太阳系-比较行星学和太阳系形成模型
比较行星学
比较行星学对太阳系以及行星系的研究有着重要作用,研究的目标是发展一个全面的关于行星系统的起源和演化的理论,去解释大多数观测事实。
现在科学家已经至少发现了800多颗太阳系外行星,利用这些行星可以对照现有对于行星系统的理论,目前的数据表明,新发现的行星系统中许多特点与我们太阳系大不相同。
测量行星
太阳是绝对的主宰,占有太阳系物质的99.9%。
现有参数使用的测量技术:
行星到太阳的距离:雷达对金星的距离测量作为距离标度,用开普勒定律定律测得距离。
轨道周期:观察恒星在天空(恒星背景)下走一圈的时间。(要考虑地球公转因素)
行星半径:行星的视大小,再用初等几何求解
质量:通过运转情况用引力定律求解。(用其卫星)
水星和金星没有卫星,用其对其它天体运行的影响求的质量。(例如地球和月球绕一个共心旋转)
行星自转周期:一种方式是观测其表面特征交替出现的周期。
太阳系整体布局
几点概念需要明白,对于地球而言,太阳系是巨大的。但是与最近的恒星相比,太阳系的行星以及柯依伯带都是及其靠近太阳的。(千分之一光年,而太阳到最近的恒星有几光年)
大多数行星的轨道都接近一个圆(水星运行在低偏心率轨道上),轨道并不是均匀分布的,越往外,间隔越远。
行星性质
根据密度分类可以分为内行星和外行星,内行星包括水星、金星、地球、火星,密度大,个头小,呈固态;外行星包括木星、土星、天王星、海王星,密度小,个头大,成气态。
前者与地球物理化学性质类似又被称为类地行星,后者互相之间相似被称为类木行星。
类地行星间的不同点:
- 所有四个类地行星都有大气,不过水星接近真空,金星浓密酷热。
- 地球是唯一在大气中其中有氧气,表面有液态水的行星。
- 表面特征很不同,水星布满撞击坑,金星上有活跃的火山。
- 地球和火星的自转周期大致相等,水星金星要几个月,金星自转方向和其他行星相反。
- 只有地球和火星有卫星。
- 地球和水星有磁场,金星和火星没有。
- 未被重力压缩的密度,由内向外逐渐减小。
太阳系特征
- 每颗行星在空间中相对独立。
- 行星轨道几乎是圆形的
- 行星轨道几乎在同一平面。
- 公转方向与太阳自转方向一致。
- 小行星是很古老的。
- 柯依伯带是超出海王星轨道,小行星体积冰天体的集合体。
*星云收缩
为什么银河系,太阳系,甚至行星系统很多看上去都是扁扁的?
星云收缩模型,有这样一个解释:这些系统是星云收缩的产物,星云在自身的引力作用下开始收缩,同时整个体系有一个旋转,根据角动量守恒,收缩后旋转速度加快。此时离心力更倾向于在垂直于自转轴方向抵抗塌缩,因此沿着旋转轴方向塌缩强烈,最后形成类似于太阳系满足上述特点的系统。
重要的是,现代计算技术显示,星云理论其实有严重问题,温暖气体盘并不会聚集而是趋于分散。
*凝聚理论
大多数科学家青睐,以星云理论作为基础,结合新的物理星际化学信息的理论。
其中关键信息就星际尘埃。
其扮演重要角色:
- 红外辐射带走热量冷却温暖物质,促进星云收缩。
- 凝结核,吸附其他原子形成质量越来越大的球,类似于成雨过程。