空間飛行器設計

空間飛行器設計演示文稿當前1頁，總共85頁。（優(yōu)選）空間飛行器設計當前2頁，總共85頁。32.1.1宇宙的起源宇宙起源學說有多種：如“盤古開天地”；其中大爆炸理論影響最大。

宇宙大爆炸(BigBang)理論由Gamow等人提出：

1948年俄裔美國核物理學家加莫夫(GeorgeGamow,1904-1968)根據(jù)宇宙膨脹的現(xiàn)象提出了大爆炸學說，即宇宙起源于137±2億年前的一次大爆炸。

ГеоргийАнтоновичГамов當前3頁，總共85頁。4宇宙大爆炸(BigBang)理論認為：宇宙早期是一個具有上萬億溫度、密度比水大百萬億倍的原始大火球。迅猛的大爆炸后，宇宙開始膨脹，輻射溫度、物質(zhì)密度急劇下降。當T<100億度時，原來的中子、電子、質(zhì)子等基本粒子結合形成各種元素；當T<100萬度時，物質(zhì)以等離子體狀態(tài)存在；當T<4000度時，等離子體復合為氣體。此后，宇宙不斷膨脹、溫度降低，氣體凝聚形成星系、星系團、恒星，并逐漸演化成現(xiàn)在的宇宙。最早由AbsbeGeorgesEdouardLemaitre(1894-1966)提出Gamow當前4頁，總共85頁。5宇宙中的物質(zhì)主要集中于星系。星系，即尺度巨大而結構復雜的天體，由幾十億至幾千億顆恒星及星際氣體、塵埃組成，是尺度從幾千光年到幾十萬光年的引力束縛系統(tǒng)。宇宙中有幾十億個星系，它們之間的平均距離為1018~1020km。

1光年=9.46×1012km

太陽系所在的銀河系，約含1000億顆以上各類恒星。銀河系外形像鐵餅，直徑90000光年，厚度6500光年，總質(zhì)量約為太陽的1.4×1011倍。太陽距銀河系中心約2.5~2.8萬光年，繞行速度約250km/s。當前5頁，總共85頁。6銀河系的厚度長期以來，科學家們一直認為銀河系的厚度大約在6000光年。通過分析觀測獲得的最新天文數(shù)據(jù)，澳大利亞科學家于2008年2月稱銀河系的實際厚度約為12000光年，是科學家們原先預計的兩倍。

銀河系模型當前6頁，總共85頁。7太陽系

及

在銀河系位置銀河系當前7頁，總共85頁。82.2太陽系的天體及其運動

太陽系的中心是太陽，為一顆中小型的恒星，質(zhì)量占整個太陽系總質(zhì)量的99.85%；余下的質(zhì)量中包括行星與它們的衛(wèi)星、行星環(huán)，還有小行星、彗星、柯伊伯帶天體、外海王星天體、理論中的奧爾特云、行星間的塵埃、氣體和粒子等行星際物質(zhì)。整個太陽系所有天體的總表面面積約為17億平方千米。太陽以自己強大的引力使太陽系中所有的天體繞其公轉(zhuǎn)。同時，又帶著太陽系的全體成員圍繞銀河系的中心運動。當前8頁，總共85頁。92.2.1太陽太陽基本物理參數(shù)

半徑:

696295千米.

質(zhì)量:

1.989×1030千克

溫度:

5800℃(表面)

1500.84萬℃(核心)

總輻射功率:

3.83×1026

焦耳/秒

平均密度:

1.409克/立方厘米

日地平均距離:

1.496×108

千米

年齡:

約46億年

太陽（TheSun）是距我們最近的一顆恒星，為太陽系的中心天體，質(zhì)量占太陽系總質(zhì)量的99.865%。它的物質(zhì)構成是71.3%的氫、27%的氦和少量重元素。

當前9頁，總共85頁。10

太陽從中心向外可分為核反應區(qū)、輻射區(qū)和對流區(qū)、太陽大氣。太陽的大氣層，像地球的大氣層一樣，可按不同的高度和不同的性質(zhì)分成各個圈層，即光球、色球和日冕三層。我們平?？吹降奶柋砻?，是太陽大氣的最底層，溫度約是6000攝氏度。它是不透明的，因此我們不能直接看見太陽內(nèi)部的結構。天文學家根據(jù)物理理論和對太陽表面各種現(xiàn)象的研究，建立了太陽內(nèi)部結構和物理狀態(tài)的模型。這一模型已被對于其他恒星的研究所證實，至少在大的方面，是可信的。

當前10頁，總共85頁。11

太陽光球就是我們平常所看到的太陽圓面，通常所說的太陽半徑也是指光球的半徑。光球的表面是氣態(tài)的。“太陽黑子”是光球表面一種著名的活動現(xiàn)象。光球太陽黑子當前11頁，總共85頁。12

緊貼太陽光球以上的一層大氣稱為色球?qū)?，平時不易被觀測到，過去這一區(qū)域只是在日全食時才能被看到。色球?qū)雍窦s8000km,它的化學組成與光球基本上相同，但色球?qū)觾?nèi)的物質(zhì)密度和壓力要比光球低得多?！耙摺焙汀叭甄怼笔前l(fā)生在色球?qū)拥奶柣顒蝇F(xiàn)象。色球日珥耀斑當前12頁，總共85頁。13

在日全食時的短暫瞬間，常?？梢钥吹教栔車私k麗的色球外，還有一大片白里透藍、柔和美麗的暈光，這就是太陽大氣的最外層──日冕。日冕的范圍在色球之上，一直延伸到好幾個太陽半徑的地方。日冕里的物質(zhì)更加稀薄，它還會有向外膨脹運動，并使得熱電離氣體粒子連續(xù)地從太陽向外流出而形成太陽風。

太陽風日冕當前13頁，總共85頁。142.2.2行星及其衛(wèi)星

太陽系的八大經(jīng)典行星，從離太陽最近的開始排列為：(1)水星(2)金星(3)地球(4)火星(5)木星(6)土星(7)天王星(8)海王星當前14頁，總共85頁。15（1）水星（Mercury）水星是八大行星中最靠近太陽、同時也是最小的行星，中國古代稱其為“辰星”。Mercury是羅馬神話中專為眾神傳遞信息的使者，而水星也不愧為信使的稱號：它是太陽系中運動最快的行星。水星公轉(zhuǎn)平均速度為48km/s，公轉(zhuǎn)周期約為88天。

當前15頁，總共85頁。16水星基本參數(shù)：

軌道半長徑：

5791萬千米(0.38天文單位)

公轉(zhuǎn)周期：

87.70天

自轉(zhuǎn)周期：

58.65日

平均軌道速度：

47.89km/s

軌道偏心率：

0.206

軌道傾角：

7.0度

行星赤道半徑：

2440km

質(zhì)量(地球質(zhì)量＝1)：

0.0553

密度：

5.43g/cm3

衛(wèi)星數(shù)：

無

赤道逃逸速度4.25km/s,平均地表溫度179°C

最高地表溫度427°C,最低地表溫度-173°C

大氣組成:氦42%;鈉42%;氧15%;其它1%當前16頁，總共85頁。17

僅有“水手10”號探測器于1973年3月29日、1974年9月21日和1975年3月6日三次造訪水星，由于進入周期為176天的公轉(zhuǎn)軌道，故僅勘測了水星表面的57％，發(fā)回超過1萬張圖片很不幸運，由于水星太靠近太陽，以致于哈勃望遠鏡無法對它進行安全的攝像。水星上的溫差是整個太陽系中最大的，溫度變化的范圍為90K到700K。當前17頁，總共85頁。18（2）金星（Venus）金星，中國古代稱其為“太白”。它有時是晨星，黎明前出現(xiàn)在東方天空，被稱為“啟明”；有時是昏星，黃昏后出現(xiàn)在西方天空，被稱為“長庚”。金星是除太陽和月亮外最亮的星，古希臘人稱它為阿佛洛狄忒（Aphrodite）—愛與美的女神，而羅馬人則稱它為維納斯（Venus）—美神。當前18頁，總共85頁。19金星基本參數(shù)：

公轉(zhuǎn)周期：

224.701天

平均軌道速度：

35.03km/s

軌道偏心率：

0.007

軌道傾角：

3.4度

赤道直徑：

12,103.6km

質(zhì)量(地球質(zhì)量＝1)：

0.8150

密度：

5.24g/cm3

自轉(zhuǎn)周期：

243.01日

衛(wèi)星數(shù)量:

0

公轉(zhuǎn)半徑：

108,208,930km(0.72天文單位)

表面面積

4.6億km2

表面重力加速度

8.78m/s2

逃逸速度

10.4km/s

表面溫度最低平均最高

228K737K773K當前19頁，總共85頁。20

金星有濃密的大氣和云層。金星大氣中，二氧化碳最多，占97％以上。同時還有一層20~30km厚的由濃流酸組成的濃云。金星表面溫度高達465至485度，大氣壓約為地球的90倍。金星是太陽系內(nèi)唯一逆向自轉(zhuǎn)的大行星。另外它和水星一樣，是太陽系中僅有的兩個沒有天然衛(wèi)星的大行星。金星的地勢比較平坦。70％是起伏不大的平原，20%是低洼地，還有10%左右高地。最高的山峰達10，590m，比珠穆朗瑪峰還高。一條從南向北穿過赤道的長達1200km的大峽谷，是八大行星中最大的峽谷。當前20頁，總共85頁。21

金星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是一個很接近正圓的橢圓，且與黃道面接近重合。其公轉(zhuǎn)速度約為35km/s，公轉(zhuǎn)周期約為224.70天。金星公轉(zhuǎn)周期約為224.7日，但其自轉(zhuǎn)周期卻為243日，也就是說，金星上“度日如年”。金星的自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，自西向東。在金星上看，太陽是西升東落。自轉(zhuǎn)一周要243天，但金星上的一晝夜特別長，相當于地球上的117天，這就是說金星上的“一年”只有“兩天”，一年中只能看到兩次“日出”。當前21頁，總共85頁。22（3）地球（Earth）

地球，國際名稱為“蓋婭”（Gaea），希臘神話中的大地之神。按離太陽由近及遠的次序數(shù)是第三顆。它有一顆天然的衛(wèi)星—月球，二者組成一個天體系統(tǒng)—地月系統(tǒng)。在中國神話中是被盤古開辟，盤古死后他的身體便變成組成地球的山、水等。當前22頁，總共85頁。23地球基本參數(shù)：

赤道半徑：

ae=6378136.49m

極半徑：

ap=6356755.00m

平均半徑：

a=6371001.00m

赤道重力加速度：

ge=9.780327m/s2

平均自轉(zhuǎn)角速度：

ωe=7.292115×10-5rad/s

扁率：

f=0.003352819

質(zhì)量：

M⊕=5.9742×1024kg

地心引力常數(shù)：

GE=3.986004418×1014m3/s2

平均密度：

ρe=5.515g/cm3

太陽與地球質(zhì)量比：

S/E=332946.0

太陽與地月系質(zhì)量比：

S/(M+E)=328900.5

公轉(zhuǎn)時間：

T=365.2422天

離太陽平均距離：

A=1.49597870×1011m當前23頁，總共85頁。24地球基本參數(shù)：

公轉(zhuǎn)速度：

v=11.19km/s

表面溫度：

t=-30～+45℃

表面大氣壓：

p=1013.250毫巴

表面重力加速度(赤道)：

9.780m/s2

表面重力加速度(極地)：

9.832m/s2

自轉(zhuǎn)周期：

23小時56分4.0096秒(平太陽時)

公轉(zhuǎn)軌道半長徑：

149597870km

公轉(zhuǎn)軌道偏心率：

0.0167

公轉(zhuǎn)周期：

1恒星年

黃赤交角：

23°26’

地球海洋面積：

361745300km2

地殼厚度：

80.465km

地幔深度：

2808.229km

地核半徑：

3482.525km

表面積：

510067866km2當前24頁，總共85頁。25

地球形成自46億年前。大約16億年前地球每晝夜只有9個小時，比現(xiàn)在自轉(zhuǎn)快得多，每年約有800多天；到了6億年前，每晝夜延長到了20個小時，年縮短到440天，地球正在逐漸放慢自轉(zhuǎn)速度，原因可能主要是月球的潮汐引力作用。一般認為，地球的形成起源于太陽星云分化物。46億年來，地球從一個均質(zhì)的球體演變成現(xiàn)在的“圈層”結構。地殼平均厚度17km，地幔厚度約3473km，占地球體積的83.4％，地幔溫度為1000～3000℃，地核占地球體積的16.3％，物質(zhì)處于液體狀態(tài)，內(nèi)核溫度高達6000℃以上，與太陽表面溫度差不多！當前25頁，總共85頁。26（4）火星（Mars）

火星是一顆火紅色星。在地球上看，它時而順行時而逆行，而且亮度也常有變化，最暗時視星等為+1.5，最亮時比天狼星還亮得多，達到-2.9。由于亮度經(jīng)常變化，位置也不固定，中國古代稱為“熒惑”。古羅馬神話中，把火星比喻為戰(zhàn)神“Mars”。希臘神話中，火星是戰(zhàn)神“Ares”。當前26頁，總共85頁。27火星基本參數(shù)：

質(zhì)量

6.421e+23kg

赤道半徑

3,397.2km

平均密度

3.94gm/cm3

平均日距

227,940,000km(1.52AU)黃赤交角24.0o

自轉(zhuǎn)周期

24.6229小時

公轉(zhuǎn)周期

686.98天

赤道地表重力

3.72m/s2

赤道逃逸速度

5.02km/sec

最低地表溫度

-140℃

平均地表溫度

-63℃

最高地表溫度

20℃

大氣壓力

0.007bars

大氣組成

二氧化碳95.32%

氮2.7%

氬1.5%

氧0.13%

一氧化碳0.07%

水0.03%

其他0.000291%

當前27頁，總共85頁。28

火星表面土壤中含大量氧化鐵。由于火星距離太陽比較遠，所接收到的太陽輻射能只有地球的43%，因而地面平均溫度大約比地球低30℃多，晝夜溫差可達上百℃。在火星赤道附近，最高溫度可達20℃左右?；鹦谴髿庵饕煞?CarbonDioxide(CO2):95.32%;Nitrogen(N2):2.7%;Argon(Ar):1.6%;Oxygen(O2):0.13%;Water(H2O):0.03%;Neon(Ne):0.00025%。

火星的自轉(zhuǎn)和地球十分相似，自轉(zhuǎn)一周為24小時37分22.6秒?；鹦巧系囊粫円贡鹊厍蛏系囊粫円股蚤L一點?；鹦枪D(zhuǎn)一周約為687天，火星的一年約等于地球的兩年。當前28頁，總共85頁。29

有兩個衛(wèi)星。靠近火星的為火衛(wèi)一，較遠的為火衛(wèi)二。由于火星在希臘神話中被看做是戰(zhàn)神阿瑞斯(Ares)，天文學家以阿瑞斯的兩個兒子—Phobos(恐懼)和Deimos(驚慌)命名這兩顆衛(wèi)星?；鹦l(wèi)一，1877年由AsaphHall

發(fā)現(xiàn)，1971年“水手9號(Mariner9)”首次拍得照片，1977年“海盜1號(Viking1)”、1988年的“火衛(wèi)一2號”進行觀測火衛(wèi)二，1877年8月10日由Hall發(fā)現(xiàn)，1977年“海盜1號”首次拍得照片。當前29頁，總共85頁。30（5）木星（Jupiter）木星是太陽系中最惹人注目的一顆行星，它在八大行星中個兒最大。亮度僅次于金星。中國古代把它叫做“歲星”，用它來紀年，因為已經(jīng)知道它的公轉(zhuǎn)周期近于12年。西方則稱木星為“朱庇特(Jupiter)”，即羅馬神話中的主神。相當于希臘神話中的王者—天神宙斯(Zeus)。當前30頁，總共85頁。31木星基本參數(shù)：

公轉(zhuǎn)軌道:

距太陽778,330,000km(5.20天文單位)

行星直徑:

142,984km(赤道)

質(zhì)量:1.900×1027kg

木星沒有固體外殼，它是一顆由液態(tài)氫組成的液態(tài)星球。木星直徑約為14.3萬km，是地球直徑的11.25倍，體積為地球的1316倍，而質(zhì)量為所有其他行星的2.5倍。木星的平均密度相當?shù)?，僅1.33g/cm3。其繞太陽公轉(zhuǎn)一周約12年，而自轉(zhuǎn)一周僅要近10小時。由于自轉(zhuǎn)太快，致使星體變扁，其赤道半徑與極半徑相差5000km之多。當前31頁，總共85頁。32

木星內(nèi)部是由鐵和硅組成的固體核，稱為木星核，溫度高達30000℃。核外部絕大部分是氫，液態(tài)氫分子層與液態(tài)金屬層合稱為木星幔。木星幔外是木星大氣層，厚度達1000km，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。大氣中有十分強烈和頻繁的閃電現(xiàn)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的云帶，亮的叫帶，暗的叫帶紋。其中,最引人注目的是位于木星南熱帶內(nèi)的大紅斑，它呈蛋形，長20000km，寬11000km。當前32頁，總共85頁。331979年3月4日“旅行者1號”飛掠木星時發(fā)現(xiàn)木星有光環(huán)，其寬度6500km，厚30km，由很多黑色石塊組成。木星是除天王星和土星外擁有衛(wèi)星最多的大行星，至今已發(fā)現(xiàn)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，稱伽利略衛(wèi)星。我國春秋時代的甘德和石申就已發(fā)現(xiàn)其中的木衛(wèi)二，并稱之為同盟。

木星由90％的氫和10％的氦(原子數(shù)比,質(zhì)量比為75/25％)及微量的甲烷、水、氨水和石頭組成，與形成整個太陽系的原始太陽系星云的組成十分相似。當前33頁，總共85頁。34當前34頁，總共85頁。35（6）土星（Saturn）

土星古稱鎮(zhèn)星，直徑119300km（為地球9.5倍），是太陽系第二大行星。它與鄰居木星十分相像，表面也是液態(tài)氫和氦的海洋，上方同樣覆蓋著厚厚的云層。土星運動遲緩，人們將它看做掌握時間和命運的象征。羅馬神話中稱之為推翻父親后登上天神寶座的第二代天神克洛諾斯(Cronus)。當前35頁，總共85頁。36赤道半徑(公里)60330

扁率0.102

質(zhì)量(地球質(zhì)量=1)95.159

密度(克/立方厘米)0.70

赤道引力(地球=1)1.08

逃逸速度(公里/秒)35.6

自轉(zhuǎn)周期(日)0.426

黃赤交角(度)26.73

反照率0.57

最大亮度-0.4

衛(wèi)星數(shù)(已確認)31土星基本參數(shù)：

軌道長半徑(天文距離單位)9.539

軌道長半徑(千萬公里)1427.0

公轉(zhuǎn)的恒星周期(日)10759.5

公轉(zhuǎn)的會合周期(日)378

軌道偏心率0.056

軌道傾角(度)2.5

升交點黃經(jīng)(度)113.3

近日點黃經(jīng)(度)92.3

平均軌道速度(公里)9.64

赤道半徑(公里)60330

當前36頁，總共85頁。37

在1781年發(fā)現(xiàn)天王星之前，人們曾認為土星是離太陽最遠的行星。土星與木星同屬于巨行星，它的體積是地球的745倍，質(zhì)量是地球的95.18倍。八大行星中，土星大小和質(zhì)量僅次于木星，占第二位。它像木星一樣被色彩斑斕的云帶所繚繞，有較多的衛(wèi)星拱衛(wèi)。到1981年為止，已發(fā)現(xiàn)并證實的有23個。由于快速自轉(zhuǎn)而呈扁球形。赤道半徑約為60,000km。土星的平均密度只有0.70g/cm3，是八大行星中密度最小的。當前37頁，總共85頁。38

土星繞太陽公轉(zhuǎn)周期約29.5年。土星也有四季，只是每一季的時間要長達7年多，因為離太陽遙遠，即使是夏季也十極其寒冷。土星自轉(zhuǎn)很快，但不同緯度自轉(zhuǎn)的速度卻不一樣，這種差別比木星還大。赤道上自轉(zhuǎn)周期是10小時14分，緯度60度處則變成10小時40分。土星有一個直徑為2萬公里的巖石核心，核外就是土星大氣。土星大氣以氫、氦為主，并含有甲烷和其他氣體，大氣中飄浮著由稠密的氨晶體組成的云。當前38頁，總共85頁。39

現(xiàn)已確認土星的衛(wèi)星共31顆。在這些衛(wèi)星中,土衛(wèi)六最引人注目,其大氣主要成份是氮，占94％，還有少量的乙烷、乙烯及乙炔、氦等氣體。土衛(wèi)六的表面溫度在-181℃到-208℃之間，液態(tài)表面下有一個直徑3400km由冰幔和巖石組成的核心。土衛(wèi)六能向外發(fā)射電波，也使人感到迷惑。土衛(wèi)六,泰坦（titan）當前39頁，總共85頁。40土衛(wèi)六于1655年由惠更斯觀測發(fā)現(xiàn)。它是土星的31顆衛(wèi)星中最大的，距土星1221830公里，直徑5150公里，比月球大50%，比水星還大。目前發(fā)現(xiàn)，它與40億年前的地球相似?！翱ㄎ髂幔莞埂庇媱潱–assini-Huygens）

1997年10月15日，搭載著惠更斯的卡西尼探測器離開地球，開始了漫長的土星探測之旅。2004年7月1日，在太空旅行了7年后，卡西尼探測器進入土星軌道，正式開始其為期4年的土星探測使命，將對土星及其大氣、光環(huán)、衛(wèi)星和磁場進行深入考察。2004年12月25日凌晨，歐洲“惠更斯”號探測器于脫離位于環(huán)土星軌道的美國“卡西尼”號飛船，飛向土星最大的一顆衛(wèi)星土衛(wèi)六。2005年1月14日，抵達土衛(wèi)六上空1270公里的目標位置，同時開啟自身的降落程序，穿越土衛(wèi)六的大氣層，成功登陸土衛(wèi)六。當前40頁，總共85頁。41土衛(wèi)六上的“海洋”，是由液態(tài)碳氫化合物組成的，初步估算是地球上已探明石油和天然氣儲量的數(shù)百倍。土衛(wèi)六表面的“沙丘”也是由一種相當復雜的有機物大分子構成，這種分子是構建生命的有機分子的前身。據(jù)估計，土衛(wèi)六上沿赤道分布的黑色“沙丘”的有機物總量，也是地球上已探明煤炭總儲量的數(shù)百倍。2008年3月20日，NASA宣布土衛(wèi)六可能潛藏著由水和氨構成的地下“海洋”。卡西尼（Cassini）土星探測器當前41頁，總共85頁。42（7）天王星（Uranus）

從直徑來看，天王星是太陽系中第三大行星。天王星的體積比海王星大，質(zhì)量卻比其小。

公轉(zhuǎn)軌道:

距太陽2,870,990,000km(19.218天文單位)

行星直徑:51,118km（赤道）

質(zhì)量:8.683×1025kg當前42頁，總共85頁。43

天王星是由威廉·赫歇耳通過望遠鏡系統(tǒng)地搜尋，在1781年3月13日發(fā)現(xiàn)的，它是現(xiàn)代發(fā)現(xiàn)的第一顆行星。事實上，它曾經(jīng)被觀測到許多次，只不過當時被誤認為是另一顆恒星，1850年后始用現(xiàn)名。

只有一艘行星際探測器曾到過天王星，即1986年1月24日“旅行者2號”。大多數(shù)行星自轉(zhuǎn)軸幾乎與黃道面垂直，但天王星的軸線卻幾乎平行于黃道面(黃赤交角:97°55’)。天王星基本上是由巖石和各種各樣的冰組成的，它僅含有15％的氫和一些氦。當前43頁，總共85頁。44

天王星有15顆已命名的衛(wèi)星，其中“旅行者2”發(fā)現(xiàn)了10顆，還有2顆已發(fā)現(xiàn)但暫未命名。天王星表面具有發(fā)白的藍綠色光彩和與赤道不平行的條紋。天王星的赤道半徑約為25900公里，體積是地球的65倍。質(zhì)量約為地球的14.63倍。天王星的密度較小，平均密度1.24g/cm3。天王星基本上是一顆氣態(tài)行星，其內(nèi)部有一個較小的巖石質(zhì)內(nèi)核。在核心的外面是一層高密度大氣。天王星大氣含有大約83％的氫，15％的氦和2％的甲烷。當前44頁，總共85頁。45（8）海王星（Neptune）

海王星是環(huán)繞太陽運行的第八顆行星，從直徑上算是太陽系中第四大天體。海王星在直徑上小于天王星，但質(zhì)量比它大。古希臘神話：代表海神波塞冬(Poseidon)。

公轉(zhuǎn)軌道:

距太陽

4.504×109km(30.06天文單位)

星直徑:

49,532km（赤道）

質(zhì)量:

1.0247×1026kg

當前45頁，總共85頁。46

海王星繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道半徑為45億km，是地球距離太陽的30倍，公轉(zhuǎn)一周需要165年。從1846年發(fā)現(xiàn)到今天，海王星還沒走完一個全程。

海王星的直徑是49400km，質(zhì)量比天王星略大。海王星的內(nèi)部結構與天王星極為相近，堪稱一對孿生兄弟。

海王星表面也有厚厚的大氣層包圍，大氣中含有氫、甲烷和氨等氣體。由于海王星離太陽遙遠，表面有效溫度為-230℃，但在紅外波段，海王星的輻射能量超過它所吸收的太陽能量，這表明海王星可能存在內(nèi)部局部能源。在海王星大氣中含有高濃度的甲烷和氫硫化物。

當前46頁，總共85頁。47天王星和海王星的內(nèi)部結構既不像類地行星富含硅、鐵，又不像巨行星那樣富含氫、氦，它們基本上是由水、甲烷、氨等氫化物構成；而硅酸鹽、鐵、氫和氦只是次要成分。這就是說，雖然天王星和海王星也像巨行星那樣是液態(tài)行星，但它們的化學成分已不是原始星云物質(zhì)。僅有“旅行者2”號于1989年8月25日造訪過海王星。幾乎我們所知的全部關于海王星的信息來自這次短暫的會面。當前47頁，總共85頁。48

天王星被發(fā)現(xiàn)后，它的軌道與根據(jù)牛頓理論所推知的并不一致。因此預測存在著另一顆遙遠的行星從而影響了天王星的軌道。Galle和d‘Arrest在1846年9月23日首次觀察到海王星，它出現(xiàn)的地點非?？拷趤啴斔购屠胀鶕?jù)所觀察到的木星、土星和天王星的位置經(jīng)過計算獨立預測出的地點。英法之間曾有一場關于誰先發(fā)現(xiàn)海王星和誰享有命名權爭論（亞當斯和勒威耶個人之間并未有明顯的爭論）；現(xiàn)在海王星的發(fā)現(xiàn)共同歸功于二人?！廉斍?8頁，總共85頁。49（9）被降級的冥王星（Pluto）

羅馬神話中，Pluto是冥界的首領,希臘人稱之為哈迪斯(Hades)?，F(xiàn)只有小行星序列號：134340

公轉(zhuǎn)軌道：離太陽平均距離

5,913,520,000km

（39.5天文單位）

直徑：2274km？

質(zhì)量：1.27×1022kg2006年8月24日國際天文學聯(lián)合會大會決議：冥王星被視為太陽系的“矮行星”(dwarfplanet)

當前49頁，總共85頁。50“冥王星”于1930年，被美國Lowell天文臺的ClydeW.Tombaugh發(fā)現(xiàn)。

冥王星是唯一沒有空間飛行器訪問過的行星。哈勃太空望遠鏡只能觀察到它表面的大致容貌。Hubble太空望遠鏡及它觀察到的Pluto當前50頁，總共85頁。51？？？

Pluto目前疑問很多：

(1)總質(zhì)量：Pluto和Charon質(zhì)量比在0.084到0.157間

(2)半徑：1137±8km（JPL數(shù)據(jù)）

(3)表面溫度：大概在(35~45)K，(-238~-228)℃(4)成份：從密度（大約2g/cm3）分析：可能像海衛(wèi)一一樣由70％巖石和30％冰水混合而成。表面光亮的部分可能覆蓋著固體氮及少量固體甲烷和一氧化碳，表面黑暗部分的組成不清楚，可能是一些基本的有機物質(zhì)或由宇宙射線引發(fā)的光化學反應。

(5)大氣：極其稀薄，可能主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷組成。表面壓強幾微帕。大氣可能只在冥王星靠近近日點時為氣體；在其余時間里，大氣層的氣體凝結成固體。當前51頁，總共85頁。52

2006年1月發(fā)射的“新地平線”號,預計2015年到達冥王星進行觀測。

它將先飛掠木星，進行觀測。借助木星引力獲得足夠的加速度。當前52頁，總共85頁。531978年7月，美國海軍天文臺的JimChristy發(fā)現(xiàn)了冥王星的衛(wèi)星，命名為卡戎(Charon)。在希臘神話中卡戎是普魯托的一個役卒，專在冥海上渡亡靈。Charon的公轉(zhuǎn)周期與Pluto自轉(zhuǎn)周期相同，都是6.39日。有人認為這是一個雙子系統(tǒng)。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)卡戎(Charon)、尼克斯(Nix)和許德拉(Hydra)3顆衛(wèi)星，稱“134340,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ”。當前53頁，總共85頁。542005年7月9日，新發(fā)現(xiàn)一顆的海王星外天體“2003UB313”昵稱:齊娜(Xena)，2006年9月13日被IAU宣布正式命名為厄里斯（Eris），希臘神話中的不和女神。根據(jù)亮度和反照率推斷，它要比冥王星略大。這是1846年發(fā)現(xiàn)海王星之后太陽系中所發(fā)現(xiàn)的最大天體。發(fā)現(xiàn)者和媒體起初稱之為“第十大行星”?，F(xiàn)“厄里斯”已認定為矮行星，其衛(wèi)星也正式命名為：戴絲諾米婭(Dysnomia)。源于Eris女神的女兒違約女神。當前54頁，總共85頁。55

國際天文學聯(lián)合會2006年8月24日通過決議，行星（planet）天體應符合三個主要條件：

（1）天體須位于圍繞太陽的軌道上

（2）天體須有足夠大質(zhì)量來克服固體應力以達到流體靜力平衡（hydrostaticequilibrium）的形狀（近于球形）

（3）天體須已經(jīng)清空了其軌道附近的區(qū)域國際天文學聯(lián)合會（IAU）決議

——開除冥王星行星“星籍”

當前55頁，總共85頁。56

矮行星是一個天體，它滿足：(a)圍繞太陽運轉(zhuǎn)，(b)有足夠大的質(zhì)量來克服固體應力以達到流體靜力平衡的(近于圓球)形狀，(c)所在軌道范圍的鄰里關系不清楚，同時(d)不是一顆衛(wèi)星。

Eris是最大的矮行星。

其他圍繞太陽運轉(zhuǎn)的天體統(tǒng)稱為“太陽系小天體”。當前56頁，總共85頁。572.2.3小行星（asteroid）在太陽系中，除了八大行星以外，在紅色的火星和巨大的木星軌道之間，還有成千上萬顆肉眼看不見的小天體，沿著橢圓軌道不停地圍繞太陽公轉(zhuǎn)。與八大行星相比，它們好像微不足道的碎石頭。統(tǒng)稱太陽系中的小行星。當前57頁，總共85頁。58

小行星是一些圍繞太陽運轉(zhuǎn)但因太小而稱不上行星的天體。小行星可大至如直徑約1000公里的Ceres小行星，小至與鵝卵石一般。有16顆小行星的直徑超過240公里。它們位于地球軌道以內(nèi)到土星的軌道以外的空間中。而大多數(shù)小行星集中在火星與木星軌道之間的小行星帶里。有些小行星的軌道與地球軌道相交，有些小行星還曾與地球相撞。

小行星是太陽系形成后的剩余物質(zhì)。有人推測它們是一顆在很久以前一次巨大碰撞中被毀的行星的遺留物。然而這些小行星更像是些從未組成過單一行星的物質(zhì)。當前58頁，總共85頁。59

小行星的發(fā)現(xiàn)同提丟斯-波得(Titius-Bode)定則的提出有密切聯(lián)系。從1801年元旦GiuseppePiazzi發(fā)現(xiàn)谷神星(1Ceres)起，隨后幾年中同其軌道相近的智神星(2Pallas)

、婚神星(3Juno)、灶神星(4Vesta)相繼被發(fā)現(xiàn)。如今，已發(fā)現(xiàn)和正式編號的有10,0000多顆。小行星的命名權屬于發(fā)現(xiàn)者。早期喜歡用女神的名字，后來改用人名、地名、花名乃至機構名的首字母縮寫詞來命名。第一顆在中國土地上發(fā)現(xiàn)的小行星：193瑞華星（發(fā)現(xiàn)者J.C.Watson）

第一顆由中國人發(fā)現(xiàn)的小行星：1125中華（發(fā)現(xiàn)者張鈺哲）

第一顆以中國人名命名的小行星：1802張衡

第一顆以中國地名命名的小行星:2045北京

第一顆以中國航天器命名的小行星:8256神舟(Shenzhou)（紫金山天文臺）當前59頁，總共85頁。602.2.4流星體和彗星（1）流星體

在行星際空間有大量塵埃微粒和微小固體塊繞著太陽運動。在接近地球時由于地球引力作用使其軌道改變，可能穿過地球大氣層?；虍?shù)厍虼┰剿鼈兊能壍罆r進入地球大氣層。這些微粒相對運動速度很高(11~72km/s），與大氣分子劇烈摩擦而燃燒發(fā)光，在夜間天空中表現(xiàn)為一條光跡，這種現(xiàn)象就叫流星(Meteor)，一般發(fā)生在距地面高度為80－120公里的高空中。當前60頁，總共85頁。61隕石獅子座流星雨

通常認為流星雨的出現(xiàn)與彗星有關。當前61頁，總共85頁。62（1）流星體(contd.)

流星體質(zhì)量一般很小，如產(chǎn)生5等亮度流星的流星體直徑約0.5cm，質(zhì)量0.06毫克。肉眼可見的流星體直徑在0.1-1cm之間。大部分流星體進入大氣層后都氣化殆盡，少數(shù)大而結構堅實的流星體因燃燒未盡而有剩余固體物質(zhì)落到地面，稱為隕星。流星雨是一大群流星體闖入地球大氣的結果，這種成群結隊的流星體稱為流星群。特別大的流星雨又稱流星暴。1833年獅子座流星雨出現(xiàn)時每小時竟多達35000條。當前62頁，總共85頁。63(2)彗星

彗星是太陽系大家庭里的一族特殊成員，它們的軌道通常是很扁的橢圓。有些彗星的軌道甚至是拋物線或雙曲線，它們或許原本就不是太陽系的成員，而只是宇宙中的匆匆過客，在途經(jīng)太陽附近之后，便遠遁深空，一去不復返。而那些運行在橢圓軌道上的彗星，則每隔一段時間定期回到太陽身邊，稱之為周期彗星。當前63頁，總共85頁。64

彗星

彗星在遠離太陽時集中為彗核，在接近太陽時體積變得巨大，彗尾最長可達2億多km，但質(zhì)量極小，大彗星的質(zhì)量一般為地球質(zhì)量的幾十萬分之一。彗星的質(zhì)量主要集中于彗核，彗發(fā)和彗尾的質(zhì)量只占彗星全部質(zhì)量的1%到5%。人們推斷彗核是由凝結成冰的水、干冰(CO2)、氨和塵埃微?；祀s而成。當前64頁，總共85頁。65Halley’scomet

哈雷彗星知名度最高，是第一顆被算出軌道并按預言準時回歸，回歸周期為76年左右。從春秋戰(zhàn)國到清末的2000多年間,每次回歸我國史書中都有記載?！洞呵铩肤斘墓?4年(公元前613年)“秋七月，有星孛入于北斗”的記載，是世界上關于哈雷彗星的最早記錄。

1910年5月，當它從太陽和地球之間通過時，離地球只有2400km，2億km長的彗尾掃過地球。最近一次回歸于1985年底。當前65頁，總共85頁。66Shoemaker-Levy9,（SL9,D/1993F2）

蘇梅克-列維彗星1994年7月17日至24日撞擊木星事件。彗星碎片以約60km/s的高速陸續(xù)撞上木星，其時木星上空霹靂轟鳴，出現(xiàn)劇烈的爆炸和閃光。撞擊還在木星大氣中留下了醒目的黑斑。

當前66頁，總共85頁。672.3天球2.3.1天球及其運動(1)天球

廣袤無垠的天空，看起來像一個龐大的圓球，全部日月星辰好像都分布在這個球面上。天文學上就將以地球為中心，以無限大為半徑，內(nèi)表面分布著各種各樣天體的球面稱為天球(CelestialSphere)。根據(jù)所選取的天球中心不同，有站心天球、日心天球、地心天球等，各個天體同地球上的觀測者的距離都不相同。當前67頁，總共85頁。68(2)天球的旋轉(zhuǎn)周日視運動

地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，造成了太陽每天的東升西落現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是地球自轉(zhuǎn)造成的人的視覺效果，天文學上把天體的這種運動叫做周日視運動(apparentmotionofcelestialbodies)。

在月亮的周日視運動中，月亮每天升起的時間變化比較大，平均每天比前一天晚升起50分鐘。當前68頁，總共85頁。69周年視運動

由于地球每恒星年繞太陽公轉(zhuǎn)一圈，觀察者通常感覺不到地球的運動，正如坐在行駛的車輛中的人感覺周圍的物體向后運動一樣，看到的只是太陽在恒星組成的星空背景上向后運動，每年轉(zhuǎn)一圈。

早期人們認為這是太陽的真實運動，稱太陽周年運動；隨著地心說的崩潰，人們認識到這是一種看上去的運動，故稱太陽周年視運動。太陽周年視運動是古代人制訂歷法的依據(jù)，古埃及歷法中以太陽與天狼星同時升起的日期為新年。隨著科學的發(fā)展，人們以回歸年作為制訂歷法的依據(jù)。天球的旋轉(zhuǎn)當前69頁，總共85頁。70(3)天球的基本點、線、面天軸天極天球赤道（天赤道）周日平行圈（赤緯線）天頂、天底真地平天子午圈、卯酉圈黃道、黃極二分（春、秋分）點二至（夏、冬至）點當前70頁，總共85頁。71(3)天球的基本點、線、面(contd.1)天軸天極天球赤道（天赤道）周日平行圈（赤緯線）天頂、天底天頂距

天頂（zenith）是觀察者沿鉛垂線向上延伸與天球的交點;沿垂線向下而與天球的另一交點稱天底(nadir),即天球的最底點。天體與天頂?shù)慕蔷嚯x稱為天體的天頂距。天體的高度就等于它的天頂距余角。當前71頁，總共85頁。72(3)天球的基本點、線、面(contd.2)真地平天頂和天底所確定的基本圈稱真地平，天體的高度相當于緯度，從真地平起量。真地平一般不與實際地平線重合。天子午圈、卯酉圈通過天球極軸和鉛垂線的平面在天球上截出的大圓，也可以說是通過天極和天頂?shù)拇髨A。天子午圈（meridian）決定了正南正北的方向原點，是量度方位的基準。當前72頁，總共85頁。73(3)天球的基本點、線、面(contd.3)天子午圈、卯酉圈卯酉圈（primevertical）指地平坐標系中與子午圈相垂直的地平經(jīng)圈，它與地平圈相交于東點和西點。黃道、黃極在任一瞬間，只考慮長期運動的軌道平面稱為瞬時平均軌道平面，這一平面與天球相交的大圓稱為黃道。二分（春、秋分）點二至（夏、冬至）點當前73頁，總共85頁。742.3.2天球坐標系

常用的有：地平坐標系：以真地平為基本圈，天子午圈為主圈、南（北）點為主點的球面系；隨觀測點而異。時角坐標系：以天赤道為基本圈，天子午圈為主圈，二者交點為主點的球面系；隨觀測點而異。赤道坐標系：以天赤道為基本圈，過春分點的赤經(jīng)圈為主圈，春分點為主點的球面系；與觀測點無關。黃道坐標系：以黃道為基本圈，過春分點的黃經(jīng)圈為主圈，春分點為主點的球面系；與觀測點無關?？臻g直角坐標系和球坐標系：原點—天球中心；OX主點所在方向；OZ天球坐標系極點方向；當前74頁，總共85頁。752.3.3春分點的移動

主要原因有：地球質(zhì)量分布不對稱：導致日、月引力引起地球自轉(zhuǎn)軸的進動和章動。即赤道平面的方位與天極指向均在變動?，F(xiàn)在的北極星是小熊座a附近，公元15000年左右，將移到天琴座a（織女星）附近。地球與其他行星間的相互吸引：導致黃道平面方位的變化恒星并非在無窮遠處：天球上某些恒星也呈現(xiàn)某些固有的運動。由于以上原因，春分點以0.8’/年的速度在天球上向西運動；黃赤交角減少量約為0.5”/年。當前75頁，總共85頁。762.4時間和歷法2.4.1太陽時

時間計量的是短時間,有兩層含意：一是給出某一瞬間在時間流程中的位置(時刻的確定)，二是給出兩個瞬間之間的時間長度(時間間隔)。歷法計量的長時間，稱歷日制度，即根據(jù)天體運行周期安排年月日的法則。

以太陽日為標準所計算的時間。以真太陽日為標準所計算的稱真太陽時﹐如日晷所表示的時間即是。以平太陽日為標準所計算的稱平太陽時﹐如鐘表所表示的時間即是。當前76頁，總共85頁。772.4.2恒星時

選春分點為參考點，用它的周日運動周期所確定的時間計量系統(tǒng)，稱為恒星時系統(tǒng)。

恒星時(Siderealhour)簡稱恒時。春分點連續(xù)兩次通過觀測點上中天所經(jīng)歷的時間段，稱為一個恒星日。恒星日是恒星時的基本單位。

1恒星日=24恒星小時。

以春分點上中天瞬間為觀測點恒星日的開始，即恒星時0點0分0秒。

1恒星日=（0.9972695664）平太陽日

=（23h56m4s.09053）平太陽時間間隔

當前77頁，總共85頁。782.4.3