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主題介紹 ─ 行星


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壹、 太陽系:

        我們的 太陽 只是 銀河系 中數千億顆星球 (Stars) 中的一個, 而銀河系也只是宇宙中數十億 星系 (galaxies) 之一。 太陽是一顆明亮的恆星,直徑約 145 萬公里,約有 50 億年的歷史,且至少將再持續發光 50 億年, 而且將光與熱放射至太空中。太陽每秒鐘將 400 萬公噸的 質量轉變為能量 ,而且至少將再持續進行 50 億年。 太陽佔了 太陽系 所有 質量 (mass) 的 99% ,它半徑幾乎是最大行星 (木星) 的 10 倍大,而木星本身的大小就足以包含所有其他的行星。 太陽系除了太陽外,包括繞著太陽運行的「 行星 (Planets)」、 小行星 (Asteroids) 和 彗星 (Comets), 以及繞著行星運動的 衛星 (Moons)。 而行星由太陽往外數算依序為 水星 (Mercury)、 金星 (Venus)、 地球 火星 (Mars)、 小行星帶 木星 (Jupiter)、 土星 (Saturn)、 天王星 (Uranus)、 海王星 (Neptune)、 包含 冥王星 (Pluto)在內的 庫柏小行星帶 (Kuiper belt)、以及眾多彗星體分布的 歐特雲 (Oort cloud)。 我們太陽系離最近的另一顆恆星達 4.2 光年遠。

 

貳、行星新解:

         第 26 屆國際天文聯合會(International Astronomical Union, IAU )會員大會於 2006 年 8 月 24 日議決: 太陽系的 行星 只有 8 個, 冥王星 另外歸類為「矮行星 (Dwarf planets)」! 到底 太陽系 成員( 衛星 不計入)究竟是如何分類和定義?

   行星 (Planets)的新定義:

         1、 環繞 太陽 運行的天體。

         2、 質量 必須大得使其自身的 重力 足以使球體維持近乎圓球形的外型。 如上圖 地球行星

         3、 清除了軌道鄰近區域中的物質

   矮行星 (Dwarf planets)的定義:

         1、 環繞 太陽 運行的天體。

         2、 質量 必須大得使其自身的 重力 足以使球體維持近乎圓球形的外型。

         3、 未能清除軌道鄰近區域中的物質

         4、 不是行星的 衛星 ,或是其他非恆星的天體。

   太陽系小星體 (Small Solar System Bodies):

         所有 行星 矮行星 以外,環繞太陽運行的天體(衛星除外), 全部歸類於此類。換言之,這一類包含了絕大部分的 小行星 (Asteroids)、 海王星 外天體(Trans-Neptunian Objects, TNO)、 彗星 (Comets)和其他 小天體 等。

 

參、太陽系行星個數演變史:

         自從 1540 年 哥白尼 發表 「日心體系學說」後, 繞著恆星太陽公轉的「行星」體一辭, 才真正被人瞭解、並經常使用。 但是,隨著繞行 太陽 天體的發現,使得太陽系行星個數也隨著不同年代、不同定義而演變。 以下乃是依據年代的演進,列出人們心慕中太陽系行星的個數演變史。

 

公元年代 添增的星體 刪除星體 總個數
1747 地球 太陽、月球 依據 1540 年發表的日心體系學說。原已知的水、金、火、木、土等5星。 6
1781 天王星 發現者:William Herschel 7
1801 穀神星 (Ceres) 發現者: Giuseppe Piazzi 8
1802 pallas 發現者: Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers 9
1804 Juno 發現者: Karl Ludwig Harding 10
1807 Vesta 發現者:Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers 11
1845 Astraea 發現者: Karl Ludwig Hencke 12
1846 海王星 發現者: Urbain Le Verrier 13
1847 Hebe

Iris , Flora

發現者: Karl Ludwig Hencke

發現者: John Russell Hind

16
1848 Metis 發現者: Andrew Graham 17
1849 Hygiea 發現者: Annibale de Gasparis 18
1850 Parthenope  ,  Egeria

Victoria

發現者: Annibale de Gasparis

發現者: John Russell Hind

21
1851 Irene

Eunomia

發現者: John Russell Hind

發現者: Annibale de Gasparis

23
1852 1845-1851年間除海王星外所發現的星體 重整增列「小行星」一類 12
1864 Ceres , pallas

Juno , Vesta

重整列入「小行星」一類 8
1930 冥王星 發現者: Clyde Tombaugh 9
2003 厄裡斯 (Eris) 發現者: Michael E. Brown 等人 10
2006 冥王星 與穀神星(Ceres)同列為「矮行星 8


肆、 太陽系裡的行星:

水星

(Mercury)
        距離太陽最近的行星。因為太陽的強大引力導致水星失去任何可能保護它的大氣。 失去大氣的保護,使得水星的表面溫度日夜間有著極大的變化,白天可高達攝氏 430 度, 而深夜可極低至攝氏零下 180 度。
1. 水星年(水星繞行太陽一周的時間)約 88 個地球日。
2. 水星日(水星自轉一圈的時間)約 58.65 個地球日。
3. 水星公轉軌道面與黃道面夾角約 7 度。
4. 水星公轉平均速率每秒 47.9 公里。
5. 水星赤道面與公轉軌道面夾角約 0.0 度。
6. 水星與太陽的平均距離約 5,790 萬公里(0.387 AU;水星與太陽的距離介於 0.306 AU 至 0.467 AU 間)。
7. 水星質量約 3.31 × 1023 公斤(0,0558 M ;平均密度 5.44 公克 /立方公分)。
8. 水星赤道直徑約 4,879 公里(0.382 D)。
9. 水星表面重力約 0.38 G。
10. 水星的逃逸速率約 4.3 公里 / 秒(0.38 V)。
11. 水星的衛星個數:0。
12. 水星與地球會合週期:約 116 地球日(因 1/88 - 1/365.24 ≒ 1/116)。
金星 

(Venus)

        金星是太陽系由內往外數算的第二個行星,它是和地球的大小、密度、運行狀況與組成結構最類似的行星, 但是仍有許多地方不同。金星大氣壓力超過地球的九十倍, 且有著濃密的大氣硫酸雲層和所形成著名的溫室效應造成的高溫地表。 雖然金星有強烈地火山,但是地體構造,也就是類似發生於地球上的地塊移動,卻不曾發生過。 金星自轉方向和鄰近的行星不同。
1. 金星年(金星繞太陽公轉一周的時間)約 224.68 個地球日(約 0.61515 個地球年)。
2. 金星日(金星自轉一圈的時間)約 243 個地球日。
3. 金星繞行太陽公轉的軌道面與黃道面夾角約 3 度 23.7 分。
4. 金星公轉平均速率每秒 35 公里。
5. 金星赤道面與公轉軌道面夾角約 177 度。
6. 金星與太陽平均距離約 1 億 821 萬公里 (0.723 AU;與太陽的距離介於 0.7184 AU 至 0.7282 AU 間)。
7. 金星質量約 4.87 × 1024 公斤(0.815 M ;平均密度 5.24 公克 / 立方公分)。 
8. 金星赤道直徑約 12,104 公里(0.95 D )。
9. 金星表面溫度約 472 oC。
10. 金星表面重力約 0.903 G。
11. 金星的逃逸速率約 10.3 公里 / 秒(0.92 V)。
12. 金星的衛星個數:0。
13. 金星與地球會合週期:約 583.9 地球日(因 1/224.68 - 1/365.24 ≒ 1/583.9)。
地球

(Earth)

        地球是我們居住的行星, 它是太陽系由內往外數算的第三個行星,是一個地表運動仍頻繁的活躍行星。 瞭解地球的特性和地球上所發生過的事,有助於我們理解太陽系中其它行星的變遷。 地球有著獨特且具保護性的大氣,使得液態水得以存在,並使生命得以成長與繁衍。
1. 地球年(地球繞太陽公轉一周的時間)約 365.26 個地球日。
2. 地球日(地球自轉一圈的時間)約 23 小時 56 分 (天文學家以兩次日正當中之間的平均時間周期定義為 24 小時)。
3. 以太陽為中心,地球繞行太陽公轉的軌道面天文學家定義為「黃道面」。 地球自轉軸與黃道面的垂線約有 23 度 27 分的夾角。
4. 地球公轉平均速率每秒 29.79 公里。
5. 地表溫度介於 - 50 oC 至 + 50 oC 間。
6. 地球與太陽的平均距離約為 1 億 4,960 萬公里(天文學家簡稱為一個「 天文單位 (AU)」; 與太陽的距離介於 1.0167 AU 至 0.9833 AU 間)。
7. 地球質量約 6 × 1024 公斤(天文學家常以 M 表示; 平均密度 5.5 公克 / 立方公分)。
8. 地球赤道直徑約 12,756 公里(天文學家常以 D 表示)。
9. 地球表面重力約 9.8 公尺 / 秒平方(科學家簡稱為一 G)。
10. 地球的逃逸速率約 11.2 公里 / 秒(天文學家常以 V 表示)。
11. 地球的衛星個數:1(月球)。
火星

(Mars)

        比地球距離太陽還遠八千萬公里的火星是一個「紅色行星」, 它是太陽系由內往外數算的第四個行星,它的地表經常被大量的沙塵暴所肆虐。 曾經,火星表面上有龐大的河流穿過,而且與地球上的情形極為相近,但是它是否曾孕育過生命?
1. 火星年(火星繞太陽公轉一周的時間)約 686.95 個地球日(約 1.8808 個地球年)。
2. 火星日(火星自轉一圈的時間)約 24 小時 37 分。
火星繞行太陽公轉的軌道面與黃道面夾角約 1 度 51 分。
3. 火星公轉平均速率每秒 24.13 公里。
4. 火星赤道面與公轉軌道面夾角約 25 度 19 分。
5. 火星與太陽平均距離約 2 億 3 千萬公里(1.524 AU;與太陽的距離介於 1.3814 AU 至 1.6660 AU 間)。
6. 火星質量約 6.424 × 1023 公斤(0.1075 M ;平均密度 3.94 公克 / 立方公分)。
7. 火星赤道直徑約 6,796 公里 (0.53 D )。
8. 火星表面溫度:- 140 oC 至 + 25°C。
9. 火星表面重力約 0.379 G。
10. 火星的逃逸速率約 5.0 公里 / 秒(0.45 V)。
11. 火星的衛星個數:2 個(Phobos 和 Deimos)。
12. 火星與地球會合週期:約 779.9 地球日(因 1/365.24 - 1/686.95 ≒ 1/779.9)。
木星

(Jupiter)

        在火星之外,經過了小行星帶之後,便是「氣體巨型行星」了; 它們比內行星大很多,主要由輕的氣體所組成,外圍則環繞著岩質的衛星。 木星是太陽系中最大之行星,它是太陽系由內往外數算的第五個行星,也是較近太陽的第一個氣體巨型行星。 木星的『紅斑』是其最著名的標誌,它是一個超過地球三倍面積的螺旋狀暴風雲。 木星衛星中有四顆擁有行星般的大小。
1. 木星年(木星繞太陽公轉一周的時間)約 4334.3 個地球日(約11.867 個地球年)。
2. 木星日(木星自轉一圈的時間)約 9 小時 55.5 分。
3. 木星繞行太陽公轉的軌道面與黃道面夾角約 1.3053 度。
4. 木星公轉平均速率每秒 13.07 公里。
5. 木星赤道面與公轉軌道面夾角約 3.12 度。
6. 木星與太陽平均距離約 7 億 7,830 萬公里 (5.2 AU;與太陽的距離介於 7.406 AU 至 8.160 AU 間)。
7. 木星質量約 1.9 × 1027 公斤(318 M ;平均密度 1.34 公克 / 立方公分)。 
8. 木星赤道直徑約 142,900 公里(11.20 D)。
9. 木星大氣雲上端溫度約 - 110 oC。
10. 木星大氣雲上端重力約 23.13 公尺 / 秒平方(2.54 G)。
11. 木星的逃逸速率約 61 公里 / 秒(5.4 V)。
12. 木星的衛星個數:2003 年底已知 60 個。
13. 木星與地球會合週期:約 398.85 地球日(因 1/365.24 - 1/4334.3 ≒ 1/398.85)。
土星

(Saturn)

        土星是太陽系由內往外數算的第六顆行星,其體積幾乎與木星相當。 土星有著平坦光環是其最著名的特色,可能是所有行星中最易辨認的,光環是由許多大小不等的冰塊所組成。 土星主要由氫所組成,密度輕、比水還小。
1. 土星年(土星繞太陽公轉一周的時間)約 10,760 個地球日(約 29.46 個地球年)。
2. 土星日(土星自轉一圈的時間)約 10 小時 14 分。
3. 土星繞行太陽公轉的軌道面與黃道面夾角約 2.48446 度。
4. 土星公轉平均速率每秒 9.64 公里。
5. 土星赤道面與公轉軌道面夾角約 26.73 度。
6. 土星與太陽平均距離約 14 億 2672 萬公里(9.537 AU;與太陽的距離介於 9.005 AU 至 10.07 AU 間)。
7. 土星質量約 5.69 × 1026 公斤(95.147 M ;平均密度 0.69 公克 / 立方公分)。
8. 土星赤道直徑約 120,660 公里(9.42 D)。
9. 土星大氣雲上端溫度約 - 180 oC。
10. 土星大氣雲上端重力約 11.37 公尺 / 秒平方(1.16 G)。
11. 土星的逃逸速率約 35.6 公里 / 秒(3.2 V)。
12. 土星的衛星個數:2003 年底已知 31 個。
13. 土星與地球會合週期:約 378 地球日(因 1/365.24 - 1/10,760 ≒ 1/378)。
天王星

(Uranus)

        天王星是太陽系第三大的行星,它是太陽系由內往外數算的第七個行星。 天王星與土星一樣也具有平坦的光環。淡藍色的天王星表面活動極少,可說是幾無特色。 但天王星的自轉和太陽系其他行星相比,天王星自旋呈另一方向。 一般認為這是由於太陽系形成初期的巨大碰撞所造成的。
1. 天王星年(天王星繞太陽公轉一周的時間)約 30,685 個地球日(約 84.01 個地球年)。
2. 天王星日(天王星自轉一圈的時間)約 17 小時 14 分。
3. 天王星繞行太陽公轉的軌道面與黃道面夾角約 0.774 度。
4. 天王星公轉平均速率每秒 6.81 公里。
5. 天王星赤道面與公轉軌道面夾角約 97.86 度。
6. 天王星與太陽平均距離約 28 億 7 千萬公里(19.2 AU;與太陽的距離介於 18.3 AU 至 20.1 AU 間)。
7. 天王星質量約 8.69 × 1025 公斤(14.54 M ;平均密度 1.29 公克 / 立方公分)。
8. 天王星赤道直徑約 51,120 公里 (4.01 D)。
9. 天王星大氣雲上端溫度約 - 215 oC。
10. 天王星大氣雲上端重力約 8.87 公尺 / 秒平方(0.905 G)。
11. 天王星的逃逸速率約 22 公里 / 秒(1.96 V)。
12. 天王星的衛星個數:2003 年底已知 25 個。
13. 天王星與地球會合週期:約 370 地球日(因 1/365.24 - 1/30,685 ≒ 1/370)。
海王星 

(Neptune)

        在 19 世紀時,天文學家注意到天王星在其軌道上搖擺不定, 並認為必定是受到一個未知行星重力的影響,這個行星就是現在知道的海王星, 海王星的位置在1 845 年被計算出來,終於在 1846 年才被觀察到。 海王星有一層美麗的海藍色大氣,內部覆蓋了廣大的溫水與氣體。 海王星與土星一樣也具有由許多大小不等的冰塊所組成的平坦光環。
1. 海王星年(海王星繞太陽公轉一周的時間)約 60,189 個地球日(約 164.793 個地球年)。
2. 海王星日(海王星自轉一圈的時間)約 16 小時 7 分。
3. 海王星繞行太陽公轉的軌道面與黃道面夾角約 1.76917 度。
4. 海王星公轉平均速率每秒 5.4778 公里。
5. 海王星赤道面與公轉軌道面夾角約 29.58 度。
6. 海王星與太陽平均距離約 44 億 9710 萬公里(30.0611 AU;與太陽的距離介於 44.52 AU 至 45.4 AU 間)。
7. 海王星質量約 1.03 × 1026 公斤(17.23 M ;平均密度 1.76 公克 / 立方公分)。
8. 海王星赤道直徑約 49,530 公里(3.883 D)。 
9. 海王星大氣雲上端溫度約 - 216 oC。
10. 海王星大氣雲上端重力約 11 公尺 / 秒平方(1.12 G)。
11. 海王星的逃逸速率約 23.71 公里 / 秒(2.2 V)。
12. 海王星的衛星個數:2003 年底已知 13 個。
13. 海王星與地球會合週期:約 367.5 地球日(因 1/365.24 - 1/60,189 ≒ 1/367.5)。




 

伍、 太陽系裡的行星探測:

水星:
       
       

金星:
       
       

火星:
古中國天文學中的火星   火星在古代中國人心中的地位   火星與我們的距離   古希臘天文學中的火星  
哥白尼「日心體系」描述下的火星軌道   刻卜勒年輕時認知的火星距離   刻卜勒從觀測中領悟出的火星公轉軌道   刻卜勒的行星第二和第三運動定律  
火星的衛星:火柏斯(Phobos)、迪莫斯(Deimos)   早期的火星觀測   水手 (Mariner) 4 號的火星探測   水手 (Mariner) 6 號和 7 號的火星探測  
水手 (Mariner) 8 號和 9 號的火星探測   維京 (Viking) 1 號的火星登陸探測   維京 (Viking) 2 號的火星登陸探測   蘇聯「火柏斯」太空船  
火星觀察者 (Mars Observer) 號的火星探測   拓荒者 (Pathfinder) 號的火星登陸探測   火星 1996 和火星環球測量者 (Mars Global Surveyor) 號的火星地形量測   2001 火星奧地賽 (Mars Odyssey) 號的火星地表偵測  
火星的大氣   火星的四季   火星的水跑哪去了?!   火星的氣象資料  
火星與地球的運行軌道   火星大接近   火星地表景觀   2003 火星探測漫遊者任務  
火星快遞 (Mars Express)   2005 火星偵察環繞者   1976 年維京號太空船火星探測想像圖    
       

木星:
       
       

土星:
認識土星的基本資料 土星外觀   土星環與環縫隙   土星衛星  
土星環與土星衛星間的特殊關係   伽利略的土星觀測   惠更斯的土星觀測   卡西尼的土星觀測  
威廉•赫瑟爾的土星觀測   James Keeler 和庫柏的土星觀測   1979 年 先鋒 (Pioneer) 11 號的土星探測成就   1980 – 1981 航海家 (Voyager) 1 & 2 號的土星探測成就  
1995 哈柏望遠鏡的土星探測成就   卡西尼─惠更斯 前往土星之路   卡西尼─惠更斯 任務   卡西尼號太空船的多瞭解土星之任務  
土星的溫度分布、雲的特徵、大氣層的探測任務   量測土星全球的風、波,長期觀察雲的生成與發展的探測任務   確定深層大氣的結構與轉動的探測任務   確定土星生成與演化中的組成、熱流和輻射的環境的探測任務  
研究土星閃電的來源與特徵的探測任務   多瞭解土星環的探測任務   研究土星環結構和動力過程的探測任務   描繪土星環內物質的組成與分布、確定土星環內塵埃和小星體的分布的探測任務  
研究土星環和衛星間的交互關係的探測任務   研究土星環和土星磁層、離子層及大氣層關聯的探測任務   多瞭解土星磁層的探測任務   多瞭解泰坦的探測任務  
多瞭解冰冷的衛星的探測任務   確定土星衛星的特徵與衛星表面生成的不同物理過程的探測任務   確定衛星的組成結構與有機物與冰冷熔點關聯的探測任務    
       

天王星:
       
       

海王星:
       
       



 

陸、 太陽系外的行星搜尋:

       
       

作者與主編 : 陳輝樺  
                  諮詢服務 : 陳輝樺 (NMNS)
                                   蘇明俊 (STU)

最近更新日期 : 2007/6/28