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太阳系的精美绝伦的图片的秘密

(2011-04-13 10:55:06)
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文化

分类: 精美绝伦


火星是地球的近邻。它与地球有许多相同的特征。它们都有卫星,都有移动的沙丘、大风扬起的沙尘暴,南北两极都有白色的冰冠,只不过火星的冰冠是由干冰组成的。火星每24小时37分自转一周,它的自转轴倾角是25度,与地球相差无几。



  2003年8月27,火星与地球仅相距5576万公里,是两者6万年来距离最近的一次。世界各地天文爱好者争相目睹“火星大冲”这一奇异天象,“火星热”迅速在全球升温。图为哈勃太空望远镜在火星离地球3460万英里时所拍摄到的图片。



  在太阳系中,火星上的奥林匹斯山是毫无争议的火山之王,它高达24公里,基部周长550公里。



  图为美国宇航局2005年9月1日公布的“勇气”号火星车8月23日从火星“赫斯本德山”峰顶拍摄的火星沙漠全景照片。照片上的火星沙漠与地球沙漠极其相似,而火星车所在的山顶,似乎是一片风化台地,布满了碎石、沙堆和暴露岩层。项目科学家表示,这些壮观的照片将成为分析火星沧海桑田变迁的重要线索。



  2003年6月11日,“勇气”号从美国北卡纳维拉尔空军基地发射升空,在运载火箭的推动下,它在206个昼夜中完成长达4.8亿公里的星际旅行。然而,旅途的终点只是任务的开始,这个智能机器人在降落在火星表面后将面临一次巨大的挑战:寻找火星上可能存在的生命。



  图中显示的是火星Marineris峡谷中最深的部分,深度达5600米,图面向西方,显示峡谷的横断面中的南壁(左)与北壁(右)。



  火星表面的景色。这是由着陆在火星表面的探路者号探测器拍摄的。远处可见名为“双子峰”的火星山峰。(NASA)





木星,太阳系九大行星中最大的一颗,按离太阳由近及远的次序为第五颗。中国古代就认识到木星约12年运行一周天,而把周天分成十二份,称十二次,木星每年行经一次,用木星所在的星次可以纪年,因此木星被称为岁星。是天空中的第三亮星,最亮时达-2.4等,只有金星和冲日时的火星比它亮。木星有众多的卫星,截止到1990年,已发现16颗。1979年,行星际探测器“旅行者”1号还发现木星有一个很暗的光环。木星在椭圆轨道上绕太阳运行,轨道半长径为5.205天文单位,离心率为0.048,它在近日点同太阳的距离比远日点近约0.5天文单位。木星的轨道面与黄道面的交角很小,只有1.3°。

  木星绕太阳公转的周期为4332.589天,约合11.86年,平均轨道速度为13.06公里/秒。木星是太阳系内自转最快的行星,赤道上自转周期仅9小时50分30秒,两极地区的自转稍慢。由于高速自转,使得它的扁率相当大,达0.0648。木星的自转轴几乎是垂直于公转轨道道的,二者的交角达86°55′。木星的赤道半径为71400公里,是地球的11.2倍,体积是地球的1316倍;质量为1.9×1030克,比地球的质量大300多倍,是其他八大行星总质量的2.5倍,平均密度只有1.33克/厘米3,赤道上的重力加速度为27.07米/秒2,两极为23.22米/秒2。

  木星有着浓密的大气,主要成份是氢和氦,还含有少量的氨、甲烷和水。用望远镜观测木星,可以看到大气中有一系列与赤道平行的明暗交替的云带,云带的形状随时间不断变化。这表明木星大气中存在着激烈的运动。木星表面的温度很低,根据理论计算,它表面的有效温度应为105K,但地面观测和行星际探测器测得的结果均高于理论值,对木星的红外观测也表明,木星辐射的热能为它接收到的太阳热能的两倍,这说明木星内部存在着热源。木星还有着比地球更大更强的磁层和辐射带。

  木星磁层比地球磁层大100倍。它可分为三个区域。内区(离木星表面20个木星半径的范围内)具有与地球辐射带相近的强辐射带;中介区(从20个木星半径到100个木星半径)的磁力线被离心力歪曲。内区和中介区都按约10小时的自转周期转动。外区(60-90个木星半径范围内)的磁场很弱,到磁层边界处已趋于零。除很靠近木星表面的部分外,木星的磁场是偶极场,但场的方向与地磁场相反,即地球上指北的罗盘到木星上变为指南。木星的磁轴与自转轴间的交角为10.8°。离木星3个木星半径以内的磁场是4极或8极的,场强为3-11×10-4特斯拉。

  木星表面大红斑,位于赤道南侧,长达2万多公里,宽约1.1万公里,略呈蛋形。发现于1660年,300多年来尽管它的颜色和亮度不断变化,但形状和大小几乎没有变,大红斑沿逆时针方向绕中心转动,而且在经度方向上有漂移运动,因而肯定不是固体的表面特征。现在认为它很可能是一个大旋涡,或者说它是一团激烈上升的气流。旋涡或气流中含有红磷化合物,大红斑的颜色可能是因此产生的。至于大红斑能长期存在的原因,目前尚不清楚。

  木星是太阳系中最大的行星,它的体积超过地球的一千倍,质量超过太阳系中其他八颗行星质量的总和。与其他巨行星一样,木星没有固态的表面,而是覆盖着966公里厚的云层。通过望远镜观测,这些云层就象是木星上的一条条绚丽的彩带。

  这是哈勃太空望远镜拍摄的木星照片。图中可以看到在木星南半球有三个连在一起的白色风暴。



这张彩色照片由“伽利略”号飞船在1990年从距木星563000公里处拍摄。



木星照片-木星大气中的古老风暴简介:

  17世纪,天文学家首次将望远镜指向木星,他们发现在这个巨大的行星上面有一个显著的红斑;300年多年后,这个大红斑现在仍存在于木星大气中,现在已经它是一个巨大的风暴,如同气旋,不过与加勒比海的低气压飓风不同,它是一个高压系统。这个木星风暴中的风速高达每小时270公里。大红斑是太阳系中已知的最大风暴,直径为24780公里,是木星直径的六分之一,有时大红斑会改变自己的形状、大小和颜色。



木星的五颗卫星



木卫一



木卫一的火山:



三个不同角度观察彗星撞击木星的景观:



编号为G的碎片撞击木星后发出的闪光






土星,太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序为第六颗。中国古代称填星或镇星。1871年发现天王星之前,土星一直被认为是离太阳最远的行星。土星有较多的卫星,截止1990年已发现了23颗,它还有易见的光环。土星绕太阳公转的轨道是离心率为0.055的椭圆,轨道半长径为9.576天文单位,即约为14亿公里,它同太阳的距离在近日点时和在远日点时相差约1天文单位。公转轨道面与黄道面的交角为2.5°。公转周期为10759.2天,即约29.5年。平均轨道速度为每秒9.64公里,自转很快,自转角速度随纬度变化,赤道上自转周期是10小时14分,纬度60°处为10小时40分,高速的自转使土星呈明显的扁球形,极半径只有赤道半径的91.2%,土星的赤道面与轨道面的交角为26°44′。

  土星的赤道半径为60000公里,是地球的9.41倍,体积是地球的745倍。质量为5.688×1029克,是地球的95.18倍。在九大行星中,土星的大小和质量仅次于木星,居第二位。平均密度只有0.70克/厘米3,比水还低。由于土星的大半径和低密度,它表面的重力加速度与地球表面相近。土星的大气以氢、氦为主,并含有甲烷和其他气体。大气中飘浮着由稠密的氨晶体组成的云,有彩色的亮带和暗纹,但比木星大气中的云带规则。土星表面温度约为-140℃,云顶温度为-170℃。行星探测器“先驱者”11号发现土星上有一个由电离氢构成的电离层,电离层温度约为977℃。土星也有磁场和辐射带。磁场的范围比地球磁场大上千倍,但比木星磁场小。土星的磁轴不偏离它的旋转轴。辐射带远比地球辐射带的强度小。

土星、土星环及卫星










































 天王星,太阳系九大行星之一,按距离太阳由近到远的次序排在第七位。1781年由英国天文学家赫歇尔发现。从地球上看天王星亮度最大时可达5.7等,在望远镜中是一个蓝绿色的小光斑,辨认不出细节。1986年1月24日,“旅行者”2号行星探测器飞到天王星近旁,发回了大量有关天王星的信息。天王星绕太阳公转的轨道半长径约2.9×109公里,轨道离心率约为0.05轨道倾角只有0.8°。绕太阳公转的平均速度为6.81公里/秒,公转周期为84.01年。赤道面与公转轨道面的倾角达97°55′,几乎是“横躺”这使得它上面的四季变化和昼夜交替十分独特。在一个半球是夏季,它的极点几乎直对着太阳,而另一个半球则完全处于黑暗的冬季之中。“旅行者”2号测得的天王星的自转周期为17.24小时。

  天王星的赤道半径约25400公里,体积在九大行星中仅次于木星和土星居第三位。密度较小,只有1.19克/厘米3。表面覆盖着浓厚的大气,由于距太阳较远,接收到的太阳辐射很少,所以表面温度很低,地面观测表明,在天王星高层大气中气压相当于0.4个地球大气压处,温度仅为-214℃。天王星大气主要由氢和氦组成。大气下面是深达8000多公里温度高达几千度的汪洋大海,由于巨大的大气压力的作用才没有使海洋沸腾。天王星也具有磁场和磁层结构,磁层在朝向太阳的一面至少延伸到590000公

里的高度,磁尾长约600万公里。磁层中主要是由质子和电子构成的等离子体,天王星的磁场强度约为地球的1/10,为0.05×10-4特斯拉左右,磁轴与自转轴的夹角高达55°。截止1991年发现的天王星卫星有15个,天王星还有结构复杂的光环,它由至少20个亮环组成,亮环之间还夹杂着很多暗环。

蓝色的天王星及其卫星





























 海王星,太阳系九大行星之一,按距太阳由近到远的次序排第八位。1781年发现天王星后,人们发现天王星的运动总与实际的观测值有微小的差别。多数天文学家认为这种差别是由天王星轨道外的一颗大行星的摄动造成的。1846年,法国人勒威耶计算出这颗大行星的位置,并通知柏林天文台。1846年9月18日,伽勒在与预报相差不到1°的位置上找到了这颗新行星。命名为海王星。海王星的亮度为7.85等,要用望远镜才能看到。海王星公转轨道半长径为30.13天文单位,轨道很接近正圆,离心率仅0.006,与黄道面的夹角为1.8°。它在轨道上的平均速度为5.43公里/秒,公转周期为164.8年。自转周期为16小时3分-16小时5分。赤道面与公转轨道面的夹角约29°,比地球的黄赤交角稍大。

  海王星也有四季的变化。海王星的赤道半径约24765公里,由于自转较快,故扁率也较大,为1/58。平均密度为1.64克/厘米3。1989年8月25日,“旅行者”2号行星探测器飞近海王星,使人类获得了大量有关海王星的新知识。海王星上存在着活动大气,大气中有3个显著的亮斑和2个暗斑。较大的暗斑称“大黑斑”,长约12000公里,宽8000公里,它与木星的大红斑在许多方面都非常相近,实际上是一个大气旋。海王星大气中含有高浓度的甲烷和硫化氢,大气形态存在着剧烈和迅速的变化。对于象海王星这样远离太阳的行星是如何获得如此巨大的能量来驱动它的大气的,原因尚不清楚。“旅行者”2号还发现海王星也有磁场和磁层,磁场与自转轴的夹角约50°。磁层中是由电子和氢离子、氦离子、氮离子等组成的等离子体。截止1991年已发现海王星有8颗卫星和5条光环


























 冥王星,距太阳最远的大行星

(2006冥王星被国际天文学联合会开除出行星行列)。1930年由美国天文学家汤博发现。冥王星的轨道半长径为39.87天文单位。轨道离心率和轨道倾角都是九大行星中最大的。轨道离心率为0.256,在近日点时距太阳仅29.8天文单位,比海王星还近。轨道倾角为17.1°,比其他大行星大了许多。平均轨道速度为4.74公里/秒,公转一周要248年。根据冥王星表面亮度的变化,可以测出它的自转周期为6天9小时17分。冥王星的自转轴与公转轴间的夹角大于60°,因而是与天王星相似的侧向自转。冥王星的质量为1.43×1025克,仅为地球的0.24%,比月球还要小。由于距地球太远,视面太小,精确测定其直径十分困难。最早认为它的直径是6400公里,后来根据掩星观测得出直径为2000-2900公里,一般采用2400公里。冥王星的平均密度在1.84-2.14克/厘米3之间。表面温度很低,日面上为58K左右,背阳面上只有20K。表面上覆盖着一层甲烷冰,当它运行到距近日点附近时,甲烷冰升华,形成暂时存在的冥王星大气。冥王星有一颗天然同步卫星。








 


太阳在浩瀚的宇宙中谈不上有什么特殊性。组成银河系的有大约两千亿颗恒星,而太阳只是其中中等大小的一颗。太阳已的年龄有五十亿岁,正处在它一生中的中年时期。作为太阳系的中心,地球上所有生物的生长都直接或间接地需要它所提供的光和热。太阳内核的温度高达摄氏一千五百万度,在那儿发生着氢-氦核聚变反应。核聚变反应每秒钟要消耗掉约五百万吨的物质,并转换成能量以光子的形式释放出来。这些光子从太阳中心到达太阳表面要花一百多万年。光子从太阳中心出发后先要经过辐射带,沿途在与原子微粒的碰撞丢失能量。随后要经过对流带,光子的能量被炽热的气体吸收,气体在对流中向表面传递能量。到达对流带边缘后,光子已经冷却到五千五百摄氏度了。我们所能直接看到的是位于太阳表面的光球层。光球层比较活跃,温度约为摄氏六千多度,属于比较“凉爽”部分。光球层上有一个个起伏的对流单元“米粒”。每个米粒的直径在一千六百公里左右,它们是一个个从太阳内部升上来的热气流的顶问。就是在不断的对流活动中,太阳每秒钟向宇宙空间释放着相当于一千亿个百万吨级核弹的能量。



这是1973年美国天空实验室拍摄的太阳照片,照片中有一个难得一见的巨大日饵。(NASA)



这张太阳的圆面照片摄于H-alpha波段。H-alpha波段是一个狭窄的红色光波段。



这是太阳在紫外线波段的照片。摄于1996年。(ESA/NASA)



太阳极紫外辐射图象



日珥_1979年12月19日nasa拍,它跨越太阳表面588,000千米



一架喷气客机从巨大的太阳背景中飞过,由Thierry Lagault摄于法国巴黎近郊。



1994年发生的日全食,照片摄于智利。图中可见因月球表面折射产生的贝丽珠



发生于1999年日全食。该照片摄于英国,当时天空中有阴云。



2000年圣诞节当天发生的日食。由一位美国天文摄影爱好者拍摄



水星距太阳五千八百万公里,是太阳系中和太阳最近的行星。水星没有卫星,它的体积在太阳系中列倒数第二位,仅比冥王星大。因为水星与太阳非常接近,所以它的白昼地表温度可高达摄氏四百二十七度;而到晚上又骤降至摄氏零下一百七十三度。



美国水手10号探测器发回的近距离水星图片。这是水星的一个半球,上北下南。



水星照片(彩色)



水星照片-侧面图



水星照片-近太阳



金星分别在早晨和黄昏出现在天空,古代占星家一直认为存在着两颗这样的行星,于是分别将它们称为“晨星”和“昏星”。在英语中,金星——“维纳斯”是古罗马的女神,像征着爱情与美丽。而一直以来,金星都被卷曲的云层笼罩在神秘的面纱中。



这是美国宇航局水手10号探测器1974年拍摄的金星照片,显示金星被浓厚的云层包围。





这是经计算机拼合而成的金星全球地表图,使用了麦哲伦探测器1991年拍摄的多张金星雷达照片。



金星紫外照片



金星上最大的陨石坑Mead



Lakshmi

Planum地区



地球(我们的家园)  地球这颗有着广阔天空和蓝色海洋的行星始终给人以坚实巨大的感觉。而在宇宙中,地球给人的印象却并非如此:这个在一层薄薄而脆弱的大气笼罩下的星球并不见得有多大。在太空中,地球的特征是明显的:漆黑的太空、蓝色海洋、棕绿色的大块陆地和白色的云层。地球是太阳的从里往外数第三颗行星,距太阳大约有

150000000 公里。地球每 365.256 天绕太阳运行一圈,每 23.9345 小时自转一圈。它的直径为 12756

公里,只比金星大了一百多公里。人们梦想能在太空中旅行,能欣赏宇宙的奇观。而从某种意义上说,我们都是太空旅行者。我们的宇宙飞船是地球,飞行速度是每小时

108000 公里。

这是伽利略木星探测器在1990年12月11日距地球150万英里时发回的地球照片。图中可见印度次大陆和澳洲。(NASA)



  太空看地球拍摄的照片,这张真彩照片显示从上空35000公里处看到的地球,陆地为南美洲与北美洲,图片由两个人造卫星的数据合成。



  这是由伽利略探测器在前往木星的途中于1992年拍摄的地球与月球的合影。(NASA)



  这是在美国国家宇航局EarthKAM(中学生了解地球知识——让中学生们能够通过安装在航天飞机上的照相机对地球进行拍摄,然后再对传输回的照片进行分析研究)计划“航天飞机雷达地形测量任务”中拍摄的地球照片,照片完成拍摄后仅几小时,便通过互联网传送到美国各个中学教室



  这是伽利略探测器1992年再次飞掠地球前往木星进行探测的途中,在距地球620万公里时将镜头调转拍摄的地球与月球的合影。(NASA)



  这是由伽利略探测器在前往木星的途中于1992年拍摄的地球与月球的合影。(NASA)



月球的伪彩色照片,由伽利略探测器提供



这是地球南极洲的照片,是由多张由伽利略探测器拍摄的照片拼合而成的。(NASA)



  这是地球内部结构示意图。从里到外分别是地核、地幔和地壳。每一层又可继续分为多个小层。



航天飞机拍摄的中国香港雷达图片。(NASA)



航天飞机拍摄的中国长城雷达图片。(NASA)



天飞机拍摄的中国矿物资源雷达图片。(NASA)



飓风眼的3D图,使用红蓝眼镜观看可获得立体效果。(NASA)



位于乍得的一个大型陨石坑的雷达图片。(NASA)




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