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第29章 行星概况

行星分为几类?

在中心的是地球还是太阳

太阳系中的中心天体是太阳,家族中的所有成员都簇拥着它,围绕它旋转。

这已是人人皆知的常识。

然而在天文学史上,曾把太阳摆在不公正的位置上,降贵屈尊地成为地球的附属品。

当时人们认为地球是宇宙的中心,人是天之骄子,天上所有的日月星辰都在围绕着地球而旋转,这就是“地心说”的基本内容。

无论在东方还是在西方,世界各民族对宇宙的最初观念,都认为地球是宇宙的中心。

“地心说”表现了人类对宇宙的认识还只停留在表面现象上。这本来无可厚非,这类情况是自然科学研究中经常出现的。

然而在中世纪欧洲,封建教会却利用这个错误的理论,来维持教会的统治。

教会宣称:谁要怀疑“地心说”,谁就是大逆不道、亵渎神灵,应按异教徒论处。

教会的干预,严重地束缚了人们的思想,使中世纪天文学的发展受到禁锢。

“地心说”蒙上了宗教色彩,在天文学上占据着绝对的统治地位。

中世纪末期以后,随着人类生产活动的巨大发展,特别是环球航海的成功,促进了天文学的进步。

波兰天文学家哥白尼通过对天体的长期观测和总结前人的经验,撰写了一部崭新的天文学著作《天体运行论》。

为了避免遭受宗教势力的打击,哥白尼直到临终前才同意出版此书。

1543年《天体运行论》正式出版了。

在这本书中他向世人宣告:我主张地球是动的,它只不过是一颗行星,在所有的行星之间,太阳傲然主镇,高踞于王位,统治着像围绕膝下的子女一样的众行星。

哥白尼的理论把太阳放到了应有的位置,太阳处在宇宙的中心,地球只不过是运动着的一颗行星,其他的天体均围绕着太阳运行。

哥白尼创立了新的宇宙的结构理论——“旧心体系”,给宗教神学以沉重的打击,引起了一场重大的宇宙观革命。

按照“日心体系”理论,地球和其他行星围绕太阳旋转,这是它们的“真实运动”。

天上的太阳、行星似乎在围绕地球转动,这只不过是一种视觉效果。

我们看太阳和行星东升西落,似乎在围绕着地球转动,其实,这是我们地球运动的反映。

哥白尼的“日心体系”理论,为建立科学的太阳系概奠定了基础,从此天文学首先迈入了现代科学的大门。

“日心说”在客观上动摇了教会的封建统治,自然遭到当时宗教法庭的严厉打击。

1600年2月17日,意大利的青年神甫乔尔丹诺·布鲁诺由于大胆、热情地宣传哥白尼的学说,被活活的烧死在罗马的百花广场上。

布鲁诺在宣传“日心说”的同时,还提出自己的见解。

他认为每颗恒星都像太阳一样,是巨大而炽热的火球,在它们周围可能也有行星绕转。

在如此之多的恒星、行星系统中,根本不存在宇宙的中心。

他基本上描述了一幅无穷宇宙的图景。

反动宗教的倒行逆施,并没有把科学家吓倒,反而有越来越多的科学家想证明“日心说”的正确性。

在1609年制成了望远镜的意大利天文学家伽利略,首次用望远镜观测天空,发现月亮表面和地球一样崎岖不平,既有大块平坦的地区,也有不少陡峭的山脉和环形山。

1610年,伽利略在观测金星时发现,金星是被太阳照亮而发光的星体,它也像月亮那样时圆时缺,变化着自己的形象。

因此金星是围绕太阳旋转的行星。

伽利略的一个个发现,有力地支持了哥白尼的日心学说,引起反动教会的极大恐慌。

教会多次把伽利略召到罗马受审,强迫他不再以任何方式、言语或著作去支持、维护或宣传“日心说”。

从1633年起,伽利略被判终身囚禁,不幸于1642年逝世。

这就是轰动世界的“伽利略事件”。

几百年来,这一事件一直受到文明国家的科学家和爱好正义的人们的谴责。

直到1908年欧洲教会才做出决议为伽利略冤案平反。

宣布伽利略在17世纪30年代由于天文观受到教会审判而遭磨难是不公正的。

虽然为伽利略平反迟了几百年,但由此充分证明:真理的力量是不可抗拒的!伟大的科学巨匠伽利略是不朽的!

太阳是太阳系的中心,太阳系中的所有天体都围绕太阳旋转,这一观念已植根于我们现代人心中。

行星为什么围绕太阳旋转

哥白尼时代,人们通过对行星的观测,发现它们围绕太阳旋转,这其中的原因,直到17世纪牛顿发现万有引力定律,才得到圆满的答案。

太阳的引力不仅使行星围绕它旋转不停,而且还决定了行星旋转的速度和它到太阳间的距离。

我们知道,地球有引力,所以向空中抛出的任何物体都会落回到地面。

而质量比地球大30多万倍的太阳,它的引力是地球难以比拟的。它巨大的引力,牢牢地束缚着它家族中的所有成员。太阳的引力,要迫使行星向它靠拢,同时行星不停地旋转又具有远离太阳的趋势,这两种作用的结果,使行星与太阳保持一定的距离。

几大行星分布在太阳系空间,就像和睦相处的兄弟,各自占据自己的位置,有规律地运动着。如果哪一个跑累了,想停下来歇一歇,它不久就会坠落到太阳上面,化为灰烬。如果哪一个跑得高兴了,加快了速度,它就会逐渐远离太阳,孤苦伶仃地跑到星际空间去漫游。事实上,几个兄弟都是听话的乖孩子,它们总是有条不紊地在各自的轨道上围绕太阳旋转。

牛顿万有引力定律,揭示出天体之间这种看不见的吸引力——万有引力,它使天体之间互相吸引,保持在一起。

牛顿是17世纪伟大的科学家,他在数学、物理、天文学上都作出了巨大的贡献,成为近代科学的象征。

人们尊敬牛顿,崇拜牛顿。牛顿自己却说:“如果说我看得远,那是因为我站在巨人的肩上的缘故。”牛顿一生都在不断地探索,开辟新的领域。然而他并不满足已取得的成绩。他在晚年时说“我知道世人怎么看我,但是我看我自己只不过是个在海边玩耍的小孩,一会儿拾起一颗比普通的更光滑的石子,一会儿又捡到一个比普通的更美丽的贝壳,真理的汪洋大海就在我面前,而我却完全没有发现它。”

行星运动的规律

行星在围绕太阳运转时,在天球上划出一定的轨道,以往的天文学家认为这种轨道呈圆形。

17世纪初,天文学家开普勒在研究火星运动时发现,火星有时距离太阳远些,有时距离太阳近些,这说明火星的运行轨道并不是圆形。

开普勒决心找出火星及其他行星的运行规律。

他耐心、仔细地研究了火星在天球上年复一年的运动,面对大量的、枯燥的天文数字反复计算,毫不气馁。

他曾这样激励自己:“我的团队溃败了,但我又召集新兵去作战。

”尽管当时他所在国家奥地利国势混乱,他仍把全部精力投入到对火星的研究上。

一年又一年过去了,开普勒忍受着疾病和贫困的折磨,一刻也没有停止过“战斗”。

他花费了将近20年的时间,终于发现了行星运动的三大定律,揭开了行星世界的秘密。

根据开普勒第一定律,行星在太阳附近空间里运行的轨道是椭圆形的,太阳位于椭圆的一个焦点上。

因此行星在绕日运行时,有时离太阳远些,有时离太阳近些,每个行星轨道都是椭圆的,太阳位于一个焦点上。

根据开普勒第二定律,行星在其轨道运行时,它的速度时刻都在变化着。

当它离太阳最近时(这一点叫近日点),速度最快,当它离太阳最远时(这一点叫远日点),速度最慢。

开普勒第三定律确定了行星椭圆形轨道半长轴和公转周期的关系。开普勒行星运动三大定律,描绘了行星在天球上的运动景象,第一次把行星在天球上的真实运动展现在人们面前。

行星的分类

几千年前,我们祖先就注意到,在镶嵌着无数珍珠似的星空上,有五个比较亮的特殊星星,它们在相对位置基本不动的恒星之间游来游去,故称它们为行星。

这就是众所周知的水星、金星、火星、木星、土星。

以后天文学家又发现了天王星、海王星。

英文行星一词源于希腊文,原意为“流浪者”,指行星在天上漂游的行为。

几大行星,虽然都是太阳的子女,但是它们的相貌、个体各不相同。有的像受宠的孩子,挨在太阳身旁,享受过多的光和热;有的则被“驱逐”到遥远的冰冷荒漠,只得到一点太阳的余热;有的外貌是个庞然大物,不可侵犯,其实却像个面包,虚软得很,据现代科学家所能获得的资料表明:在太阳系中,唯有地球上存在着“生物机体”。地球因此被称为“绿色的摇篮”。

根据行星的各种特点,天文学家把行星分成二类或三类。

首先介绍三类分法:一类和地球相似,称它们为类地行星。

它们包括水星、金星、地球和火星。

类地行星体积较小,半径从2 000千米到6 000千米,平均密度大,为水的4~5.5倍,看起来很敦实。

它们自转速度较慢,一般自转周期都在一天以上,卫星较少。

水星、金星没有卫星,地球只有一颗卫星,火星有两颗小得出奇的卫星。

由于它们离太阳较近,表面温度很高。

另一类行星因为特别大,故称为巨行星。它们是木星、土星、天王星、海王星。它们特点是体积大,半径分别为2.5、2.6、6.0、7.1万千米。密度小,只有水星的0.7~1.6倍,样子很臃肿。

自转一般较快。卫星较多,木星和土星就带有39颗卫星,由于它们远离太阳,因此表面温度较低。

根据行星离太阳的远近,把行星又可分成两大类:内行星和外行星。

内行星包括:水星、金星、地球和火星。它们的轨道彼此相对地紧挨着,而且都距离太阳较近。

内行星也就是我们上面介绍的类地行星。

外行星包括:木星、土星、天王星、海王星,它们的运行轨道直径要比内行星大许多倍。

行星的分类并不是固定不变的。

不同的天文学家有不同的分法。

例如有的天文学家把天王星、海王星分为一类。

但内行星也就是类地行星自成一类,看来所有的天文学家的意见是一致的。

行星的公转与自转

我们生活的地球上,一年有四季的变化。

春天,万物复苏,田野上绿草如茵;夏天,万物葱郁,大地生气盎然;秋天,金风送爽,庄稼地里一片丰收景象;冬天,北国冰封,雪花飞舞,大地披上银装。

这一年四季的变化,正是由于地球在其轨道上环绕太阳运动的结果。

我们把行星这种绕日运动称为公转。

早晨,太阳从东方冉冉升起,拉开了一天的序曲,傍晚,夕阳西下,黑夜的帷幕将降临大地。

这种白天和黑夜的变化,是由于地球绕自己的轴旋转的缘故。

我们把行星这种绕自己的轴的旋转称为自转。

所有行星自转的同时又在绕日公转。

对地球来说,在绕日运行轨道上公转一周所用的时间定义为一年,一次完整的绕轴自转所用的时间定义为一天。

正如人们所预料的。

行星绕日运行的轨道愈大,运行周期愈长;轨道愈小,周期愈短。

行星自转周期都不适合这种距离关系。

金星自转周期很慢,它自转一次要用地球上的243天,也就是说,金星上的一天相当于我们地球上的8个月。

而木星上的一天则是地球日的一小半,木星比地球自转还要快。

如果我们到木星上去旅行,就会感觉到:“一天过得真快。

”木星、土星、天王星、海王星自转周期十分相似,均在10~24小时之间。

其中木星、土星的自转周期为10小时左右。

一般来说,行星质量越大,自转越快。

地球自转方向是“朝东”的,这就是说,赤道上的一点在向东行进。

如果我们想象自己在地球以外的太空中,处于地球北极正上方一点,那么看起来地球的自转方向是逆时针的。

从这同一点观看地球太阳的公转方向也是逆时针的。

此外月球也以相同的方向绕地球转动。

天文学家把这种逆时针方向的旋转定为“顺行”;与此相反,顺时针方向的旋转定为“逆行”。

从北方观测,所有的行星都遵循逆时针方向在绕日轨道上运行,也就是它们的公转方向是一致的。

行星的公转轨道都是一些偏心率不大的椭圆,而且几大行星的公转轨道面几乎接近在同一平面上。

只有最里面的水星例外。

它们与轨道平面交角为70°。

行星的自转方向则有差异。

几和大行星大多是正向自转,也就是顺行。

只有金星反向自转,即逆行。

而天王星几乎是躺在它的公转轨道面上侧向自转。

自转情况已知的卫星,月球、火卫(1、2)、木卫(1~4)和海卫1都是顺行自转。

自转周期与绕行星公转周期相等。

答:现在通常把行星分为3类:类地行星(包括水星、金星、地球和火星)、巨行星(包括木星和土星)和远日行星(包括天王星、海王星)。

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