太陽系行星探索
(月球探測計畫)(太空船行星探測)(火星探測)(太陽系的結構)(首頁)
第一次探月高潮
月球探測計劃的第一次高潮起於1950年代的美蘇太空競賽,由於那時正處於兩國激烈競爭時期,競爭面涵蓋陸、海、空三度空間,因此很多科技也都發展迅速,而在1957年時,蘇聯史坦尼克衛星的發射,更不只宣示了其洲際彈道飛彈的能力,也代表了人類正式揭開神秘太空宇宙面紗的開始。
由於受到蘇聯發射衛星的刺激,美國在1958年正式宣布成立美國航空暨太空總署(NASA),正式與蘇聯在太空開始競技。自此之後,自1958年至1976年8月止,美蘇兩國成功發射了共45個月球探測器。以下就先簡單敘述一下美蘇兩國在太空探測方面的歷史及成就(1957-1972):
–1957年,蘇聯的「史坦尼克」衛星發射升空→為人類首次將探險的角伸向地球之外的太空
–1957年,蘇聯「史坦尼克二號」衛星送小狗上繞地軌道→為人類首次將地球生物送離地表
–1958年,美國成立航空暨太空總署(NASA)
–1959年,蘇聯的「射月」火箭擊中月球→人類首次觀察到月球表面的震動現象,且Luna3也 首次拍攝到月球背面的影像
– 1972年12月,美國「阿波羅十七號」→載地質學家登月以選取研究樣本及判定月表基本狀況
現在再來談一下美國探月計畫的三個進程:
1單人太空船時期-水星計劃
2雙人太空船時期-雙子星計劃
3指揮艙一人加上登月艙兩人-阿波羅計劃
阿波羅計畫的成果:
1共有六次成功登陸月球,分別為阿波羅11、12、14、15、16、17號
2共送了12位太空人登陸月球,在那個時代為人類太空探測史上空前的創舉
3共帶回月球岩石及土壤383公斤,對於研究月球的岩石組成及地表結構有很大的貢獻
4透過對月球岩石的分析,使人類初步了解到月球的年齡及其與地球之間的關係
而自從1977年開始,人類對太空探測的興趣愈來愈高,因此透過建立在月球探測活動的基礎上,美國和前蘇聯又開啟了對火星、金星、土星等行星的深空探測活動,但也因此導致了月球探測的暫時降溫。
第二次探月高潮
雖然人類的視野已拓展到太陽系的其他行星,但月球探測計劃在1990年代末再度增溫,世界各主要航太國家或組織也紛紛提出了雄心勃勃的探月計劃,例如美國,便在94年發射沙塔曼登(Clementine)月球探測器,花了兩個月的時間,詳細描繪了月球表面的地圖,使人類對於月球表面的狀況有了更近一步的了解;更在1998年發射月球探勘者號
(Lunar Prospector),想要詳細探測月球上是否有水的存在,可是進行了一段時間,目前還未有什麼進展。
98年月球探勘者號 (Lunar Prospector)94年沙塔曼登(Clementine)探測器所繪月面地圖
日本也在月球探測方面制定了初步的計劃,在2003年發射“月球-A”探測器,在2004年發射“月神”號探月器,並預定在2015年以後建立月球觀測站。不只如此,日本最近又新研發出一種月球探測的機器人,它直徑10釐米、長20釐米,具有掘進和排砂兩種裝置,可以像鼴鼠一樣鑽入月球地下11公尺,採集礦物質加以分析,以弄清月球地表的結構。而日本研究人員下一步所要進行的任務是製作月球地面的配合設備,設計中的地面設備直徑爲20至30釐米,內裝有太陽能電池,除了能向機器人供應電力之外,還負責接收機器人的探測資料。而南亞的印度對太空探測也很有興趣,預定在2006年前後發射月球探測器。
現在再提到兩個比較重要的地區-歐洲和中國的探月計劃-
歐洲航太總署的月球探測器Smart-1 預計在今年的7月15日在歐洲衛星火箭的發射塔→法屬圭亞那,與庫魯同火箭相接發射。目前,宇航小組正在對Smart-1宇航探測器進行最後檢測,以確保計劃不出差錯。Smart-1探測器這次的主要任務是利用先進的SIR紅外線儀器和X射線儀D-Cixs繪制出比以前更詳細的月球上的礦物質和化學元素含量圖。並藉助高分辨率攝像機以重新觀測月球。
探測計劃預計共需要15個月的時間。在火箭把月球探測器推進運行軌道之後,探測球便可以利用離子起飛加速器維持對Smart-1探測器的推動力,使其在月球的軌道上展開螺旋式的飛行。此次月球探測的目的是使用D-Cixs的小型成像X射線頻譜儀以幫助我們進一步證實月球形成的理論,也就是月球是早期的地球和類似火星那樣大型的物體相碰撞之後所形成的這個理論。因為雖然阿波羅登月計劃時已採集過X射線資料,但此次Smart-1探測器所收集的資料將比以往更為全面,可信度將大大提高。
而在中國的月球探測計劃方面,它準備分為三個階段實施,即環繞月球、登陸月球、成功回返地球。而在探測方面第一期工程的科學目標為:獲取月球表面的三維影像;分析月球表面有用元素的含量和物質類型的分佈特點;探測月球土壤的厚度;地月空間環境的比較等等。這個計劃跳過了早期美國、蘇聯的硬著陸及月球近旁飛躍等步驟,而直接進入了環繞月球飛行探測的階段;計畫的繞月軌道為極月圓軌道,以便對月球的所有表面進行探測;在此次科學目標的選擇上,與過去所做的比較,月壤厚度和氦—3資源的全面探測,尚未有其他國家進行過,另外在月表三維影像和有用元素的分析上,過去也只進行過部分月面而已。
※月壤中特有的氦—3資源是人類未來可長期使用的清潔、高效、安全而廉價的新型核聚變燃料,有可能改變人類未來的能源結構。
發射人造衛星、太空船載人探測和太空深度探測是人類航太活動的三大領域,而重返月球,開發月球資源,建立月球基地則將成為世界航太活動的必然趨勢和競爭熱點。再加上月球具有可供人類開發和利用的各種獨特資源,月球上特有的礦產和能源,將成為地球資源的重要補充和儲備,對於人類的未來必定產生深遠的影響。
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水星:
水星是最靠近太陽的行星,在天空和太陽之間的夾角永遠小於28度,因此常受陽光的影響觀測不易。水星的表面與月球非常類似,滿佈隕石坑,其中最著名的是Caloris Basin。水星沒有衛星,它的軌道在九大行星中也是較特殊的,水星的軌道離心率為0.206,而公轉軌道和黃道面的夾角也高達7度。
水星的大氣非常稀薄,主要的成份有極微量的氦、鈉、氫和氧。水星的大氣成份,來自受太陽風吹襲與撞擊出的表面物質。由於水星表面的高溫,大氣分子很容易脫離水星,所以水星並沒有穩定的大氣,需要靠太陽風不斷的補給。由於水星的大氣稀薄, 無法保持穩定的表面溫度,水星的日夜溫差非常極端,白天溫度可高達攝氏430度,足以融化鋅,而夜間的溫度降至攝氏零下173度,可以讓鈍氣氪凝結。
水星的密度高達5.4公克/公分3,所以天文學家相信,水星有相當大的鐵核。以體積計算,水星的鐵質核心約佔全部體積的42%。相較之下,地球核心只佔總體積的16%,火星的核心更只佔總體積的9%。
受太陽所引起的潮汐力的影響,水星的自轉周期長達59個地球日, 而它的公轉周期約是88個地球日,水星的自轉與公轉的時間比幾近2:3。水星是本太陽系裡,自轉/公轉產生共振的比率不是1:1的天體。
曾經造訪水星的探測船是水手10號,它分別在1973年與1974年飛越水星三次,但只探測了45%的水星表面,發現水星有磁場是水手10號探測任務的重大成就之一。水星的磁場約是地球磁場的1%,乍聽之下似乎不大,但水星自轉非常緩慢,它如何維持這麼強的磁場,仍是有待解決的水星謎題。
水星的西南部
提供:
Mariner 10,
NASA
說明: 水星這顆行星很像一顆衛星。正如很多的衛星一般, 水星的古老表面是到處都有隕石撞擊所留下來的坑洞。水星比大多數的衛星都來的大,但是卻比木星的衛星甘尼米得與土星的衛星泰坦還小。然而因為水星的主要成分是鐵,所以它比所有的衛星都要重很多,密度也高很多。事實上,地球是唯一的一個密度比它還高的行星。一個登陸水星 的訪者,他將會看到一個奇特的景觀。因為水星每繞太陽公轉二次,它剛好自轉三次,而且水星的軌道也是相當橢圓的。這位水星的訪者可看見太陽升起之後,會停在天空一段時間,接著再往剛升起的 地平線方向退回去,再一次地稍作停留之後便很快地往另一個方向的地平線落下。因為水星是那麼地靠近太陽,所以在地球上只能在日落後或日出前一小段時間看到他而已。
金星
金星是天空中除了太陽與月亮之外最亮的天體,也是距地球最近的行星。金星與太陽的最大夾角恆小於48度 ,僅可見于日出之前或日後之後,故有「晨昏星」之稱,我國古代曾把它誤認為兩顆星:啟明與長庚。
金星的公轉週期,半徑、質量與密度,皆與地球相近,故天文學家常稱金星為地球的姐妹星。但金星的大氣組成和地球迥然不同,95%為二氧化碳,氮約佔2∼4%,氧氣的含量不到0.003%。金星的大氣壓力,約為地球大氣壓力的90倍,表面溫度高達攝氏450度,足可熔鉛。金星的表面雲霧彌漫,靠可見光無法透視金星的大氣﹙如左半圖﹚,而微波則可穿透其大氣層,得以分辨金星的表面﹙如右半圖﹚。
金星與地球的內部成份與結構很近似,天文學家認為它們的起源與歷史也應相近,但為何它們的大氣組成,表面溫度有如此懸殊的差異?現在多數的研究者認為金星發生了失控的溫室效應,金星大氣中過量的二氧化碳,容許來自太陽的可見光與紫外線通過,但阻礙熱以紅外線的方式重新輻射到金星之外,表面溫度不斷上昇,造成今日所見的狀態。
曾經熔化過金星表面
Credit: E. De Jong et al. (JPL),
MIPL,
Magellan Team,
NASA
說明: 如果你能用雷達視覺來看金星,那麼你將會看到這一張圖中的景象。 這一張圖是將麥哲倫太空船(Magellan spacecraft)的資料經過電腦處理之後,所得到的金星的表面。在1990年到1994年之間,麥哲倫太空船一直環繞著金星,並且用雷達來探測金星的表面。麥哲倫太空船發現金星表面有很多很有趣的特性,其中包括如上圖所示的大圓頂,它們的直徑大約有25公里。一般認為火山作用是造成這一些圓頂的主因,然而詳細的機制仍然不太清楚。金星的表面是如此的熱而且環境非常惡劣,因此沒有任何一個降落在表面的探測器可以在金星表面撐超過幾分鐘。
火星
﹙圖片:NASA﹚
火星為一紅色色澤的行星,其色澤是源自氧化鐵,可以說火星是一顆鏽朽的行星。火星有兩顆衛星:Phobos(火衛一)與Deimos(火衛一),火衛一難逃於數百萬年後撞擊火星的宿命。
火星表面曾有河川水流,極冠現在仍有冰存在,稀薄的大氣含有微量的氧,海盜一號與海盜二號探測船雖未找到火星生命的證據,但科學家仍未完全絕望。
探測太空船「二○○一火星奧德賽號」(2001Mars Odyssey)發現,火星地表很可能分佈由水份形成的廣大冰層,從而擁有形成生命所需的水資源。對於搜尋火星過去與現在的生命跡象以及未來人類登陸火星,這項新發現意義非凡。波音頓教授負責遙控操作火星奧德賽號上的伽瑪射線光譜儀 (GRS)。這種儀器能夠偵測約廿種主要元素的含量與分佈,讓科學家更瞭解火星地表的化學成份與礦物結構,它藉由尋找水分子中的氫原子存在跡象,成為確定火星南極有大片冰層的主要功臣。由於伽瑪射線光譜儀還可以深入地表偵測,因此被科學家暱稱為「虛擬鏟子」。火星奧德賽號上另一項利器為紅外線相機,諢名「席米斯」( Themis,希臘神話中的正義女神 ),它在日間為火星地表拍攝正規影像,夜間則拍攝紅外線影像。這些影像可以顯示出火星地表的溫度差異,溫度越高的物體越亮,反之則越暗。席米斯拍照角度甚廣,可為整個火星的地理特徵繪製詳細的地圖。NASA科學家梅耶指出,席米斯拍攝的夜間影像尤其傑出,清晰鮮明的效果直逼功能超強的夜視鏡。而且初步傳來的資料已經令科學家大開眼界,席米斯鏡頭下的火星顯出多采多姿的風貌,可以看到火山口、臺地與多石的地區。
木星
美國科學家從「伽利略號」太空船收集到木星的大氣層資料,發現木星大氣層含有高濃度的氬、氪和氙元素,使得科學家重新評估有關太陽系怎形成的相關理論。
「伽利略號」太空船(Galileo spacecraft) 於一九九五年到達木星(Jupiter) ,並發射了一枚小型太空船到木星上空,探測木星大氣層(atmosphere)的情形,上圖所見,是科學家描述「伽利略號」太空船進行的勘探工作。從太空船傳送回來的資料,科學家發現木星大氣層內含有不尋常地多的重元素,如氮(nitrogen) 、氬 (argon) 、 氪 (krypton) 和 氙 (xenon) ,比較正常的多二至三倍;科學家指出,要吸引這些氣體,木星大氣層的溫度必須要降低至攝氏零下二百四十度,比冥王星(Pluto)的溫度還要低。木星離太陽的距離是地球與太陽之間的距離的五倍,而只有在離冥王星更遠的太空,離太陽約四十倍地球和太陽之間的距離,才可以達到攝氏零下二百四十度的溫度。
「伽利略號」太空船的新發現,使科學家重新評估有關太陽系形成的理論,科學家懷疑,木星可能是從離太陽比較遠的地方移動到目前的位置,或是太陽系 (Solar System)形成以前,太陽系的星雲的溫度比目前估計的低。
木星探測任務伽利略號(Galileo探測木星表面及其衛星,並己經證實木星亦有環。原始網頁: http://www.jpl.nasa.gov/galileo/caption_poster.html
Highlights
of the Galileo Mission at Jupiter
This overview of NASA's Galileo mission to Jupiter shows the heliocentric flight path of the spacecraft from Earth launch in October 1989 to Jupiter arrival in December 1995 (1989年十月從地球上發射1995年十二月到達木星) and continuing through its many orbits as the first artificial satellite(人造衛星) of the largest planet in the solar system. The small images on the left half of the picture mark special events in the spacecraft's mission. The pictures on the right show sample images of Galileo's primary imaging camera targets: Jupiter, the four small inner satellites, the Jovian rings, and the four large "Galilean" satellites (Io, Europa, Ganymede, and Callisto).
土星
土星探測任務卡西尼號(Cassini)
卡西尼號(Cassini Spacecraft)飛掠地球
土星探測船卡西尼號(Cassini)在1999年6月24日第二次飛掠金星後,經過兩個月的時間,在1999年8月18日飛掠地球,此時太空船的速度約每秒5.5公里。
上圖是卡西尼號飛行示意圖,卡西尼號是在1997年10月15日發射升空(圖中1的位置),在飛往土星的過程必須經兩次重力協拋,這是一種很複雜的飛行路徑。首先太空船必須先向太陽內側飛行,在1998年4月26日時,第一次飛掠金星並被金星的重力改變了飛行方向及速度,往太陽系外側飛去(圖中2的位置),但第一次加速的過程能量尚不足以到達土星,因此當卡西尼號在1998年12月飛至地球軌道與火星軌道之間後(圖中3的位置),又會被太陽引力拉回內側,並且在1999年6月24日再度回到與金星軌道,再一次藉由金星的重力加速太空船(圖中4的位置),經過兩次重力協拋,卡西尼號於昨日回到地球軌道附近(圖中5的位置),並且繼續往太陽系外側飛行,在2000年12月30日飛越木星(圖中6的位置),2004年7月1日到達土星(圖中7的位置)。卡西尼號太空船飛行時間約七年,任務執行約四年,包括研究土星的磁場及幅射、發射European
Space Agency's
Huygens probe探測器進入土星最大衛星Titan的表面,Titan衛星上有大量的氮氫及有機物質如甲烷及乙烷,與地球早期環境類似,具有可能發展成生命的條件。 (Top) |
1999年4月25日火星衝,是26個月一次地球與火星大接近的日子,而每一次的大接近也有不同的距離,這一次是8年來最近的一次。為了記念火星探路者(Mars Pathfinder)成功登陸火星滿兩周年(1997年7月4日),哈伯望遠鏡以最高解析度拍攝這顆紅色星球,拍攝日期是4月27至5月6,距離是8千7百萬公里,約可辨識直徑19公里以上的地形,下圖四個影像是從四個不同角度所拍。
比較20年前維京號登陸火星時的照片,可以發現火星表面很容易因風力而改變地形,20年前有些地方看起來暗紅色,現在變成亮紅色,而比較亮的地方有一部份也變為較暗的顏色,這些改變全是火星上大型的塵暴長期作用使然。
火星簡介:
平均日距 |
227,940,000 km |
直徑 |
6,794 km |
質量 |
6.4219e23 kg |
密度 |
3.94 gm/cm |
重力 |
0.38 G |
公轉 |
686.98 地球天 |
自轉 |
1.026 地球天 |
火星表面環境
1. 火星與太陽平均距離約為 2 億 3 千萬公里(約是 1.524AU) , 繞行太陽公轉一圈稱為一個「火星年」約是 687 個地球日。 火星質量約為 0.1075 個地球質量 (約是月球質量的 9 倍)
2. 火星自轉一圈稱之為一個「火星日」為 24 小時 37 分
3. 火星赤道面與繞行太陽公轉的軌道面夾角為 24 度
4. 有約地球一半厚度的大氣層、且春夏秋冬四季分明、 火星表面溫度在攝氏零下 120 度至攝氏 25 度間、 可能曾經有大量水的存在、這些生物存活環境條件和地球頗為相近, 而且又鄰近地球,所以常被質疑有生物存活過。
5. 火星上已沒有地殼的板塊運動、也沒有火山的活動跡象, 地函內部岩漿的流動似乎也停了,僅有局部的微弱地磁可被量測到,大氣層中絕大部分 (約 95.32%) 為二氧化碳, 種種跡象又呈現出它是個寂靜的世界
南北兩極的差異
北極較平坦(上),南極則較凹凸不平(下),由於南極的溶解而圓周形狀破碎,並且露出深溝,造成南北極外形不同的原因可能是長達數千萬年區域氣候不同所造成。
火星的兩顆衛星
何柏斯Phobos 迪莫斯Deimos
生命的起源
大多數的科學家相信生命是在地球上獨立“化學演化”而來,原始海洋和大氣中的無機小分子在閃電和紫外光相互作用下合成生命的基石—蛋白質和核酸,當這些生物大分子的聚合體有了複製自己的能力時,生命就誕生了。
探索火星生命
*1975年:美國太空總署的海盜一號、二號太空船升空,1976年安全降落在火星,開始進行是否有生物能行光合作用或有機物分解的實驗,進行約200天,結果科學家宣稱火星沒有類似地球生物跡象。
*1996年:一塊來自火星的隕石說明曾有生物存在,再度為火星生命探索掀起熱潮。
火星隕石小檔案
形成時間 |
四十五億年前 |
形成地點 |
火星 |
不知名的星體撞上火星 |
一千六百萬年前被炸飛而脫離火星 |
長途旅行 |
一萬三千年前靠近地球而墜落 |
墜落地點 |
南極大陸 Allan Hills 地區藍色冰層上 |
發現時的重量 |
1.9公斤 |
顏色 |
墨綠色 |
發現時間 |
1984年12月27日 |
發現者 |
Roberta Score博士 |
確認 |
1994確認為火星上的岩石 |
分析 |
有三種礦物、一種有機質、和細菌化石 |
編號 |
ALH84001 |
生命的證據
這塊隕石內有三種礦物、一種有機物及形似細菌化石的結構,雖然每一樣都不算是怎麼堅實的證據,但是湊在一塊時,最合理的解釋就是這塊隕石曾在三十六億年前長滿了細菌!這三種礦物分別是碳酸鹽球、硫化鐵及磁鐵顆粒,以地球環境為準來判斷,只有細菌活動才能使這些礦物並存,發現的有機物是一類多環芳香烴,是地球上生物體死亡分解後的常見產物,它出現在這塊隕石的深層內部,而非表面,顯然不是墜落南極後受到的污染。
(Top)
太陽系的起源
太陽系的前身,是氣體與塵埃所組成的一大團雲氣,在46億年前,這團雲氣或許受到超新星爆炸的壓縮,開始緩慢旋轉與現縮成盤狀,圓盤的中心是年輕的太陽。盤面的雲氣顆粒相互碰撞,有相當比率的物質擰凝結成為行星與她們的衛星,另有部份殘存的雲氣凝結成彗星。當太陽系還很年輕時,彗星可能隨處可見,這些彗星常與出形成的行星相撞,對年輕行星的成長與演化,有很深遠的影響。
太陽系的主要結構
太陽系主要成員為太陽、行星、行星的衛星、小行星帶、流星體、流星、彗星、隕石、行星際物質以及柯伊伯帶以及歐特雲。
(一)太陽—太陽為一平凡的黃色主序星,太陽的質量、大小、表面溫度與化學組成,在繁多的恆星中,皆屬於中庸型。太陽為距離地球最近的恆星,不過陽光仍需發8.3 分鐘才能到達地球,地球與太陽的距離約為一億五千公里,如以每小時一百五十公里的平均時速開車,須費時114年才能到達太陽。
(二)行星—我們通常把行星分為兩類,也就是「類地行星」和「類木行星」。
1.類地行星:在九大行星中比較靠內的一群,由內而外是水星、金星、地球、火星,都是由岩石和金屬所構成,以含鎂和鐵的矽酸鹽為主,平均密度為3-5g/cm3是小而密的岩石世界。由於它們的質量與地球相似,所以稱為類地行星。類地行星形成的過程為碰撞聚集的固態物質顆粒而成為為小行星,再聚集更微小行星形成。
在火星與木星軌道之間,存在有甚多的行星,但,與一般行星不一樣的是,它們都十分地小,最早發現的小行星為為1801年所發現的榖神星最大的穀神星,直徑不過 940 公里,還不及月球的四分之一;最小的就不用說了,直徑甚至只有數百米而已。不過,因為它們目前大多是以橢圓形軌道繞太陽公轉,因此,我們仍稱它們為行星。目前已發現的小行星數目有一萬多顆,天文學家們相信利用天文攝影技術,在地球表面觀測至少可以找到十萬顆小行星;而估計小行星的實際數目應有百萬顆以上。而就是因為數目太多了,因此,稱之為小行星帶、不過,因為它們目前大多是以橢圓形軌道繞太陽公轉,因此,我們仍稱它們為行星。
小行星帶的行星,除了體積均甚小之外,形狀也不規則,由太空探測器所拍攝的圖片即可得之。另外,它們的軌道也分為很多種,主帶距離太陽約 2.2-3.3 A.U.;主帶之外,距離太陽約 4 A.U.的地方,還有一個較小的小行星帶;另外,還有,一些小行星分佈在木星軌道上,此稱為特洛伊小行星帶(Trojan asteroids );一些小行星的軌道狹長,會橫越地球軌道而有可能會襲擊地球的,此稱為阿波羅族小行星(Apollo asteroids)。這也是為何小行星帶目前如此被重視的原因之一,因為目前認為約 6500萬年前,曾有一顆小行星帶的行星曾撞擊到地球,進而造成恐龍的滅亡;從當時岩層的資料也可顯示出來,當代的岩層含有大量的銥元素,此元素地球的含量並不多,但在卻很常見。另外,這些小行星上記載著太陽系剛刑成時的珍貴資料,因此是寶貴的化石,這也是小行星帶被天文界重視的原因之一。
至於小行星帶形成的真正原因,目前仍未真正定論。有人認為是一顆大行星爆裂後的殘餘物,不過這似乎不太可能,因為若將所有的小行星給聚集起來,直徑也不過約 1500公里,連月球的一半都不到!另一個目前被採信的理由是,有可能是太陽系形成時,因為巨大木星的強大引力作用之下而無法聚集成完整行星的殘餘碎片。
(四)流星體
流星體為太陽系裡內環繞太陽運行的塵埃、冰團、碎塊等天體,當它們闖入地球和大氣摩擦燃燒產生的發光物質,稱為「流星」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。而流星中特別明亮的,稱作「火流星」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,也屬偶發流星;而未燒盡的流星體降落到地面,就是「隕星」。流星出現通常為單個、零星、出現時間方向無規律。流星雨是每年可有幾次看到許多流星從星空中某ㄧ點向外幅射散開的現象。隕石是流星掉落在行星地面的稱為「隕石」。
這些流星體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。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,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“流星餘跡”﹔有些餘跡消失得很快,有的則可存在幾秒鐘到幾分鐘,甚至長達幾十分鐘。
隕石是來自地球之外的“客人”。典型的隕石由於非連續性飛行,因此呈現出許多細小而多孔以及易碎的現象,平均密度為每立方公分2.5公克。小的隕石可引起森林火災或飛機船舶失事。大的隕
石可能造成災禍。
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占一半﹔
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后產生的碎塊,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,美國巴林杰隕石,澳大利亞默其遜碳質隕石等。
(五)彗星
慧星是太陽系較特殊的天體。彗星的軌道有橢圓、拋物線、雙曲線三種。,多數是拋物線,少數是狹常的橢圓或雙曲線。橢圓軌道的彗星又叫周期彗星,另兩種軌道的又叫非周期彗星。周期彗星又分為短周期彗星和長周期彗星。一般彗星由彗頭和彗尾組成。彗頭包括彗核和彗髮兩部分,有的還有彗雲。並不是所有的彗星都有彗核、彗髮、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,受太陽輻射和太陽風的吹襲,迫使部份會法務直背離太陽移動,產生了長髮狀的彗尾,且越靠近太陽彗尾就越長。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。每次經過太陽附近時,貝太陽輻射發出一些物質,形成彗尾這些物質逐漸消失道行星際空間,於是彗星的質量越來越少。
彗星本身不發光,它之所以發光是因為反射太陽光。由於太陽等天體施加的起潮力而逐漸瓦解形成流星群。至於彗星的故鄉呢?現在廣為天文學家所接受的理論認為,太陽系大家族包括九大行星與外圍的柯伊伯帶與歐特雲。長週期彗星可能來自歐特雲,而短週期彗星可能來自柯伊伯帶。
哈雷彗星
(六)行星際物質:
行星際還有稀疏的微塵粒和氣體,集中於黃道面附近,因而產生黃道光。太陽不斷地向行星際拋入等離子體,因而構成太陽風,有時這種拋社很捧列,對行星、衛星、彗星有相當大的影響。
(七)柯伊伯帶(Kuiper Belt):
1951年,美國天文學家提議在距離太陽30到100AU之間有一柯伊伯帶,帶上有許多繞行太陽的冰體,這些冰體的軌道面與行星相似,偶而有些柯伊伯帶物體受到外行星的重力擾動與牽引,面向太陽的方向運行,在越過海王星的軌道時,更近一步受海王星重利的影響,而進入太陽系成為短週期彗星。
天文學家與自1988年起,以偵測及昏暗物體的高靈敏度電子攝影機,尋找柯伊伯帶物體,他們在1992年找到第一個這類物體(1992QB1),1992QB1拒太陽的平均距離為43而公轉的週期為291年,柯伊伯帶天體又常被稱為是海王星外天體。自1992到2002年10月為止,陸續又發現了600多個柯伊伯帶天體。在現階段,天文學家認為冥王星、冥衛一、和海衛一可能都是進入太陽系內部的柯伊伯帶天體,而最近發現的瓜澳瓦(Quaoar),其大小約有冥王星的一半。
(八)歐特雲理論(Ort clod theory )
在1950年,荷蘭的天文學家提出在距離太陽30000AU到1光年間球殼狀地帶,有數以萬億的彗星存在,這些彗星是太陽形成時的殘留物。有修歐特彗星偶而受到「路過」的星體影響,或彼此間的碰撞,離開原來的軌道。大多數的離軌衛星,從未進入用大型望遠鏡可偵測的距離。只有少數彗星,以各式各樣的軌道進入內太陽系。不過到目前為止,歐特雲理論只是假設,尚無直接的觀測證據。
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