華楓發(fā)現(xiàn)對太陽系的長期研究,分化出了這樣幾門學(xué)科:
太陽系化學(xué):空間化學(xué)的一個(gè)重要分科,研究太陽系諸天體的化學(xué)組成(包括物質(zhì)來源、元素與同位素豐度)和物理-化學(xué)性質(zhì)以及年代學(xué)和化學(xué)演化問題。太陽系化學(xué)與太陽系起源有密切關(guān)係。
太陽系物理學(xué):研究太陽系的行星、衛(wèi)星、小行星、彗星、流星以及行星際物質(zhì)的物理特性、化學(xué)組成和宇宙環(huán)境的學(xué)科。
太陽系內(nèi)的引力定律:太陽系內(nèi)各天體之間引力相互作用所遵循的規(guī)律。
太陽系穩(wěn)定性問題:天體演化學(xué)和天體力學(xué)的基本問題之一。
雖然學(xué)者同意另外還有其他和太陽系相似的天體系統(tǒng),但直到1992年才發(fā)現(xiàn)別的行星系。至今已發(fā)現(xiàn)幾百個(gè)行星系,但是詳細(xì)材料還是很少。這些行星系的發(fā)現(xiàn)是依靠多普勒效應(yīng),通過觀測恆星光譜的週期性變化,分析恆星運(yùn)動速度的變化情況,並據(jù)此推斷是否有行星存在,並且可以計(jì)算行星的質(zhì)量和軌道。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)只能發(fā)現(xiàn)木星級的大行星,像地球大小的行星就找不到了。
此外,關(guān)於類似太陽系的天體系統(tǒng)的研究的另一個(gè)目的是探索其他星球上是否也存在著生命。
水星是最靠近太陽的行星,由於水星距離太陽實(shí)在太近了,表面溫度很高,太空船不易接近,在地球上也不容易觀測,因爲(wèi)可觀測的時(shí)間都集中在清晨太陽出來的前幾分鐘,和夕陽落下後的幾分鐘,時(shí)間不容易掌握,而且,在背景亮度尚高的情況下,要去找一顆比月亮大不了多少的水星,實(shí)在不是件輕鬆的事。
水星是最靠近太陽的行星,所以它運(yùn)行的速度比其他行星都快,每秒的速度接近48公里,並且不到88天就公轉(zhuǎn)太陽一週。水星非常小,是由巖石構(gòu)成的,表面佈滿被流星撞擊而形成的環(huán)形山和坑洞,另外有平滑,稀疏的坑洞平原。水星表面另外還有山脊,這是行星在40億年前核心逐漸冷卻與收縮所形成的,因此表面起伏不平。水星自轉(zhuǎn)的速度非常緩慢,自轉(zhuǎn)一週將近59個(gè)地球日,所以水星的一個(gè)太陽日(從日出到另一個(gè)日出)差不多要176個(gè)地球日—相當(dāng)於水星一年88日的兩倍長。水星的表面溫度很懸殊, 向陽面高達(dá)攝氏430度,陰暗面則在攝氏零下170 度。當(dāng)黑夜降臨時(shí),由於水星幾乎沒有大氣層,溫度下降很快。大氣成分包括由太陽風(fēng)所捕捉到的微量氦和氫,或許還有一點(diǎn)其他的氣體。
金星是太陽系第二顆行星,全天最亮的行星就是金星,通常是在清晨或傍晚纔看得到,最亮?xí)r的亮度可超過 -4,猶如一盞掛在山邊的路燈,一般的望遠(yuǎn)鏡即可觀測,常可看到如月球的盈虧現(xiàn)象。在古代的西方世界,金星代表著美麗的女神金星是一顆巖石構(gòu)成的行星,也是距離太陽第二近的行星。金星在繞太陽公轉(zhuǎn)的同時(shí)也緩慢的反方向自轉(zhuǎn),因此使它成爲(wèi)太陽系中自轉(zhuǎn)週期最長的行星,大約需243個(gè)地球日。
金星比地球稍微小一點(diǎn),內(nèi)部構(gòu)造或許也類似。金星是除了太陽與月球外,天空中最亮的天體,這是因爲(wèi)它的大氣層能強(qiáng)烈的反射陽光。大氣層的主要成分是二氧化碳,它能在溫室效應(yīng)下吸收更多的熱,因此,金星成了最熱的行星,表面高溫度可達(dá)攝氏480度。厚的雲(yún)層內(nèi)含有硫酸的小滴,並由風(fēng)以每小時(shí)接近360公 裡的速度吹向行星各處。雖然金星需要243個(gè)地球日才能自轉(zhuǎn)一週,但高速的風(fēng)只需4個(gè)地球日就把雲(yún)吹得環(huán)繞行星一圈。高溫、酸雲(yún)和極高的大氣壓力,(大約是地球表面的90倍),顯示金星的環(huán)境惡劣。
而美麗的地球,生命的奇蹟,是宇宙的巧合或是上帝的傑作?地球是太陽系第三顆行星,有一衛(wèi)星稱爲(wèi)月亮,地球大氣層的保護(hù)及距離太陽位置的適當(dāng),是生命起源的重要條件。
地球是距離太陽第三遠(yuǎn)的行星,也是直徑最大和比重最大的巖石行星,同時(shí)也是唯一己知有生命存在的行星。地球內(nèi)部的巖石和金屬顯示它是一顆典型的板塊組成,由於板塊推擠,因此交界處會發(fā)生地震和火山等活動。
地球的大氣層和同一張保護(hù)層,它能阻擋來自太陽有害人體的輻射,並防止流星撞擊行星表面,除此之外,還能積存足 夠的熱,防止氣溫急遽下降。地球表面有百分之七十爲(wèi)水所包圍,其他行星的表面都未發(fā)現(xiàn)這類液態(tài)形式的水。地球有一個(gè)天然衛(wèi)星——月球,它的表面佈滿了大大小小的環(huán)形山,月球大得足以把這兩個(gè)天體視爲(wèi)一個(gè)雙行星系統(tǒng)。
地球還有地磁場,現(xiàn)在的地磁場的南北極與地理南北極正好相反,地磁場同時(shí)也在保護(hù)著地球上的生命。
火星是太陽系第四個(gè)行星,在晴朗的夜空裡,代表戰(zhàn)神的火星閃著火色的光芒,吸引著古今千萬人的視線。十萬年前有一顆來自火星的巖石墜落於地球的南極區(qū),冰封。人們在此隕石裡發(fā)現(xiàn)了,可能是生命所留下的痕跡化石,這化石是三十億年前在火星上形成的,科學(xué)家正積極的研究,並探測這顆表面充滿神秘河道及火山的星球,火星上曾經(jīng)有生命嗎?
火星即常所說的紅色行星,火星是太陽系中第二小的行星直徑約爲(wèi)地球的二分之一,體積約爲(wèi)地球的十分之一,表面的重力約地球的三分之一強(qiáng)。火星的大氣層比地球稀薄,只有地球大氣層的百分之一,主要成分是二氧化碳。同時(shí)還有少量的雲(yún)層和晨霧。由於大氣層很稀薄,溫室效應(yīng)不明顯。火星赤道地表白晝最高溫度可達(dá)27℃,夜晚最低溫度可至-133℃。
火星的北半球有許多由凝固的火山熔巖所形成的大平原,南半球有許多環(huán)形山與大的撞擊盆地,另外還有幾個(gè)大的、己熄滅的火山,例如奧林帕斯山,寬600公里,還有許多峽谷和分岔的河牀。
峽谷是 地殼移動所 造成的而河牀一般認(rèn)爲(wèi)是己乾涸的河流形成的。在火星上高緯度的地方,冬天時(shí)由於溫度太低,大氣中的二氧化碳會凍結(jié),而在五十公里高的地方形成雲(yún),到了春天便消失。夏天時(shí)由於日照強(qiáng)烈,地面溫度很高,地面附近的大氣 因受熱而產(chǎn)生強(qiáng)勁的上升氣流。這個(gè)股氣流會將地面的灰塵往上卷,在空中吸收陽光的熱而進(jìn)一步提高大氣的溫度,使上升的速度增快,因此火星上常可看到大規(guī)模的暴石砂。
火星上最大的火山-------奧林柏斯山,高出地面24公里,幾乎是地球上最高山珠穆朗瑪峰(約8844米)3倍,同時(shí)也是太陽系最高的山。
木星是太陽系第五顆行星,也是整個(gè)太陽系最大的行星,位於火星與土星之間,用一般的天文望遠(yuǎn)鏡(60mm 72倍)即可看到它表面的條紋及四顆明亮的衛(wèi)星,是全天第二亮的行星僅次於金星,木星的亮度最高可超過 -2。木星是距離太陽第五遠(yuǎn)的行星,也是四大氣體行星中的第一個(gè) 。
它是最大且重的行星,直徑有地球的11倍,質(zhì)量是其他八個(gè)行星總和的2.5倍。木星可能有個(gè)小的石質(zhì)核心 ,四周是由金屬氫(液態(tài)氫,性質(zhì)如同金屬)所構(gòu)成的內(nèi)地幔。內(nèi)地幔的外面是由液愈氫和氦所構(gòu)成的 外地幔,它們?nèi)诤铣蓺鈶B(tài)的大氣層。
木星的快速自轉(zhuǎn)使大氣層中的雲(yún)形成帶狀與區(qū)層 穩(wěn)定的亂流形成白與紅斑等特別的雲(yún),這兩種都是巨大的風(fēng)暴。最有名的雲(yún)是一個(gè)稱爲(wèi)大紅斑的風(fēng)暴,它由一個(gè)比地球?qū)捜叮?升起於高雲(yún)之上約七公里的旋渦圓 柱狀雲(yún)所構(gòu)成。
木星有一個(gè)薄、暗的主環(huán),裡面有個(gè)由朝向行星延伸的微粒所形成稀薄光環(huán)。截至2013年,己知有66個(gè)衛(wèi)星。四個(gè)最大的衛(wèi)星(稱爲(wèi)伽利略木衛(wèi))是甘尼八德、卡利斯、埃歐和歐羅巴。
甘尼八德與卡利斯多表面有許多坑洞,或許還有冰。歐羅巴表面表滑, 並覆著冰,或許還有水。埃歐表面有許多發(fā)亮的紅色、橘色和黃色的斑點(diǎn)。這些顏色來自於活火山的硫磺物質(zhì),由噴出表面高達(dá)數(shù)百公里的絨毛狀熔巖所造成的。
土星是太陽系第六顆行星,也是體積第二大的行星,有著美麗的環(huán),在地球上以一般的望遠(yuǎn)鏡即可看見,土星、木星、天王星和海王星表面都是氣體,故自轉(zhuǎn)都相當(dāng)快。土星的環(huán)主要是由冰及塵粒構(gòu)成,據(jù)科學(xué)家推測,可能是因某衛(wèi)星受不了土星強(qiáng)大的引力而解體成碎片。
土星的環(huán)平面與土星公轉(zhuǎn)面不在同一個(gè)平面上,故當(dāng)土星公轉(zhuǎn)至某一位置時(shí),土星的環(huán)平面剛好與我們的視線平行,我們在地球上便無法看到此一土星環(huán),因爲(wèi)土星環(huán)實(shí)在太薄了,我們無法從側(cè)面看到,另外,當(dāng)土星環(huán)與陽光平行時(shí),因環(huán)平面沒有受光,故我們也無法看到。
土星是從太陽算起的第六顆行星,也是一個(gè)幾乎和木星一樣大的氣體巨星,赤道直徑約120500公里。土星可能有一個(gè)巖石與冰構(gòu)成的小核心,周圍是金屬氫(液態(tài)氫,性質(zhì)如同金屬)構(gòu)成的內(nèi)地函。在內(nèi)地函的外面是是由液態(tài)氫構(gòu)成的外地函、融合成爲(wèi)氣態(tài)的大氣層。
土星的雲(yún)層形成帶狀與區(qū)層,頗似木星,但由於外層的雲(yún)薄而顯得較模糊。風(fēng)暴和漩渦發(fā)生在雲(yún)中,看起來爲(wèi)呈紅或白色橢圓。
土星有一個(gè)極薄但卻很寬的環(huán)狀系統(tǒng),雖然厚不到一公里,卻從行星表面朝外延伸約420000公里。主環(huán)包括數(shù)千條狹窄的細(xì)環(huán), 由小微粒和大到數(shù)公尺寬的冰塊所構(gòu)成。土星已發(fā)現(xiàn)62顆衛(wèi)星,其中有些在光環(huán)內(nèi)運(yùn)行, 這會施加重力,影響到環(huán)的形狀。有趣的是,衛(wèi)星中的7顆爲(wèi)共內(nèi)軌道,與別的衛(wèi)星分享同一個(gè)軌道。天文學(xué)家相信這些共用軌道的衛(wèi)星爲(wèi)來自同一衛(wèi)星,但後來碎裂的衛(wèi)星。
天王星是太陽系第七顆行星,在太空船未到達(dá)以前,人類並不知道它也有如土星一樣美麗的環(huán),天王星是人類用肉眼所能看到的最遠(yuǎn)的一顆行星,但是,如果你沒有受過專業(yè)的訓(xùn)練的話,是很難在衆(zhòng)星裡尋到的。
天王星(Uranus)的最大特徵是自轉(zhuǎn)的傾斜度很大。一般行星的自轉(zhuǎn)軸與其公轉(zhuǎn)面都很接近垂共直,唯獨(dú)天王星的自轉(zhuǎn)軸成九十八度的傾斜,幾乎是橫躺著運(yùn)行。因此, 太陽有時(shí)整天都照在北極上,而這時(shí)的南半球就全天黑暗。
天王星表面發(fā)出帶有白色的藍(lán)綠光彩,因此推測它的大氣可能含有很多甲烷。而天王星的直徑約爲(wèi)地球的四倍,質(zhì)量約十四倍,但密度卻不及地球的四分之一,這是因爲(wèi)天王星與其他木星型行星一樣,它們都是以氫、氦等氣體爲(wèi)主要成分形成的。
九條細(xì)環(huán)天王星的赤道上空也有九條環(huán),這九條環(huán)合起來的寬度約十萬公里,大約爲(wèi)土星環(huán)三分之一寬。天王星的環(huán)之構(gòu)造及成分與土星及木星的環(huán)大不相同,土星環(huán)是由幾千條環(huán)夾著很狹窄的空隙形成的,而天王星的九條環(huán)卻彼此都隔得很遠(yuǎn)。九條環(huán)中內(nèi)側(cè)的八條寬約十幾公里,最外側(cè)的一條則寬達(dá)一百公里以上。