2011年9月7日 星期三

九大行星

九大行星

所谓太阳系“九大行星”是历史上流行的一种的说法,即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。在2006年8月24日于布拉格举行的第26届国际天文联会中通过的第5号决议中,冥王星被划为矮行星,并命名为小行星134340号,从太阳系九大行星中被除名。所以现在太阳系只有八颗行星。
   之所以修改行星的定义,是由于新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外,属于太阳系外围的柯伊伯带,这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20世纪90年代以来,天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比如,美国天文学家布朗发现的“2003UB313”,就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。因此,从“九大行星”改为“八大行星”就不难理解了。
水星Mercury 水星的轨道偏离正圆程度很大,近日点距太阳仅四千六百万千米,远日点却有7千万千米,在轨道的近日点它以十分缓慢的速度按岁差围绕太阳向前运行(岁差:地轴进动引起春分点向西缓慢运行,速度每年0.2",约25800年运行一周,使回归年比恒星年短的现象。分日岁差和行星岁差两种,后者是由行星引力产生的黄道面变动引起的。)在十九世纪,天文学家们对水星的轨道半径进行了非常仔细的观察,但无法运用牛顿力学对此作出适当的解释。存在于实际观察到的值与预告值之间的细微差异是一个次要(每千年相差七分之一度)但困扰了天文学家们数十年的问题。

金星Venu 金星的自转非常不同寻常,一方面它很慢(金星日相当于243个地球日,比金星年稍长一些),另一方面它是倒转的。另外,金星自转周期又与它的轨道周期同步,所以当它与地球达到最近点时,金星朝地球的一面总是固定的。这是不是共鸣效果或只是一个巧合就不得而知了。 火星Mar 火星为距太阳第四远,也是太阳系中第七大行星,在我国古代又称荧惑,因为火星呈红色,荧荧像火,亮度常有变化;而且在天空中运动,有时从西向东,有时又从东向西,情况复杂,令人迷惑,所以我国古代叫它“荧惑”,有“荧荧火光,离离乱惑。”之意。火星的轨道是显著的椭圆形。因此,在接受太阳照射的地方,近日点和远日点之间的温差将近30摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K(-55℃,-67华氏度),但却具有从冬天的140K(-133℃,-207华氏度)到夏日白天的将近300K(27℃,80华氏度)的跨度。尽管火星比地球小得多,但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积
  金星有时被誉为地球的姐妹星,在有些方面它们非常相像.

地球Earth 地球是太阳系中密度最大的星体不像其他类地行星,地球的地壳由几个实体板块构成,各自在热地幔上漂浮。理论上称它为板块说。它被描绘为具有两个过程:扩大和缩小。扩大发生在两个板块互相远离,下面涌上来的岩浆形成新地壳时。缩小发生在两个板块相互碰撞,其中一个的边缘部份伸入了另一个的下面,在炽热的地幔中受热而被破坏。在板块分界处有许多断层


土星Saturn土星是离太阳第六远的行星,也是八大行星中第二大的行星土星是最疏松的一颗行星,它的比重(0.7)比水的还要小土星的内部是剧热的(在核心可达12000开尔文),并且土星向宇宙发出的能量比它从太阳获得的能量还要大。大多数的额外能量与木星一样是由Kelvin-Helmholtz原理产生的。但这可能还不足以解释土星的发光本领,一些其他的作用可能也在进行,可能是由于土星内部深层处氦的“冲洗”造成的。
黑洞(Black hole)是根據現代的廣義相對論預言的,在宇宙空間中存在的一種質量相當大的天體。黑洞是由質量足夠大的恆星核聚變反應的燃料耗盡而死亡後,發生引力塌縮而形成。黑洞質量是如此之大,它產生的引力場是如此之強,以至於任何物質和輻射都無法逃逸,就連光也逃逸不出來。由於類似熱力學上完全不反射光線的黑體,故名為黑洞[1]。在黑洞的周圍,是一個無法偵測的事件視界,標誌着無法返回的臨界點。

  白洞(WIKI) 白洞也有一個與黑洞類似的封閉的邊界,但與黑洞不同的是,白洞內部的物質和各種輻射只能經邊界向邊界外部運動,而白洞外部的物質和輻射卻不能進入其內部。也就是說,白洞好像一個不斷向外噴射物質和能量的源泉,它向外界提供物質和能量,卻不吸收外部的物質和能量。
 是由空間時間物質能量,所構成的統一體。是一切空間時間的綜合。一般理解的宇宙指我們所存在的一個時空連續系統,包括其間的所有物質能量和事件。對於這一體系的整體解釋構成了宇宙論。世界上最早把空間和時間統一為宇宙的是中國春秋戰國時代的文子尸子,他們都提出了是空間,是時間,合為宇宙。二十世紀以來,西方根據現代物理學天文學,建立了關於宇宙的現代科學理論,稱為宇宙學是由空間時間物質能量,所構成的統一體。是一切空間時間的綜合。一般理解的宇宙指我們所存在的一個時空連續系統,包括其間的所有物質能量和事件。對於這一體系的整體解釋構成了宇宙論。世界上最早把空間和時間統一為宇宙的是中國春秋戰國時代的文子尸子,他們都提出了是空間,是時間,合為宇宙。二十世紀以來,西方根據現代物理學天文學,建立了關於宇宙的現代科學理論,稱為宇宙學
宇宙File:CL0024+17.jpg是由空間時間物質能量,所構成的統一體。是一切空間時間的綜合。一般理解的宇宙指我們所存在的一個時空連續系統,包括其間的所有物質能量和事件。對於這一體系的整體解釋構成了宇宙論。世界上最早把空間和時間統一為宇宙的是中國春秋戰國時代的文子尸子,他們都提出了是空間,是時間,合為宇宙。二十世紀以來,西方根據現代物理學天文學,建立了關於宇宙的現代科學理論,稱為宇宙學
根據相對論信息的傳播速度有限,因此在某些情況下,例如在發生宇宙膨脹的情況下,距離我們非常遙遠的區域中我們將只能收到一小部分區域的信息,其他部分的信息將永遠無法傳播到我們的區域。可以被我們觀測到的時空部分稱為「可觀測宇宙」、「可見宇宙」或「我們的宇宙」。應該強調的是,這是由於時空本身的結構造成的,與我們所用的觀測設備沒有關係。
宇宙大約是由4%的普通物質,23%的暗物質和73%的暗能量構成[1]

根據相對論信息的傳播速度有限,因此在某些情況下,例如在發生宇宙膨脹的情況下,距離我們非常遙遠的區域中我們將只能收到一小部分區域的信息,其他部分的信息將永遠無法傳播到我們的區域。可以被我們觀測到的時空部分稱為「可觀測宇宙」、「可見宇宙」或「我們的宇宙」。應該強調的是,這是由於時空本身的結構造成的,與我們所用的觀測設備沒有關係。
宇宙大約是由4%的普通物質,23%的暗物質和73%的暗能量構成[1]

根據相對論信息的傳播速度有限,因此在某些情況下,例如在發生宇宙膨脹的情況下,距離我們非常遙遠的區域中我們將只能收到一小部分區域的信息,其他部分的信息將永遠無法傳播到我們的區域。可以被我們觀測到的時空部分稱為「可觀測宇宙」、「可見宇宙」或「我們的宇宙」。應該強調的是,這是由於時空本身的結構造成的,與我們所用的觀測設備沒有關係。
宇宙大約是由4%的普通物質,23%的暗物質和73%的暗能量構成[1]

星系File:NGC 4414 (NASA-med).jpg一詞源自於希臘文中的galaxias(γαλαξίας),廣義可以是由無數的恆星系(當然包括恆星的自體)、塵埃(如星雲)組成的運行系統。指參考我們的銀河系,是一個包含恆星、氣體的星際物質宇宙塵暗物質,並且受到重力束縛的大質量系統。[1][2] 典型的星系,從只有數千萬(107)顆恆星的矮星系 [3] 到上兆(1012)顆恆星的橢圓星系都有[4],全都環繞著質量中心運轉。除了單獨的恆星和稀薄的星際物質之外,大部分的星系都有數量龐大的多星系統星團以及各種不同的星雲
歷史上,星系是依據它們的形状分類的(通常指它們視覺上的形狀)。最普通的是橢圓星系[5]有著橢圓形狀的明亮外觀;螺旋星系是圓盤的形狀,加上彎曲塵埃的旋渦臂;形狀不規則或異常的,通常都是受到鄰近的其他星系影響的結果。鄰近星系間的交互作用,也許會導致星系的合併,或是造成恆星大量的產生,成為所謂的星爆星系。缺乏有條理結構的小星系則會被稱為不規則星系[6]
File:WMAP.jpg
宇宙的形狀是宇宙學中一個未解決的問題。用數學的語言說就是:「哪一個三維形狀才能最好地代表宇宙的空間結構?」
首先,宇宙到底是不是「平坦空間」,即大範圍內遵守歐氏幾何的空間還未清楚。目前,大部分宇宙學家認為已知宇宙除了大質量天體造成的局部時空褶皺,是基本平坦的-就像面是基本平坦但局部有水波一樣。最近威爾金森微波各向異性探測器觀測宇宙微波背景輻射的結果也肯定了這一認識。
其次,尚未清楚宇宙是否是多重連接。根據大爆炸理論,宇宙是沒有空間邊界的,然而其空間大小可能是有限的。我們可以通過二維的概念類推:一個球面沒有邊界,但是它的面積是有限的(4πR2)。它是一個在三維空間有固定曲率的二維表面。數學家黎曼發現了四維空間中一個與此類似的三維球形「表面」,其總體積為有限(2π2R3)但三個方向都朝第四個維度彎曲。他還發現了一個「橢圓空間」和「圓柱形空間」,後者的圓柱形兩頭互相連接但沒有彎曲圓柱本身-這一現象在普通的三維空間是不可想像的。類似的數學例子還有很多。

多重宇宙File:Cosmological composition.jpg
對於多重宇宙有不同的理解。一種理解是,位於可觀測宇宙之外的時空,構成了其它的宇宙。例如,在宇宙暴漲中形成的其它大量時空,或者我們宇宙中黑洞奇點內我們所無法理解的時空。這些不同的時空部分總體構成了多重宇宙。另一種理解則強調這些不同的宇宙不僅僅是時空區的獨立,而且其中的表現的物理規律也可能有所不同,例如其中的粒子也許具有不同的電荷或質量,其物理常數也各不相同。
有時人們也把平行宇宙與多重宇宙當作同義詞。不過,平行宇宙還有一種理解,即量子力學中的多世界解釋。這種解釋認為,在量子力學中,存在多個平行的世界,在每個世界中,每次量子力學測量的結果各自不同,因此不同的歷史發生在不同的平行世界中。

宇宙學
物理宇宙學是物理學和天體物理學的分支,專門研究宇宙的物理起源及其演化。這學科亦會從最大的尺度去研究宇宙的本質。
在過往,希臘哲學家認為天是一個天球,當中的機械原理,就成為了現時天體力學的內容。在當時,阿里斯塔克斯亞里士多德托勒密曾提出過幾個不同的天體學理論,當中以托勒密用來解說天體運作的地心說被廣為接受,直到16世紀時為哥白尼所推翻,並得到開普勒伽里略等人提出的新日心說理論所取代。這事件成為了宇宙物理學的一個最著名的認識論斷裂epistemological rupture)的例子。
隨着牛頓及其於1687年出版的《自然哲學的數學原理》的出現,長久以來有關天體的運動問題終於被解決了。牛頓為開普勒定律的機制提供了物理上的解釋,而他的萬有引力定律使過往難以解釋的各種奇特天文現象,例如行星逆行的現象,都可以透過行星間的引力相互作用而解釋。牛頓的天體學理論與先前的理論在根本上最大的分別,在於哥白尼原則只提出地球在宇宙裡沒有特殊地位,而牛頓卻更進一步的指出:不論是天體和地球,兩者皆遵守着相同的物理法則。這一點在宇宙物理學的進展來說是很重要的

暗能量File:DarkMatterPie.jpg
物理宇宙學中,暗能量(又稱暗能)是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速度的難以察覺的能量形式。暗能量假說是當今對宇宙加速膨脹的觀測結果的解釋中最為流行的一種[1]。在宇宙標準模型中,暗能量佔據宇宙73%的質能。
暗能量現有兩種模型:宇宙學常數(即一種均勻充滿空間的常能量密度)和純量場(即一個能量密度隨時空變化的動力學場,如第五元素和模空間)。對宇宙有恆定影響的純量場常被包含在宇宙常數中。宇宙常數在物理上等價於真空能量。在空間上變化的純量場很難從宇宙常數中分離出來,因為變化太緩慢了。
對宇宙膨脹的高精度測量可以使我們對膨脹速度隨時間變化有更深入的理解。在廣義相對論中,膨脹速度的變化受宇宙狀態方程式的影響。確定暗物質的狀態方程式是當今觀測宇宙學的最主要問題之一。
加入宇宙學常數後,宇宙學標準羅伯遜-沃爾克度規可以導出Λ-冷暗物質模型,後者因與觀測結果的精確吻合而被稱為宇宙「標準模型」。暗物質被認為是當今形式化宇宙迴圈模型的至關重要的一個因素。

宇宙學中,暗物質(dark matter)又稱為暗質,是指無法通過電磁波的觀測進行研究,也就是不與電磁力產生作用的物質。人們目前只能通過重力產生的效應得知,而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。
現代天文學通過重力透鏡、宇宙中大尺度結構的形成、微波背景輻射等研究表明:我們目前所認知的部分,即重子(加上電子),大致占宇宙的4%,而暗物質則佔了宇宙的23%,還有73%是一種導致宇宙加速膨脹的暗能量。暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性,對結構形成也非常地關鍵。暗物質很有可能是一種(或幾種)粒子物理標準模型以外的新粒子所構成。對暗物質(和暗能量)的研究是現代宇宙學粒子物理的重要課題。


宇宙微波背景輻射宇宙微波背景輻射(cosmic microwave background radiation,簡稱CMB)最初發現於1964年。[6]對於背景輻射的進一步觀測也支持這個理論,並給予了更多架構理論模型的條件。這些觀測中最著名的當屬宇宙背景探測者(COBE)。COBE觀測到2.726 K的輻射溫度,以及在1992年第一次觀測到約十萬分之一的溫度起伏(各向異性)。[7]在未來的幾十年裡,許多地上或高空氣球實驗對CMB的各向異性作了更進一步的觀測。這些實驗最初的目的是要去量測CMB譜密度的第一峰值,在之前COBE的量測並未給出足夠好的解像度。在2000到2001年間,毫米波段氣球觀天計劃[8]藉由量測觀測CMB的各向異性,發現宇宙是接近平坦的空間結構。在1990年代,第一峰值的量測上不斷提高了敏感度。毫米波段氣球觀天計劃提出了報告指出最大的譜密度波動發生在尺度約為一度角時。這些觀測足以排除宇宙弦作為宇宙結構形成的主因,而趨向於接受暴漲理論

冷暗物質物質的探測在當代粒子物理天體物理領域是一個很熱門的研究領域。對於大質量弱相互作用粒子來說,物理學家可能通過放置在地下實驗室,背景雜訊減少到極低的探測器直接探測WIMP,也可以通過地面或太空望遠鏡對這種粒子在星系中心,太陽中心或者地球中心湮滅產生的其他粒子來間接探測。人們也希望歐洲大型強子對撞器(LHC)或者未來的國際直線加速器中人工創造出這些新粒子來。
木星Jupiter
木星是离太阳第五颗行星,而且是最大的一颗,比所有其他的行星的合质量大2倍(地球的318倍)。木星和其他气态行星表面有高速飓风,并被限制在狭小的纬度范围内,在连近纬度的风吹的方向又与其相反。这些带中轻微的化学成分与温度变化造成了多彩的地表带,支配着行星的外貌。光亮的表面带被称作区(zones),暗的叫作带(belts)。这些木星上的带子很早就被人们知道了,但带子边界地带的漩涡则由旅行者号飞船第一次发现。伽利略号飞船发回的数据表明表面风速比预料的快得多(大于400英里每小时),并延伸到根所能观察到的一样深的地方,大约向内延伸有数千千米。木星的大气层也被发现相当紊乱,这表明由于它内部的热量使得飓风在大部分急速运动,不像地球只从太阳处获取热量。



天王星Uranu 大多数的行星总是围绕着几乎与黄道面垂直的轴线自转,可天王星的轴线却几乎平行于黄道面。在旅行者2号探测的那段时间里,天王星的南极几乎是接受太阳直射的。这一奇特的事实表明天王星两极地区所得到来自太阳的能量比其赤道地区所得到的要高。然而天王星的赤道地区仍比两极地区热。这其中的原因还不为人知。天王星基本上是由岩石和各种各样的冰组成的,它仅含有15%的氢和一些氦(与大都由氢组成的木星和土星相比是较少的)。天王星和海王星在许多方面与木星和土星在去掉巨大液态金属氢外壳后的内核很相象。虽然天王星的内核不像木星和土星那样是由岩石组成的,但它们的物质分布却几乎是相同的。

海王星Neptune 海王星的组成成份与天王星的很相似:各种各样的“冰”和含有15%的氢和少量氦的岩石。海王星相似于天王星但不同于土星和木星,它或许有明显的内部地质分层,但在组成成份上有着或多或少的一致性。但海王星很有可能拥有一个岩石质的小型地核(质量与地球相仿)。它的大气多半由氢气和氦气组成。还有少量的甲烷。和土星、木星一样,海王星内部有热源--它辐射出的能量是它吸收的太阳能的两倍多由于冥王星的轨道极其怪异,因此有时它会穿过海王星轨道,自1979年以来海王星成为实际上距太阳最远的行星,在1999年冥王星才会再次成为最遥远的行星。


冥王星Pluto历史上曾经认为,冥王星是离太阳最远而且是最小的行星,在希腊神话中象征冥王哈得斯,是宙斯的哥哥,被弟弟夺去王位后,堕落到冥界。一个冥界的地方,只有一颗卫星,名叫卡戎,是冥河船夫的意思。 冥王星的“降级”引发了全美人民对冥王星的深深同情,原本只有名词含义的"Pluto"(冥王星)一词被语言学家们赋予了动词含义,用来表示“使某人或某物降级或贬值”。而"Pluto"的过去式"Plutoed"也因此具有了“被降级、被贬”的含义。例如:"You are plutoed"一句可以表示“你被降级了”;而"American Dollors are plutoed"则可表示“美元在贬值”。