（月球上一個盆地的名稱）極為相像，所以它也被人們稱為水星上的"雨海"。
貌 似 月 球
在地面上觀測水星，幾乎看不到它的細節。1973年11月3日，美國發射了水手10號宇宙飛船，對水星進行近距探測。它是迄今唯一"訪問"過水星的宇宙飛船。在它與水星三次相會的過程中，向地面發回了5000多張照片。在最後一次，它距水星表面僅372公里，拍攝了非常清晰的水星電視圖像。天文學家驚奇地發現，水星表面和月球表面極為相似。水星表面大大小小的環形山星羅棋布，既有高山，也有平原，還有令人膽寒的懸岸峭壁。據統計，水星上的環形山有上千個，這些環形山比月亮上的環形山的坡度平緩些。1976年，國際天文學會聘請一些專家、學者為環形山命名，1987年正式公佈了第一批環形山的名字，其中有15個環形山用了中國人的名字。除了中國現代文學巨匠魯迅外，其他14位都是中國古代文學家和藝術家。
金 星
金星
從450000英里遠
拍下的金星
金星像月亮一樣有圓缺朔望的變化，這一點曾支持了哥白尼的日心說。金星與地球十分相似：半徑為6050千米，只比地球略小；平均密度約為地球的95%；質量為地球的81.5%;另外,金星周圍也有大氣和雲層。它和水星一樣，是太陽系中僅有的兩個沒有天然衛星的大行星。金星的公轉軌道很接近於正圓，且與黃道面接近重合。其公轉週期約為224.7日，但其自轉週期卻為243日，也就是說，金星的「一天」比「一年」還長。金星是太陽系內唯一逆向自轉的大行星。金星的大氣層厚重濃密而奇特，其主要成分為二氧化碳，約占97%以上。因此導致金星上的「溫室效應」極其強烈。金星的大氣密度是地球的100倍，其大氣活動劇烈，大氣層中有頻繁的閃電和雷暴。金星基本上沒有磁場。它的地勢比較平坦，但地貌複雜，其內部結構從理論上可推出應與地球類似，但還有待觀測證實。金星有凌日現象與「金星蝕」現象，它們都是百年難遇的。
金 星 的 位 相 變 化
金星與月球一樣本身並不發光，金星的光輝來自金星表面反射的太陽光。金星也像月球一樣會出現週期性的圓缺變化，這是由於金星、地球和太陽的相對位置在不斷變化，從地球上看到的金星被太陽照亮的部分有時多些有時少些，這就叫位相變化。事實上，凡是位於地球公轉軌道以內的行星（如水星）都有這種變化。17世紀初，伽利略發現了金星的位相變化，從而為哥白尼的日心體系提供了一個強有力的證據。
金星上終年高溫高壓
生命無法存活
與 地 球 貌 合 神 離
金星被稱為地球的孿生姐妹，這是因為它們在外表上有不少相似之處：金星的半徑約為6050千米，只比地球小400千米；體積是地球的0．88倍；質量約是地球的4／5；平均密度略小於地球。因此，以前有人推測，金星的化學成分和表面的物理狀況與地球相似，金星上發現生命的可能性甚至比火星還要大。但後來的著陸探測證明，金星是個奇熱、無水、任何生命都無法存活的世界，金星和地球只是一對形同神異的姐妹。
地 球
地球是太陽系九大行星之一，按離太陽由近及遠的次序為第三顆。它有一個天然衛星---月球，二者組成一個天體系統---地月系統。
地球自西向東自轉，同時圍繞太陽公轉。地球自轉與公轉運動的結合產生了地球上的晝夜交替和四季變化。地球自轉的速度是不均勻的。同時，由於日、月、行星的引力作用以及大氣、海洋和地球內部物質的各種作用，使地球自轉軸在空間和地球本體內的方向都要產生變化。地球自轉產生的慣性離心力使得球形的地球由兩極向赤道逐漸膨脹，成為目前的略扁的旋轉橢球體，極半徑比赤道半徑約短21千米。
阿波羅飛船看到的地球
阿波羅飛船看到的地球
地球升起在月球的地平線上
地球可以看作由一系列的同心層組成。地球內部有核、幔、殼結構。地球外部有水圈和大氣圈，還有磁層，形成了圍繞固態地球的外套。
地球作為一個行星，遠在46億年以前起源於原始太陽星雲。
地球基本數據
赤道半徑 6378140米
扁率因子 298.257
質量 5.976×1027克
平均密度 5.52克/厘米3
表面重力加速度(赤道) 978.0厘米/秒2
表面重力加速度(極地) 983.2厘米/秒2
自轉週期 23時56分4秒(平太陽時)
公轉軌道半長徑 149597870千米
公轉軌道偏心率 0.0167
公轉週期 1恆星年
黃赤交角 23度27分
火 星
火星按離太陽由近及遠的順序為第四顆行星。肉眼看去是一顆引人注目的火紅色的亮星。它緩慢的穿行於眾恆星之中，從地球上看火星時而順行，時而逆行。火星最暗視星等約為＋1．5等，最亮時比最亮的恆星天狼星還亮，達-2.9等，這是由於地球和火星分別在各自的軌道上運行，它們之間的距離總在不斷變化。火星熒熒如火，亮度常變，位置不定，令人迷惑，所以，中國古代稱火星為「熒惑」。而在西方古羅馬的神話中，把它想像為身披盔甲渾身是血的戰神「馬爾斯」（Mars），即希臘神話中的戰神阿瑞斯(Ares)。阿瑞斯身世高貴，其父是神王宙斯，其母是天後赫拉。天文學中火星的符號是馬爾斯的長槍和盾牌的組合。
火星有很多特徵與地球相似。它距離太陽22794萬千米，約為日地距離的1.5倍；自轉軸與軌道平面的夾角為24°，和地球一樣有著一年四季的變化；它自轉一周比地球多半個多小時，為24小時37分22．6秒。所以火星和地球的晝夜長短基本差不多，但繞太陽公轉的週期，火星的一年幾乎等於地球的兩年。因為火星離太陽較遠，公轉一周為687日。火星的直徑約為地球的一半；體積還不到地球的1／6；質量僅是地球的1／10；火星大氣遠比地球的稀薄，它的主要成份是二氧化碳，占95％，氮占3％，還有數量極少的氧與水份。
火星上的平均溫度為-23℃，由於火星大氣稀薄而乾燥，所以它的晝夜溫差很大，遠遠大於地球上的晝夜溫差。因火星表面溫度低、壓力小，大氣中的二氧化碳和水大致都呈飽和狀態，只要氣溫稍一降低，二氧化碳和水蒸氣就會凝結。火星大氣中的水份極少，科學家估計，倘若把火星上的水冰全部融化成水，也只能在火星表面形成一個10米深的大海。與我們地球表面的波濤茫茫的海洋相比，火星上的水量就顯得微不足道了。
火 星 的 表 面
在乾燥的火星表面上遍地都是紅色的土壤和岩石。由於風沙的作用，火星表面到處是沙丘，還有類似河床的地形。這種河床地形在南半球及赤道附近分佈，表明距今大約30億年前的火星上曾像現在的地球上一樣有河流，有「水」流動。
火星表面滿目荒涼，一片赤紅。大氣中微塵的散射使天空呈現橙紅色。
通過對火星表土成分的分析，我們知道火星土壤中含有大量氧化鐵，由於長期受紫外線的照射，鐵就生成了一層紅色和黃色的氧化物。整個火星就是一個生了銹的世界。火星表面的特徵大同小異。荒涼的沙漠、連續不斷的丘陵和窪地一直延伸向遠方；亂石嶙峋點綴著火星表面，既有小小的鵝卵石，也有巨大無比的漂礫；這些與大峽谷、大火山及坑洞交織而成一個紅色的大地。
火 星 的 塵 暴
火星上另一個奇異特徵便是每年都要刮起一次讓人難以想像的特大風暴，風速之大是無法形容的。地球上的大颱風，風速是每秒60多米，而火星上的風速竟高達每秒180多米。大風暴有時可以席捲整個星球。火星表面的塵暴，是火星大氣中獨有的現象，整個火星一年中有1／4的時間都籠罩在漫天飛舞的狂沙之中。由於火星土壤含鐵量甚高，導致火星塵暴染上了桔紅的色彩，空氣中充斥著紅色塵埃，從地球上看去，猶如一片桔紅色的雲。
1971年，當美國的「水手9號」火星探測器剛剛走了一半的路程時，整個火星正被一場大塵暴所包圍。火星表面70～80千米的高空被塵埃籠罩，白茫茫的一片，根本無法觀測；除了赤道附近隱約見到4個坑洞外，其它地方模糊一片，什麼也看不清。這場特大塵暴竟連續不斷地刮了半年時間才漸漸平息下來。這在地球上是從未有過的。原來大風沙時看到的4個坑洞，竟是4個高達25千米以上的大火山。最大的火山被命名為奧林匹斯火山，高26千米，直徑600千米，大約形成於近10億年內。位於赤道下方的是一個龐大的峽谷，也就是火星上最壯觀的特徵之一 ---「水手谷」大峽谷。著名的水手谷長4000千米，寬約300千米，最深處達7千米。火星上南北半球地質結構很不一樣，大火山、大峽谷等都在北半球。
木 星
木星和它的伽利略衛星(海盜1號飛船照片)
木星(右上)、伊奧(Io, 左上)、歐羅巴(Europa,中)、嘉裡美(Ganymede, 左下)和卡利斯托(Callisto, 右下)
木星直徑約為14.3萬千米，是地球直徑的11.25倍，體積為地球的1316倍，而質量為所有其他行星的2.5倍。木星的平均密度相當低，僅1.33克/立方厘米。其繞太陽公轉一周約12年，而自轉一周僅要近10小時。由於它自轉太快，致使星體變扁，其赤道半徑與極半徑相差5000千米之多。木星沒有固體外殼，它是一顆由液態氫組成的液態星球。
木星內部是由鐵和硅組成的固體核，稱為木星核，溫度高達30000℃。木星核的外部絕大部分是氫，液態的氫分子 層與液態的金屬層合稱為木星幔。木星幔的外面是木星的大氣層，其大氣厚度有1000千米，幾乎全由氫和氦構成，只有微量的甲烷、氨和水汽。木星大氣中的甲烷具有吸收紫外線的作用。木星大氣中還有十分強烈和頻繁的閃電現象，平均每年約有250次。木星大氣濃密，有一系列與赤道平行的明暗交替分佈的雲帶，亮的叫帶，暗的叫帶紋。其中最引人注目的是位於木星南熱帶內的大紅斑，它呈蛋形，長20000千米，寬11000千米。
木星表面的磁場強度大約是地球的10倍，且其方向與地球的正好相反。木星具有極光現象，它是除地球以外第二個發現有極光現象的天體。
1979年3月4日「旅行者1號」空間探測器飛過木星附近時發現木星像土星一樣有光環，其寬度有6500千米，厚30千米，是由很多黑色石塊組成。木星是太陽系中除天王星和土星外擁有衛星最多的大行星，至今已發現16顆，其中最亮的4顆是伽利略第一次用望遠鏡分辨出來的，故叫做伽利略衛星。其實早在春秋時代我國的甘德和石申就已經發現了其中之一，稱之為同盟。
木 星 的 帶 紋
木星在眾行星中有著突出的特點：質量大、體積大。它的質量是太陽系中其它8顆行星加在一起的二倍半，相當於地球的1316倍。如果把地球和木星放在一起，就如同芝麻和西瓜之比一樣懸殊。
土星
土星是離太陽第六遠的一顆美麗的行星，凡是用望遠鏡看過土星的人，無不驚歎不已。土星公轉軌道半徑為14億千米，沖日時最大亮度為0.4星等。土星那橘色的表面，漂浮著明暗相間的彩雲，配以赤道面上那發出柔和光輝的光環，遠遠望去真像個戴著頂大沿遮陽帽的女郎。
土星自轉一周為10小時14分。由於自轉迅速，赤道凸出成為一個扁球體，赤道半徑要比兩極半徑大6000多千米。土星公轉週期為29.5年，約合二十八宿之數，每年鎮一宿，故古時我國又稱其為「鎮星」。土星長期被當作太陽系的邊界，直到1781年發現天王星以後，太陽系才得以擴大。土星運動遲緩，人們便將它看作時間和命運之神的象徵。羅馬神話中稱其為薩圖努斯神，即希臘神話中的克洛諾斯，他是神王宙斯之父，是在推翻父親之後登上天神寶座的。無論東方還是西方，都把土星與農業聯繫在一起。在天文學中的符號，像是一把主宰農業的大鐮刀。
土星大小僅次於木星，它們有許多相似之處。其直徑約12萬千米，是地球的9.5倍；體積是地球的730倍。但它的平均密度卻比水還要小，僅有0.7克/立方厘米。假如將土星放入水中，它會浮在水面上。
土星的內部結構與木星相似，也有岩石構成的核。核的外面是5000千米厚的冰層和金屬氫組成的殼層。再外面也像木星一樣被色彩斑斕的雲帶包圍著。這些彩色的雲帶主要由氫、氦以及甲烷等組成。如果說木星大氣運動多變，那麼土星大氣運動就顯得平靜、單純而快速。土星表面的噴射流，速度最快時可高達400米/秒以上。可真正的土星表面是看不到的，我們看到的只是雲頂，其溫度低於-200℃。
土星
旅行者號探測器發現土星也有一個大紅斑，長8000千米，寬6000千米，比木星的小許多。它可能是由於土星大氣中上升氣流重新落入雲層時引起擾動和旋轉而形成的。
奇 妙 的 土 星 環
土星最讓人著迷的便是美麗的土星環。
伽利略在1610年用自製望遠鏡觀察土星時，發現土星有兩個「耳朵」。他誤認為土星可能是由一大二小三個天體組成，懷疑這兩耳朵是兩顆衛星。但他一直不敢將觀察結果發表，其原因是「衛星」並沒有繞土星公轉，似乎永遠停留不動。而更令他驚奇的是那兩顆「衛星」 兩年後竟然失蹤，三年後又重新出現。
土星環
半個世紀後，荷蘭天文學家惠更斯（Christiaan Huygens) 用更大更好的望遠鏡進行觀測，才揭開了這個謎。原來那兩顆「衛星」是與土星不相連接、環繞在土星赤道面上的光環。這光環由無數形狀、大小不等，直徑在7.6厘米～9米之間的冰塊組成，以很快的速度圍繞土星運轉，在太陽光的照耀下呈現出各種顏色。光環的直徑達27萬千米，厚度為10千米左右，自東向西自轉。1675年，意大利天文學家卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）發現光環中有一圈空隙，這就是著名的卡西尼環縫。
卡西尼環縫
強 磁 場 與 大 閃 電
「先驅者」和「旅行者」發回的資料表明土星具有磁場，其強度為木星磁場的幾十分之一，但比地球磁場大得多。土星磁場宛如大鯨，頭部圓鈍，尾巴粗壯。它的奇特之處在於磁場磁軸與自轉軸幾乎重合，夾角為0.7°，而在地球上為12°。土星磁場的磁尾張角非常之大，是土星軌道處太陽風非常微弱的緣故。土星輻射帶範圍比地球的大10倍，但比木星的既小且弱。土星還具有較強電磁輻射，探測器在不久的將來在萬千米外便可收到土星發出的無線電波。
土星上存在一種驚人的巨型雷暴閃電，跨度達六萬多千米，覆蓋土星周長的六分之一以上。如此大的閃電若發生在地球上，可繞地球赤道一圈半。閃電頻帶寬，暴發週期為幾秒。
土衛四 (Dione)
天 王 星
在睛朗的夜晚要想觀看天王星，並不是很難。它的星等是5.7等。它的公轉週期相當長，每84年繞太陽一周，平均每天只移動46"，不容易與恆星區分，歷史上曾多次被誤認為是恆星而被載入星圖。
天王星
天王星在太陽系中的位置排行第七，距太陽約29億千米。它的體積很大，是地球的65倍，僅次於木星和土星，在太陽系位居第三；它的直徑為5萬多千米，是地球的4倍，質量約為地球的14.5倍。
在古老的希臘神話中，天王星被看作是第一位統治整個宇宙的天神---烏拉諾斯（Uranus)。他與地母該亞結合，生下了後來的天神。是他費盡心機將混沌的宇宙規劃得和諧有序。他地位顯赫，譯成中文便是天王星。
基本數據
質量: 8.686×1025 千克
赤道半徑:25559千米
平均密度:1.29克/厘米3
表面平均溫度:59K
表面重力加速度(赤道):7.77厘米/秒2
自轉週期:17.9小時
赤道面和軌道面交角:97.86°
軌道半長徑:19.1914天文單位
公轉週期:84.01年
軌道偏心率:0.0461
軌道傾角:0.774°
偶 然 發 現 的 行 星
英國天文學家威廉·赫歇耳(Frederick William Herschel)，1781年3月13日夜晚在院子裡與他的妹妹卡洛琳·赫歇耳(Caroline Lucretia herschel) 用自製的反射式望遠鏡觀察星空時，偶然間在雙子座發現了一顆與眾不同的淡綠色的星星，心中不免驚顫，這是一顆什麼星呢?他讓妹妹卡洛琳將觀察內容記錄了下來，連續幾天的跟蹤觀測使他認定，所發現的一定是太陽系的天體，可能是彗星。於是他把一篇題為《一顆彗星的報告》的論文遞交給英國皇家學會。
兩年以後，法國科學家拉普拉斯(Pierre Simon Laplace) 證認並公佈了威廉·赫歇耳發現了太陽系的新行星。天文學家們計算出這顆星的軌道，位置是在土星的外側，從此，太陽系內的第七顆行星---天王星就這樣被發現了。新行星的發現轟動了整個歐洲，英國皇家學會授予威廉·赫歇耳以柯普萊勳章。至此，他的生活發生了重大的改變，由業餘愛好天文的樂師變成了專業天文學家。他的一生為天文學的發展做出了傑出的貢獻，其功績名垂史冊。
躺 著 旋 轉 的 行 星
在太陽系中，所有的行星基本上都遵循著自轉軸與公轉平面接近垂直的規律而運動，唯獨天王星的赤道面與軌道面的傾角為97°55′。也就是說，它的自轉軸幾乎是倒在它的軌道平面上，以躺著的姿勢繞太陽運動。難怪有人把天王星稱做「一個顛倒的行星世界」。
天王星上的晝夜交替和四季變化也十分奇特和複雜。在天王星繞太陽公轉時，其公轉週期為84年。太陽輪流照射著它的北極、赤道、南極、赤道。因此，天王星上的每一晝、每一夜都要持續42年才能變換一次。太陽照射到哪一極時，哪一極就是夏季，太陽總不下落，沒有夜。而背對著太陽的那一極，正處在漫長黑夜所籠罩的寒冷冬季之中。只有在赤道南北緯8°之間，才有晝夜的變化。假如以地球人一般的壽命計算，在天王星的南極或北極，一生最多只能有一次目睹日出或日落的機會。現在,天王星上的陽光直射點,正從它的南極區移向赤道,到2007年,太陽將直射在它的赤道上。
大氣和內核
天王星大氣中的主要成分是氫（83%）、氦（15%）和大量的甲烷（2%）。天王星的表面具有發白的藍綠色光彩和與赤道平行的條紋，大概是由於自轉速度很快而產生的大氣流動。因為紅顏色的光被它的大氣中的甲烷吸收，所以天王星看上去是一顆藍綠色的星球。
天王星的自轉週期過去眾說紛紜。1986年「旅行者號」探測器接近天王星時，從磁場中測得的週期為17小時15分，而從大氣測得的數據為16小時58分，兩個數據表明天王星的內核和外部有一定的差異。另外,天王星的磁軸與自轉軸的夾角約60°。天王星這些奇怪的特點與它特殊的自轉方式是否有關呢？它們又是怎樣產生的？這些謎都有待進一步去探索。
美 麗 的 光 環
土星有美麗而奇特的光環早已是眾所周知的事了，光環似乎成了土星的「專利」。直到本世紀70年代才打破了這種壟斷現象。
1977年3月10日，天王星從天秤座中一顆編號為SAO158687號的暗恆星前面經過，出現了罕見的掩星天象。中國、美國、澳大利亞、印度和南非的天文臺都抓住這次難得的機會進行了觀測。發現掩星前和掩星後各出現5次亮度變化。經過天文學家們的分析，確認天王星也有光環，是9條細環，寬度約10萬千米。
光環的假彩色照片，從上到下依次為ε、δ、γ、η、β、α、4、5、6環
1986年1月24日，「旅行者2號」探測器以每小時72000千米的速度飛掠天王星時，又發現了天王星的11個環，糾正了9個環的認識。天王星共有20個環，不同的環有不同的顏色，給這顆遙遠的行星增添了新的光彩。
「旅行者2號」拍攝的光環
衛 星
在1985年之前，人們只知道天王星有5顆衛星，這5顆衛星幾乎都在接近天王星的赤道面上繞天王星轉動。因天王星的自轉軸傾斜為98°角，這5顆衛星都成了逆行衛星。其中天衛三和天衛四較大，直徑分別為1000千米和1630千米。其餘三顆都比較小，最小的天衛五是1948年美國天文學家柯伊伯(Gerard Peter Kuiper) 發現的，直徑為484千米。天衛五的地形複雜，有高達24千米的山峰、坑坑凹凹的洞和數條線狀的溝，它的成因迄今依然還是個謎。
天衛一
天衛二
天衛三
天衛四
天衛五
天衛五
1986年"旅行者2號"探測器造訪了這顆行星，發現了10顆新衛星，使它的衛星數目增加了2倍，共計15顆。新發現的衛星都很靠近天王星，但都比較小，直徑多在20～100千米之間。最大的一顆直徑為160千米。
1997年9月6日和7日,天文學家用帕洛瑪山5米海爾望遠鏡又發現了兩顆新衛星,它們被命名為Sycorax和Caliban。它們距天王星較遠,可能是被引力俘獲的小行星。這兩顆衛星是第一次在天王星周圍看到的「不規則」衛星。
1999年，人們又發現了3顆新衛星，使它的衛星總數達到了20顆
海 王 星
按距太陽的平均距離由近及遠排列，海王星排行第八。它的亮度為7．85等，只有在望遠鏡裡才能看到。由於它是一顆淡藍色的行星，根據傳統的行星命名法，它被命名為涅普頓（Neptune）。涅普頓是羅馬神話中統治大海的海神，掌管著1/3的宇宙，頗有神通，海王星的天文符號象徵涅普頓手中寒光閃閃的神叉。
海王星,旅行者2號拍攝
哈勃太空望遠鏡於1994年6月28日拍攝的兩張海王星照片。可以看見南緯30度和南緯60度的雲。1989年旅行者二號飛過海王星時拍攝到的大小暗斑已經消失。
哈勃太空望遠鏡分別於1994年10月10日（左上 ），10月18日（右上）和11月2日（中下）拍攝的海王星圖片。圖片顯示在幾天內海王星大氣的快速變化。
天 王 星 的 孿 生 兄 弟
海王星繞太陽運轉的軌道半長徑為45億千米，公轉一周需要165年。從1846年發現到今天，海王星還沒有走完一個全程。海王星的直徑是49400千米，和天王星類似，質量比天王星略大一些。海王星和天王星的主要大氣成分都是氫和氦，內部結構也極為相近，所以說海王星與天王星是一對孿生兄弟。
海王星距離太陽太遠了，那兒的陽光強度僅相與於一盞0.8米外的百瓦電燈，所以海王星的表面溫度極低，大氣下的冰層估計有8000千米厚，比地球半徑還大。
天王星有美麗的光環，海王星有沒有光環呢？這是人們很感興趣的一個問題。1846年10月初，英國天文學家拉塞爾(William Lassel)曾報導他看見了海王星環，但到底有沒有呢？天文學家眾說不一。1984年，美國和法國天文學家在兩個天文臺同時觀測7月22日的掩星後，達成了共識：海王星有一條不連續的環帶，其長度不過100千米，寬度只有10～15千米。
筆 尖 上 的 發 現
天王星被發現不久，人們就往意到天王星的運動有些奇怪，總是偏離天體力學計算的軌道。有人推測天王星軌道之外可能存在另一顆行星，它的引力作用使天王星的運動受到干擾，這在天文學上叫做「攝動」。1845年，英國劍橋大學數學系的學生亞當斯(John Couch Adams) 算出了這顆攝動行星的軌道和質量，並將結果寄給了皇家天文臺台長艾裡(George Biddel Airy)。由於人輕言微，他的研究成果沒有被重視。
與此同時，法國巴黎天文臺的勒威耶(Urbain Le Verrier)也在研究這一問題。1846年9月18日，勒威耶把他的研究結果寄給柏林天文臺的伽勒(Johann Gottfried Galle)。伽勒9月23日接到信後，當晚在勒威耶預言的位置附近找到了這顆新行星，命名為海王星。由於它是由天文計算而發現的行星，所以被稱為「筆尖上的發現」。
坐失良機的天文學家
由於海王星的發現，勒威耶和亞當斯的名字傳遍了整個世界，而一些天文學家卻痛感坐失良機。當初，伽勒接到勒威耶的信後，首先交給了恩克（Johann Franz Encke)。恩克以研究彗星著名，那一天正是他55歲生日，為了與家人團聚，共度良宵，放棄了發現海王星的大好機會。
那個把亞當斯的報告束之高閣的艾裡自然也後悔莫及。事後他才發現亞當斯計算出來的未知行星軌道與實際軌道相差無幾。
還有一位法國天文學家拉朗德（Joseph Jerene de Lalande)，在51年前就已走到了成功的邊緣。1795年5月8日、10日，他曾把海王星當恆星記錄下來，發現這兩次記錄的位置有細微的變化，他以為像往常一樣是測量誤差造成的。如果不是一念之差讓舊思想框住頭腦，而是作第三次、第四次觀測，那麼，發現海王星的桂冠很可能會落到他的頭上。
旅 行 者 2 號」 的 發 現
1989年8月24日，經過12年長途跋涉的「旅行者2號」探測器如期到達了旅途的最後一站--海王星，對海王星進行了詳細的科學考察，給天文學家發回了大量清晰的照片和數據，使我們對海王星的瞭解再也不像霧裡看花那樣朦朦朧朧了。
「旅行者2號」飛近海王星拍攝的照片向人們顯示，海王星是一個狂風呼嘯、亂雲飛渡、富有生氣的世界。大氣中有許多湍急紊亂的氣旋在翻滾。在海王星的南半球有一個醒目的大黑斑，其形狀、相對位置和行星的大小比例竟與木星大紅斑類似。天文學家認為它也是一個大氣旋，是令人驚心動魄的風暴區。
「在旅行者2號」考察海王星之前，一般認為海王星只有兩顆衛星，那就是海衛一和海衛二。飛近探測後又發現了6顆衛星，從而使海王星的衛星總數達到8顆。新發現的衛星暫命名為1989N1～1989N6。1989N6距海王星最近，其它依次是1989N5、1989N3、1989N4、1989N2、1989N1、海衛一和海衛二。
海衛一
海衛一
「旅行者2號」重點考察了海衛一。當它從南邊逼進海衛一時，攝像機前出現了一個耀眼的白色世界，凍結的氮構成的海衛一極冠覆蓋了南半球的大部。海衛一表面溫度大約只有-310℃。科學家推測它是由岩石和冰混合而成的天體。探測器發現海衛一上的冰火山正在噴發，噴出的是白色的冰雪團塊和黃色的冰氮顆粒。由於海衛一重力不大，這種噴發物可高達32千米，是珠穆朗瑪峰高度的4倍。迄今為止，海衛一是己發現的太陽系中第三個存在活火山的天體。
海衛二
海王星與海衛一
「旅行者2號」發現海王星有5條光環：裡面的3條比較模糊，可能是由衛星碎片構成的；外面的兩條環比較明亮，較裡面的環完整；最外面的環只有幾段弧特別亮，仔細觀察後發現，原來環中嵌有七八團冰塊（最大的直徑約有10～20千米），其它的則是很小的冰晶和碎石。
由「旅行者2號」拍攝的染色的海王星雲層結構圖片，不同的海拔顯示出不同的顏色，深色的海拔低，淺色的海拔高
「旅行者2號」拍攝的海王星偽彩色照片。海拔低的為藍色，海拔高的為白色。極亮處為大暗斑南部的雲。陽光的散射導致邊緣為紅色
「旅行者2號」通過不同濾色片拍攝的海王星。上面的三張透過的分別為橙色，紫色和紫外濾色片，顯示出亮雲。下面的三張為海王星大氣（甲烷）吸收增強後的效果
「旅行者2號」於1989年8月23日拍攝的圖片，圖中顯示出兩個海王星環和由「旅行者2號」發現的海王星的衛星Larissa(1989N2)，該衛星在圖的最左邊留下一個短的軌跡
「旅行者2號」距離2800000千米拍攝的海王星大暗斑近照
在四天半期間，海王星大暗斑周圍雲的變化，由「旅行者2號」拍攝於1989年8月
「旅行者2號」拍攝的海王星的偽彩色圖片，半透明的霧層籠罩著海王星（紅色）
「旅行者2號」於1989年8月15日距離157 000千米拍攝的圖片。海王星甲烷旋雲在主雲面的50千米上方
冥 王 星
九大行星中離太陽最遠、質量最小的要算冥王星了。它在遠離太陽59億千米的寒冷陰暗的太空中蹣跚前行，這情形和羅馬神話中住在陰森森的地下宮殿裡的冥王普魯托非常相似。因此，人們稱其為普魯托（Pluto），在天文學中是普魯托英文名字前兩個字母，又是對冥王星發現有推動之功的美國天文學家洛韋爾 （Percival Lowell）姓名的縮寫。
左圖是地面上望遠鏡拍攝的最好的照片；
右圖是空間望遠鏡圖像；
下圖是它們的軌道示意圖。
冥王星和它的衛星1994年2月21日空間望遠鏡圖像。
小圖像是空間望遠鏡原始圖像；
大圖像是經過計算機處理後的冥
王星表面。
冥王星是最晚發現的一顆行星，和天王星、海王星的發現相比，冥王星的發現可算得上「好事多磨」。冥王星的亮度很弱，只有15等，即使在大望遠鏡拍攝的照片上，它和普通的恆星也沒有什麼差別，要想在幾十萬顆星星中找到它，真好比是大海撈針。
在尋找冥王星的工作中，天文愛好者出身的美國天文學家洛韋爾詳細計算了這顆未知行星的位置，用望遠鏡仔細尋找，付出了十幾年的心血。直到1916年11月16日，他突然去世。
1925年，洛韋爾的兄弟捐獻了一架口徑32.5厘米的大視場照相望遠鏡，性能非常好，為繼續搜尋新行星提供了優越的條件。1929年，洛韋爾天文臺台長邀請湯博（Clyde William Tombaugh）加入未知行星的搜索行列。他們一個一個天區地搜索，拍攝了大量底片，並對每張底片進行細心地檢查，工作艱苦、乏味。 1930年1月21日，湯博終於在雙子星座的底片中發現了這顆新行星。
冥王星基本數 據
質量：0.0024地球質量
半徑：1350千米
週期：90465日
軌道半長徑：39.87天文單位
軌道偏心率：0.256
軌道傾角：17.1°
奇 特 的 軌 道
冥王星在發現之初曾被認為是一顆位於海王星軌道外的行星，但後來的事實證明並非完全如此。譬如，在1979年1月21日～1999年3月14日這段時間，冥王星就比海王星更靠近太陽。這是由於冥王星軌道的偏心率、軌道面對黃道面的傾角都比其它行星大。冥王星在近日點附近時比海王星離太陽還近，這時海王星成了離太陽最遠的行星。每隔一段時間，冥王星和海王星會彼此接近，在黃道投影圖上兩顆行星的軌道交叉。但不必擔心它們會碰撞，因為它們的軌道平面並不重合，即使在交叉點附近，它們之間的距離仍然是很大的。它們會像運行於立體交叉公路上的車輛一樣，各自飛馳而過。
衛 星 的 發 現
1978年7月，美國海軍天文臺的克裡斯蒂在研究冥王星的照片時，偶然發現冥王星小小的圓面略有拉長。他把1970年以來所有的冥王星照片都找出來，結果發現這一現象是有規律地出現的，於是他斷定冥王星有一顆衛星。由於冥王星離我們實在太遠了，以致在大望遠鏡裡也不能把冥王星和它的衛星分開。這好比氣象站的風速計，一根橫桿連著兩個圓球，在疾風中旋轉。從遠處看去，兩個圓球融成一體，只能察覺出它時圓時扁的變化。冥王星的衛星被命名為查龍（Charon）。在希臘神話中查龍是普魯托的一個役卒，專在冥海上渡亡靈。查龍的公轉週期與冥王星的自轉週期一樣，都是6.39日。
冥 王 星 直 徑 有 多 大
由於冥王星太暗太小，發現後很長時間不能確定它的大小。最早估計它的直徑是6600千米，1949年改為10000千米。1950年，柯伊伯用新建的5米望遠鏡將其修正為6000千米，1965年又用冥王星掩暗星的方法定出直徑的上限為5500千米。1977年發現冥王星表面是冰凍的甲烷，按其反照率測算，冥王星的直徑縮小到2700米。1980年用夏威夷莫納克亞山上的3．6米紅外望遠鏡測出的冥王星直徑在2600～4000千米之間，查龍直徑為2000千米。近年一些天文學家觀測指出，冥王星的直徑約為2400千米，比月球（3475千米）還小，而查龍直徑為1180千米，它與冥王星直徑之比是2:1，是九大行星中行星與衛星直徑之比最大的。所以，有人說冥王星和它的衛星更像一個雙行星系統。
未 知 數 最 多 的 行 星
冥王星發現至今只有60多年，再加上又小又遠，是目前大行星中面目最為模糊的一顆。20世紀70年代和80年代是太陽系航天探測的黃金時代，九大行星中已有8顆被行星際探測器近探過，只有冥王星是航天器未涉足的死角。在各種天文書刊中給出的行星參數表上，冥王星這一欄留下的空白最多，即使被列出數據，有不少也被打上問號，表示不準確。
除了一大串未知數外，人們對冥王星的身份也有懷疑。冥王星的直徑、質量是行星中最小的，密度為每立方厘米1.8～2.1克，反照率為50％～60％，這同外行星的幾顆大衛星很相似。冥衛星究竟是行星還是衛星？或是一顆大的小行星？然而，不管它是什麼，作為太陽系遙遠邊界上的一個天體，它的神秘感對天文學家有很大的吸引力。相信不久的將來，隨著探測技術的發展，冥王星將成為行星天文學的熱門課題。
有 冥 外 行 星 嗎 ？
哥白尼提出日心說時，土星是太陽系的邊界，後來隨著天王星、海王星和冥王星的發現，太陽系邊界一次次外延。然而從理論上說，太陽系的範圍應比現在的九大行星的範圍大干百倍，甚至上萬倍。太陽系中是否還存在冥外行星？對此，天文學家做了十分浩繁和艱苦的工作。湯博在發現冥王星後的14年裡，一直在用發現冥王星的方法尋找冥外行星。他用閃視比較儀仔細檢查了362對底片（這些底片所覆蓋的面積大約為全天的70％），從每張底片中尋找可能存在的新行星。他發現了大量新天體，卻沒有冥外行星。科學家認為冥外行星如果存在，勢必會使飛近它的探測器受到攝動，其影響足可以在探測器的運行軌道中反映出來。然而旅行者號探測器在飛越過海王星和冥王星軌道之後，運行正常，沒有提供一點點證明未知天體存在的蛛絲馬跡。到底有沒有冥外行星，目前還是一個待解之謎。
彗星
公元1066年，諾曼人入侵英國前夕，正逢哈雷彗星回歸。當時，人們懷有複雜的心情，注視著夜空中這顆拖著長尾巴的古怪天體，認為是上帝給予的一種戰爭警告和預示。後來，諾曼人征服了英國，諾曼統帥的妻子把當時哈雷彗星回歸的景象繡在一塊掛毯上以示紀念。中國民間把彗星貶稱為「掃帚星」、「災星」。像這種把彗星的出現和人間的戰爭、饑荒、洪水、瘟疫等災難聯繫在一起的事情，在中外歷史上有很多。
小圖像是空間望遠鏡原始圖像；
大圖像是經過計算機處理後的冥
王星表面。
冥王星是最晚發現的一顆行星，和天王星、海王星的發現相比，冥王星的發現可算得上「好事多磨」。冥王星的亮度很弱，只有15等，即使在大望遠鏡拍攝的照片上，它和普通的恆星也沒有什麼差別，要想在幾十萬顆星星中找到它，真好比是大海撈針。
在尋找冥王星的工作中，天文愛好者出身的美國天文學家洛韋爾詳細計算了這顆未知行星的位置，用望遠鏡仔細尋找，付出了十幾年的心血。直到1916年11月16日，他突然去世。
1925年，洛韋爾的兄弟捐獻了一架口徑32.5厘米的大視場照相望遠鏡，性能非常好，為繼續搜尋新行星提供了優越的條件。1929年，洛韋爾天文臺台長邀請湯博（Clyde William Tombaugh）加入未知行星的搜索行列。他們一個一個天區地搜索，拍攝了大量底片，並對每張底片進行細心地檢查，工作艱苦、乏味。 1930年1月21日，湯博終於在雙子星座的底片中發現了這顆新行星。
冥王星基本數 據
質量：0.0024地球質量
半徑：1350千米
週期：90465日
軌道半長徑：39.87天文單位
軌道偏心率：0.256
軌道傾角：17.1°
奇 特 的 軌 道
冥王星在發現之初曾被認為是一顆位於海王星軌道外的行星，但後來的事實證明並非完全如此。譬如，在1979年1月21日～1999年3月14日這段時間，冥王星就比海王星更靠近太陽。這是由於冥王星軌道的偏心率、軌道面對黃道面的傾角都比其它行星大。冥王星在近日點附近時比海王星離太陽還近，這時海王星成了離太陽最遠的行星。每隔一段時間，冥王星和海王星會彼此接近，在黃道投影圖上兩顆行星的軌道交叉。但不必擔心它們會碰撞，因為它們的軌道平面並不重合，即使在交叉點附近，它們之間的距離仍然是很大的。它們會像運行於立體交叉公路上的車輛一樣，各自飛馳而過。
衛 星 的 發 現
1978年7月，美國海軍天文臺的克裡斯蒂在研究冥王星的照片時，偶然發現冥王星小小的圓面略有拉長。他把1970年以來所有的冥王星照片都找出來，結果發現這一現象是有規律地出現的，於是他斷定冥王星有一顆衛星。由於冥王星離我們實在太遠了，以致在大望遠鏡裡也不能把冥王星和它的衛星分開。這好比氣象站的風速計，一根橫桿連著兩個圓球，在疾風中旋轉。從遠處看去，兩個圓球融成一體，只能察覺出它時圓時扁的變化。冥王星的衛星被命名為查龍（Charon）。在希臘神話中查龍是普魯托的一個役卒，專在冥海上渡亡靈。查龍的公轉週期與冥王星的自轉週期一樣，都是6.39日。
冥 王 星 直 徑 有 多 大
由於冥王星太暗太小，發現後很長時間不能確定它的大小。最早估計它的直徑是6600千米，1949年改為10000千米。1950年，柯伊伯用新建的5米望遠鏡將其修正為6000千米，1965年又用冥王星掩暗星的方法定出直徑的上限為5500千米。1977年發現冥王星表面是冰凍的甲烷，按其反照率測算，冥王星的直徑縮小到2700米。1980年用夏威夷莫納克亞山上的3．6米紅外望遠鏡測出的冥王星直徑在2600～4000千米之間，查龍直徑為2000千米。近年一些天文學家觀測指出，冥王星的直徑約為2400千米，比月球（3475千米）還小，而查龍直徑為1180千米，它與冥王星直徑之比是2:1，是九大行星中行星與衛星直徑之比最大的。所以，有人說冥王星和它的衛星更像一個雙行星系統。
未 知 數 最 多 的 行 星
冥王星發現至今只有60多年，再加上又小又遠，是目前大行星中面目最為模糊的一顆。20世紀70年代和80年代是太陽系航天探測的黃金時代，九大行星中已有8顆被行星際探測器近探過，只有冥王星是航天器未涉足的死角。在各種天文書刊中給出的行星參數表上，冥王星這一欄留下的空白最多，即使被列出數據，有不少也被打上問號，表示不準確。
除了一大串未知數外，人們對冥王星的身份也有懷疑。冥王星的直徑、質量是行星中最小的，密度為每立方厘米1.8～2.1克，反照率為50％～60％，這同外行星的幾顆大衛星很相似。冥衛星究竟是行星還是衛星？或是一顆大的小行星？然而，不管它是什麼，作為太陽系遙遠邊界上的一個天體，它的神秘感對天文學家有很大的吸引力。相信不久的將來，隨著探測技術的發展，冥王星將成為行星天文學的熱門課題。
有 冥 外 行 星 嗎 ？
哥白尼提出日心說時，土星是太陽系的邊界，後來隨著天王星、海王星和冥王星的發現，太陽系邊界一次次外延。然而從理論上說，太陽系的範圍應比現在的九大行星的範圍大干百倍，甚至上萬倍。太陽系中是否還存在冥外行星？對此，天文學家做了十分浩繁和艱苦的工作。湯博在發現冥王星後的14年裡，一直在用發現冥王星的方法尋找冥外行星。他用閃視比較儀仔細檢查了362對底片（這些底片所覆蓋的面積大約為全天的70％），從每張底片中尋找可能存在的新行星。他發現了大量新天體，卻沒有冥外行星。科學家認為冥外行星如果存在，勢必會使飛近它的探測器受到攝動，其影響足可以在探測器的運行軌道中反映出來。然而旅行者號探測器在飛越過海王星和冥王星軌道之後，運行正常，沒有提供一點點證明未知天體存在的蛛絲馬跡。到底有沒有冥外行星，目前還是一個待解之謎。
彗星
公元1066年，諾曼人入侵英國前夕，正逢哈雷彗星回歸。當時，人們懷有複雜的心情，注視著夜空中這顆拖著長尾巴的古怪天體，認為是上帝給予的一種戰爭警告和預示。後來，諾曼人征服了英國，諾曼統帥的妻子把當時哈雷彗星回歸的景象繡在一塊掛毯上以示紀念。中國民間把彗星貶稱為「掃帚星」、「災星」。像這種把彗星的出現和人間的戰爭、饑荒、洪水、瘟疫等災難聯繫在一起的事情，在中外歷史上有很多。
科胡特克（Kohoutek）彗星
哈雷彗星
彗星是在扁長軌道（極少數在近圓軌道）上繞太陽運行的一種質量較小的雲霧狀小天體。
Hyakutake彗星
Giacobini-Zinner彗星
彗星的軌道有橢圓、拋物線、雙曲線三種。橢圓軌道的彗星又叫週期彗星，另兩種軌道的又叫非週期彗星。週期彗星又分為短週期彗星和長週期彗星。一般彗星由彗頭和彗尾組成。彗頭包括彗核和彗發兩部分，有的還有彗雲。並不是所有的彗星都有彗核、彗發、彗尾等結構。我國古代對於彗星的形態已很有研究，在長沙馬王堆西漢古墓出土的帛書上就畫有29幅彗星圖。在晉書「天文志」上清楚地說明彗星不會發光，系因反射太陽光而為我們所見，且彗尾的方向背向太陽。彗星的體形龐大，但其質量卻小得可憐，就連大彗星的質量也不到地球的萬分之一。由於彗星是由冰凍著的各種雜質、塵埃組成的，在遠離太陽時，它只是個雲霧狀的小斑點；而在靠近太陽時，因凝固體的蒸發、氣化、膨脹、噴發，它就產生了彗尾。彗尾體積極大，可長達上億千米。它形狀各異，有的還不止一條，一般總向背離太陽的方向延伸，且越靠近太陽彗尾就越長。宇宙中彗星的數量極大，但目前觀測到的僅約有1600顆。
彗 星 的 軌 道
彗星的軌道與行星的很不相同，它是極扁的橢圓，有些甚至是拋物線或雙曲線軌道。軌道為橢圓的彗星能定期回到太陽身邊，稱為週期彗星；軌道為拋物線或雙曲線的彗星，終生只能接近太陽一次，而一旦離去，就會永不復返，稱為非週期彗星，這類彗星或許原本就不是太陽系成員，它們只是來自太陽系之外的過客，無意中闖進了太陽系，而後又義無反顧地回到茫茫的宇宙深處。週期彗星又分為短週期（繞太陽公轉週期短於200年）和長週期（繞太陽公轉週期超過200年）彗星。目前，已經計算出600多顆彗星的軌道。彗星的軌道可能會受到行星的影響，產生變化。當彗星受行星影響而加速時，它的軌道將變扁，甚至成為拋物線或雙曲線，從而使這顆彗星脫離大陽系；當彗星減速時，軌道的偏心率將變小，從而使長週期彗星變為短週期彗星，甚至從非週期彗星變成了週期彗星以致被「捕獲」。
彗 星 的 結 構
彗星沒有固定的體積，它在遠離太陽時，體積很小；接近太陽時，彗發變得越來越大，彗尾變長，體積變得十分巨大。彗尾最長竟可達2億多千米。彗星的質量非常小，絕大部分集中在彗核部分。彗核的平均密度為每立方厘米1克。彗發和彗尾的物質極為稀薄，其質量只佔總質量的1%--5%，甚至更小。彗星物質主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等組成，而彗核則由凝結成冰的水、二氧化碳（乾冰）、氨和塵埃微粒混雜組成，是個「髒雪球」。
彗 星 的 起 源
彗星的起源是個未解之謎。有人提出，在太陽系外圍有一個特大彗星區，那裡約有1000億顆彗星，叫奧爾特雲，由於受到其它恆星引力的影響，一部分彗星進入太陽系內部，又由於木星的影響，一部分彗星逃出太陽系，另一些被「捕獲」成為短週期彗星；也有人認為彗星是在木星或其它行星附近形成的；還有人認為彗星是在太陽系的邊遠地區形成的；甚至有人認為彗星是太陽系外的來客。
哈 雷 彗 星
1682年8月，天空中出現了一顆用肉眼可見的亮彗星，它的後面拖著一條清晰可見、彎彎的尾巴。這顆彗星的出現引起了幾乎所有天文學家們的關注。當時，年僅26歲的英國天文學家哈雷對這顆彗星尤為感興趣。他仔細觀測、記錄了彗星的位置和它在星空中的逐日變化。經過一段時期的觀察，他驚訝地發現，這顆彗星好像不是初次光臨地球的新客，而是似曾相識的老朋友。
哈雷彗星的彗尾
哈雷彗星
1910年5月13日
的哈雷彗星
哈雷彗星
在哈雷生活的那個時代，還沒有人意識到彗星會定期回到太陽附近。自從哈雷產生了這個大膽的念頭後，便懷著極大的興趣，全身心地投入到對彗星的觀測和研究中去了。在通過大量的觀測、研究和計算後他大膽地預言，1682年出現的那顆彗星，將於1758年底或1759年初再次回歸。哈雷作出這個預言時已近50歲了，而他的預言是否正確，還需等待50年的時間。他意識到自己無法親眼看見這顆彗星的再次回歸，於是，他以種幽默而又帶點遺憾的口吻說：如果彗星根據我的預言確實在1758年回來了，公平的後人大概不會拒絕承認這是由一位英國人首先發現的。
在哈雷去世10多年後，1758年底，這顆第一個被預報回歸的彗星被一位業餘天文學家觀測到了，它準時地回到了太陽附近。哈雷在18世紀初的預言，經過半個多世紀的時間終於得到了證實。後人為了紀念他，把這顆彗星命名為「哈雷彗星」。其實在歷史上從公元前240年起的每次回歸我國都有所記載，最早的一次可能是周武王伐紂之年，即公元前1057年。哈雷彗星每隔大約76年都會按時回歸。在哈雷彗星回歸時，可以對它進行大量的觀測研究。哈雷彗星的最近一次回歸是1986年，中國和各國一樣對它進行了大量的觀測，發現了斷尾現象。它的再次回歸要等到2061年左石。
比 拉 彗 星
比拉彗星是由奧地利業餘天文愛好者比拉（Wilheim Von Biela）在1826年發現的一顆因自身分裂而走完生命旅程的短週期彗星。它的週期為6.6年。它在1845年的回歸時，突然分裂成兩顆，分裂後的兩顆彗星各自有彗核和彗發，它們像一對孿生兄弟，相互依偎，結伴而行，但是它們之間的距離在慢慢增大。1865年回歸時，雖然天文學家們精確預報了它的位置，但卻沒有找到它的蹤跡，並且從此杳無音訊，給天文學家留下了許多不解和遺憾。 但在1872年11月27日，當地球穿過比拉彗星原來的軌道時，夜空中突然出現了壯麗的流星雨，燦爛的流星像雨點一樣從仙女座中的一點向四下散開，這美麗而令人驚奇的景像一直持續了4個多小時，這就是仙女座流星雨。原來，比拉彗星在人們觀測到分裂以前就已經開始碎裂了。時至今日，每年11月還能看到仙女座流星雨，只是微弱多了。
「蘇梅克-利維9號」彗星撞擊木星
1994年5月的「蘇梅克-利維9號」彗星
1994年5月從哈勃太空望遠鏡拍下的「蘇梅克-利維9號」彗星
「蘇梅克-利維9號」彗星是在1993年3月26日由蘇梅剋夫婦與戴維·利維合作發現的第9顆彗星。它以11年左右的週期繞太陽運動，當它在1992年7月8日離木星最近時，它的彗核被木星引力拉碎成21塊，變成繞木星運動的群體。天文學家經過計算，成功地預計了1994年7月17日至22日之間，這顆彗星的碎塊將以每秒60千米的速度先後撞擊至木星背著地球一面的南緯約44°的地方，這可是一次罕見的天文現象。撞擊過程中，在木星上空出現了爆炸、火球、閃光，在木星大氣中形成了黑斑。這次天體撞擊事件必將在天文學史中留下輝煌的一頁。
小 行 星 帶
在太陽系中，除了九顆大行星以外，還有成千上萬顆我們肉眼看不到的小天體，它們像九大行星一樣，沿著橢圓形的軌道不停地圍繞太陽公轉。與九大行星相比，它們好像是微不足道的碎石頭。這些小天體就是太陽系中的小行星。
小行星Gaspra,1991年伽利略號探測器拍攝
小行星Gaspra,伽利略號探測器拍攝
1994年11月28日至12月1日哈勃望遠鏡拍攝的第4號小行星---灶神星系列照片，顯示了全部5.34小時的自轉
小行星Mathilde，由近地小行星探測器（NEAR）於1997年6月拍攝
小行星Mathilde(左)、
Gaspra（中）、
Ida（右）
Ida的衛星，伽利略號探測器攝於1993年8月28日
小行星，顧名思義，它們的體積都很小。最早發現的「谷神星」（Ceres 1)、「智神星」(Pallas 2)、「婚神星」(Juno 3) 和「灶神星」(Vesta 4)是小行星中最大的四顆，被稱為「四大金剛」。「四大金剛」中最大的谷神星直徑約為1000千米，最小的婚神星直徑約為200多千米；如果能把它們從天上「請」到地球上來，中國的青海省剛好可以讓谷神星安家。除去「四大金剛」外，其餘的小行星就更小了，據估計，最小的小行星直徑還不足1千米。雖然它們的體積比衛星還小得多，但是在太陽系這個家庭中，卻要和九大行星論資排輩。
小行星Toutatis，圖片顯示其上有淺火山，山脊和頸狀谷
小行星Ida和它的衛星，伽利略號探測器攝於1993年8月28日
大多數小行星是一些形狀很不規則、表面粗糙、結構較松的石塊，表層有含水礦物。它們的質量很小，按照天文學家的估計，所有小行星加在一起的質量也只有地球質量的4／10000。這些小行星和它們的大行星同伴一起，一面自轉，一面自西向東地圍繞太陽公轉。儘管擁擠，卻秩序井然，有時它們巨大的鄰居--木星的引力會把一些小行星拉出原先的軌道，迫使它們走上一條新的漫遊道路。在近年對小行星觀測中，還發現一個有趣的現象，有些小行星竟然也有自己的衛星。
在1991年以前所獲的小行星數據主要是通過基於地面的觀測。1991年10月，伽利略號探測器經過951號小行星（Gaspra2017），從而獲得了第一張高分辨率的小行星照片。1993年8月，伽利略號又飛經了243號小行星（Ida4005），使其成為第二顆被宇宙飛船訪問過的小行星。1997年 6月27日，近地小行星探測器（NEAR）與253號小行星（Mathilde4001）擦肩而過。這次機遇使得科學家們第一次能近距離觀察這顆小行星。宇宙探測器經過小行星帶時發現，小行星帶其實非常空曠，小行星與小行星之間分隔得非常遙遠。
小 行 星 的 由 來
從巡天觀測的照片中估計小行星的數目有近50萬顆，為什麼在火星和木星軌道之間會有如此龐大的小行星群？關於這個問題有過很多猜測和假設。當1804年第三顆小行星被發現後，一位德國科學家假設火星和木星之間原來存在一個大行星，後來不知什麼原因爆炸了，已經發現的三顆小行星就是它爆炸後的三塊大碎片。他預言一定還有許多小行星存在。進入 20世紀後，「爆炸說」重又引起某些科學家的重視。
另一種假設是「碰撞說」。這種假設認為，在火星、木星之間的區域，原來存在著幾十顆類似谷神星、智神星大小的「中介天體」。由於它們的軌道雜亂分佈，在漫長的歲月中互相發生猛烈碰撞，碰撞碎裂形成了千萬顆小行星，而最早發現的四顆小行星則是碰撞事故的倖免者。
近20年來，關於小行星起源的假設又有了新的發展。新的觀點認為：小行星有與大行星一樣的形成過程，是從同一塊「原始星雲」中脫胎而出的，只是大行星發展比較完全，小行星由於各種原因中途「流產」了，未能「發育」完全。小行星帶與土星環在某種程度上是可以類比的。這些假設都從某些方面解釋了小行星的起源，但又都存在很多問題。現在，越來越多的天文學家認為：小行星的起源是太陽系起源問題中不可分割的一環。這些小天體是太陽系中珍貴的「化石」，它們記載著行星形成初期的信息。
恐龍滅絕與小行星碰撞地球說
大約在2億多年以前，地球是爬行動物的一統天下，其中恐龍家族又是這一統天下的赫赫霸主。種類繁多、身軀龐大的恐龍佔據了當時的海洋、陸地和天空，那時，整個地球幾乎成了「龍」的世界。可是，在距今約6500萬年前，這些在當時不可一世的巨獸突然在短時期內全部消亡了，與恐龍共同存在的生物中有70%也同時滅絕。是什麼原因導致了這場全球性的災難？
今天的科學家們依據各種發現，對恐龍的滅絕提出了多種假設，如氣候大變動說，火山爆發說，哺乳類動物競爭說，超新星爆發說，小行星碰撞說等。其中小行星碰撞說認為：大約在6500萬年前，一顆直徑為千米左右的小行星與地球相撞，猛烈的碰撞捲起了大量的塵埃，使地球大氣中充滿了灰塵並聚集成塵埃雲，厚厚的塵埃雲籠罩了整個地球上空，擋住了陽光，使地球成為「暗無天日」的世界，這種情況持續了幾十年。缺少了陽光，植物賴以生存的光合作用被破壞了，大批的植物相繼枯萎而死，身軀龐大的食草恐龍每天要消耗幾百幾干千克植物，它們根本無法適應這種突發事件引起的生活環境的變異，只有在飢餓的折磨下絕望地倒下；以食草恐龍為食源的食肉恐龍也相繼死去。1991年美國科學家用放射性同位素方法，測得墨西哥灣尤卡坦半島的大隕石坑（直徑約180千米）的年齡約為6505.18萬年。從發現的地表隕石坑來看，每百萬年有可能發生三次直徑為500米的小行星撞擊地球的事件。更大的小行星撞擊地球的概率就更小了。
小行星中真正可能對地球造成威脅的稱為潛在危險小行星。它們的軌道與地球軌道的最近距離小於0.05天文單位（約750萬千米）, 直徑大於100米。據估計，潛在危險小行星約有近2000顆。
1997年1月20日，中國科學院北京天文臺施密特CCD小行星項目組使用北京天文臺60/90厘米施密特望遠鏡在興隆發現了一顆潛在危險小行星，這是我國發現的第一顆近地小行星。其軌道與地球軌道的最近距離是0.0001天文單位（約15000千米），是當時的96顆潛在危險小行星中第三顆這麼近的。儘管如此，它在今後相當長的時間內(至少在我們的有生之年)不會對地球構成真正的威脅。發現後引起國際小行星觀測者的極大關注，不僅成為當年被觀測次數最多的小行星，也是有史以來被觀測最多的暫定編號(1997-BR)小行星之一。 捷克天文學家對它的測光觀測得到其自轉週期33小時。美國Goldstone天線對其進行了雷達觀測。
如果小行星碰撞說是可能成立的假說，那麼今後會不會再發生小行星與地球相碰撞的類似事件呢？人類創造的文明世界會不會被小行星撞擊而毀於一旦呢？人類怎樣才能對此防患於未然呢？這些都是科學家們非常感興趣因而在積極探討的問題。
流星與隕石
晴朗無月的夜晚，當你仰視夜空時，經常會看見一道明亮的閃光劃破夜空，飛流而逝。它給寂寞的星空帶來一絲生氣，這就是流星現象。中國民間常把它稱為「賊星」。
1998年11月,全國中學生獅子座流星雨攝影一等獎作品選
匯文王蔚然
科大附孫樺
科大附天文組
順義牛欄山一中申雪松
什麼是流星呢？流星是行星際空間的塵粒和固體塊（流星體）闖入地球大氣圈同大氣摩擦燃燒產生的光跡。若它們在大氣中未燃燒盡，落到地面後就稱為「隕星」或「隕石」。流星體原是圍繞太陽運動的，在經過地球附近時，受地球引力的作用，改變軌道，從而進入地球大氣圈。流星有單個流星、火流星、流星雨幾種。單個流星的出現時間和方向沒有什麼規律，又叫偶發流星。火流星也屬偶發流星，只是它出現時非常明亮，像條火龍且可能伴有爆炸聲，有的甚至白晝可見。許多流星從星空中某一點（輻射點）向外輻射散開，這就是流星雨。隕石是太陽系中較大的流星體闖入地球大氣後未完全燃燒盡的剩餘部分，它給我們帶來豐富的太陽系天體形成演化的信息，是受人歡迎的不速之客。一般的流星體，密度都極低，約是水密度的1/20。每天都約有數十億、上百億流星體進入地球大氣，它們總質量可達20噸。
火 流 星
火流星看上去非常明亮，像條閃閃發光的巨大火龍，發著「沙沙」的響聲，有時還有爆炸聲。有的火流星甚至在白天也能看到。火流星的出現是因為它的流星體質量較大（質量大於幾百克），進入地球大氣後來不及在高空燃盡而繼續闖入稠密的低層大氣，以極高的速度和地球大氣劇烈摩擦，產生出耀眼的光亮。火流星消失後，在它穿過的路徑上，會留下雲霧狀的長帶，稱為「流星余跡」；有些余跡消失得很快，有的則可存在幾秒鐘到幾分鐘，甚至長達幾十分鐘。
流 星 雨
在各種流星現象中，最美麗、最壯觀的要屬流星雨現象。當它出現時，千萬顆流星像一條條閃光的絲帶，從天空中某一點（輻射點）輻射出來。流星雨以輻射點所在的星座命名，如仙女座流星雨，獅子座流星雨等。歷史上出現過許多次著名的流星雨：天琴座流星雨、寶瓶座流星雨、獅子座流星雨、仙女座流星雨……。中國在公元前687年就記錄到天琴座流星雨，「夜中星隕如雨」，這是世界上最早的關於流星雨的記載。
流星雨的出現是有規律的，它們往往在每年大致相同的日子裡重複出現，因此它們又被稱為「週期流星」。
９８年獅子星座流星雨
流星雨的形成是由於在行星際空間有許多流星體組成的「流星群」，當地球與流星群相遇時，就會有大量的流星進入地球大氣，形成壯觀的流星雨。流星群可能是彗星物質擴散到軌道上形成的，就像比拉彗星碎裂後則形成了仙女座流星雨。事實是不是這樣呢？這又是一個需要證實的天體之謎。
隕 石
隕石是來自地球之外的「客人」。根據隕石本身所含的化學成分的不同，大致可分為三種類型：
1.鐵隕石，也叫隕鐵，它的主要成分是鐵和鎳；
2.石鐵隕石，也叫隕鐵石，這類隕石較少，其中 鐵鎳與硅酸鹽大致各佔一半；
3.石隕石，也叫隕石，主要成分是硅酸鹽，這種隕石的數目最多。
隕石包含著大量豐富的太陽系天體形成演化的信息，對它們的實驗分析將有助於探求太陽系演化的奧秘。隕石是由地球上已知的化學元素組成的，在一些隕石中找到了水和多種有機物。這成為「地球上的生命是隕石將生命的種子傳播到地球的」這一生命起源假說的一個依據。通過對隕石中各種元素的同位素含量測定，可以推算出隕石的年齡，從而推算太陽系開始形成的時期。隕石可能是小行星、行星、大的衛星或彗星分裂後產生的碎塊，它能攜帶來這些天體的原始信息。著名的隕石有中國吉林隕石，中國新疆大隕鐵，美國巴林傑隕石，澳大利亞默其遜碳質隕石等。
1976年3月8日下午，中國吉林市北郊降落了一次世界上罕見的隕石雨： 隕落的巨石穿透凍土層，砸出一個深6.5米、直徑2米多的坑。這塊隕石重1770千克，是至今世界上最大的石隕石，連同收集到的其它隕石，總重量達2噸以上
著名的美國亞利桑那州巴林傑隕石坑
通 古 斯 事 件 之 謎
1908年6月30日早晨，一個來自太空的巨大物體以極高的速度衝進了地球大氣層，在西伯利亞通古斯河流域一個人煙稀少的沼澤深林區爆炸。它發出震耳欲聾的轟響，強大的衝擊波掀倒焚燒了方圓60千米範圍的杉樹，巨大的火柱沖天而起，又黑又濃的蘑菇雲升騰到二十多千米的高空，大火一直燃燒了好幾天。對於這次爆炸，有人認為這是一顆巨型隕石隕落造成的，但現場卻沒找到隕石坑和隕石碎片；有人認為這是一顆彗星闖入地球大氣，由於彗核和地球大氣猛烈摩擦而產生爆炸；還有人認為這是地外文明派來的一艘以原子能為動力的宇宙飛船的爆炸引起的。總之，這個謎的揭曉令人拭目以待。
[ 本帖最後由 Duokun 於 2006-4-19 08:32 AM 編輯 ] |
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