太陽
盡管太陽是太陽系的中心,地球上萬物生長所需光和熱的源泉,但在廣袤的宇宙中,太陽談不上有任何的特殊性。在組成銀河系的2000億顆恒星中,太陽只是一顆中等大小的天體,大體上處于一生中的中年時期
太陽H-Alpha射線照片 !
然而,在我們太陽系里,太陽則是一個有著巨大影響而占支配地位的天體。太陽的質(zhì)量占整個太陽系的99.8%,直徑達865000英尺(1400000千米),是地球直徑的100多倍。需要109個地球才能填滿太陽的橫截面,而它的內(nèi)部則能容納130萬個以上的地球。我們看到的太陽其實只是它表面的光球?qū)?,溫度約為6000攝氏度,屬比較“涼爽”部分。光球?qū)臃浅;钴S,在其表面可以看到許多極富戲劇性的特征。
黑子
在光球?qū)拥哪承┎课?,局部溫度比周圍低,在可見光范圍?nèi)這些部位顯得比其它部位黑暗,人們稱之為“黑子”。
耀斑
光球?qū)油饷媸巧驅(qū)印L柲芰客ㄟ^這一層自內(nèi)核向外傳遞。在這一層可以見到太陽耀斑。耀斑是太陽黑子形成之前在色球?qū)赢a(chǎn)生的灼熱氫云。
1996年SOHO探測器拍攝到的太陽高溫大氣
太陽的能源來自于其核心部分。太陽內(nèi)核的溫度高達1500萬攝氏度,壓力超過地球氣壓的340億倍。內(nèi)核的氣體密度極高,是水的150倍。太陽每秒鐘向外輻射約28600億億兆瓦的能量,這么高的能量是由其內(nèi)核的核聚變反應產(chǎn)生的。在聚變中,四個質(zhì)子聚合成一個氦原子核。氦原子核的質(zhì)量比四個質(zhì)子小0.7%,失去的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成了能量,以伽瑪射線的形式被釋放到太陽的表面,并向宇宙空間輻射出去。太陽每秒鐘約有七億噸的氫被轉(zhuǎn)化成氦。在此過程中,約有五百萬噸的凈能量被釋放。能量在對流過程中不斷地發(fā)出光和熱,使太陽發(fā)光。從太陽內(nèi)核釋放出的能量需要經(jīng)過幾百萬年才能到達表面。
美國“天空實驗室”1973年拍攝的太陽日餌
太陽大氣的最外層是日冕。日冕非常龐大,可以向太空綿延數(shù)百萬公里。人們可以在這一日冕中看到“日餌”:日餌是色球?qū)由喜慨a(chǎn)生的巨大火焰。人們僅在日全食的時候可以見到日冕
太陽磁極,黑為正,白為負
除了光和熱,太陽也向宇宙空間輻射一種低密度的粒子流——太陽風。太陽風以每秒450公里的速度在太陽系中馳騁。太陽風異常強大時便形成了太陽風暴,它會對人類的無線電通訊造成影響。地球和其他一些行星兩極的極光也是太陽風帶來的。太陽的磁場極其強大且極其復雜,其磁層范圍甚至越過了冥王星的軌道。
太陽已經(jīng)46億歲了
太陽已經(jīng)46億歲了,現(xiàn)在已步入中年。它還可以繼續(xù)平靜地燃燒約50億年。太陽在臨終時,內(nèi)部的氦將轉(zhuǎn)變成更重的元素,亮度會增加到現(xiàn)在的一倍,體積也將不斷膨脹,所有近日行星包括地球都將融入它的懷抱。這時的太陽將變得十分不穩(wěn)定,在它周圍會出現(xiàn)一個新的行星狀星云。這為新太陽系的誕生創(chuàng)造了條件。在經(jīng)歷一億年的紅巨星階段后,太陽將耗盡它所有的能量而猛然坍縮成一顆白矮星。幾萬億年后,它最終將在黑暗中完全冷卻。
1991年日全食
1994年日全食
地球
對住在地球上的人類而言,這顆有著廣闊天空和藍色海洋的行星始終給人以堅實、巨大的感覺。然而在宇宙中,地球給宇航員們的印象卻并非如此:這個在一層薄薄而脆弱的大氣籠罩下的星球并不見得有多大。在太空中,地球的特征是明顯的:漆黑的太空、藍色海洋、棕綠色的大塊陸地和白色的云層。
“伽利略”木星探測飛船飛臨地球時發(fā)回的照片,正中央是南美洲,下方是白色的南極洲大陸
人們夢想能在太空中旅行,能欣賞宇宙的奇觀。而從某種意義上說,我們都是太空旅行者。我們的宇宙飛船是地球,飛行速度是每小時 108000 公里。
“阿波羅”17號1972年拍攝的地球照片,非洲和沙特阿拉伯在藍色海洋和白色云層的襯托下顯得輪廊分明。
地球是太陽的從里往外數(shù)第三顆行星,距太陽大約有 150000000 公里。地球每 365.256 天繞太陽運行一圈,每 23.9345 小時自轉(zhuǎn)一圈。它的直徑為 12756 公里,只比金星大了一百多公里。
美國衛(wèi)星拍攝的地球紅外圖
地球是一個活躍的行星。根據(jù)板塊構(gòu)造說,地殼由幾大板塊構(gòu)成,這些板塊漂浮在熾熱的地幔上緩慢移動。它的運動方式基本有兩種:擴張和縮小。擴張運動表現(xiàn)為兩個板塊相互遠離,地下巖漿涌出形成新的地殼;縮小運動表現(xiàn)為兩個板塊相互碰撞,一個板塊鉆到另一板塊的下面,在地幔的高溫中逐漸消融。在板塊交界處常常存在許多巨大的斷層,地震頻繁,火山眾多。地球的外殼非常年輕,它不斷受到大氣、水和生物的侵蝕,并在地質(zhì)運動中不斷地重建。所以地球表面沒有像月球那樣坑坑洼洼地遍布隕石坑。這樣的地殼構(gòu)造在太陽系中是獨一無二的。
“伽利略”木星探測飛船發(fā)回的地球與月球的合影。地球上棕色的是南美洲
地球有一個適合生物生存的大氣層。在這個大氣層中氮氣占78%,氧氣占21%,余下的1%是其他成份。地表年平均氣溫15攝氏度,平均氣壓101.3千帕。地球初步形成時,大氣中存在有大量的二氧化碳,但是到今天,它們幾乎都被結(jié)合成了碳酸鹽巖石,少量溶入了海洋或被植物消耗掉了。地殼板塊構(gòu)造運動與生物活動共同維持著二氧化碳的循環(huán)。大氣中仍然存在的少量二氧化碳帶來了溫室效應,這對維持地表氣溫極其重要。溫室效應使地球年平均氣溫從早期的-21℃提高到了宜人的14℃,沒有它海洋將會結(jié)冰,生命將不復存在。而隨著社會的發(fā)展,人類將大量的二氧化碳被排放到了大氣中:過多的二氧化碳會使溫室效應變得越來越嚴重。我們不希望地球變得像金星般炎熱。
“伽利略”木星探測飛船在飛臨地球后,“掉頭”拍攝的地月合影
地球是太陽系中唯一已知存在生命的行星。它快速的自轉(zhuǎn)與富含鎳鐵熔巖的地核共同形成了一個巨大的磁氣圈。在太陽風的吹拂下,磁氣圈的形狀被扭曲成水滴狀。它與大氣一同擔當了阻止來自太陽和其它天體有害射線的任務。地球的大氣還使我們免受流星雨的襲擊,大多的隕石在它們到達地面前便已燒毀了。
“水手”10號拍攝的地月合影。地月體積比例關系非常明顯。從這個角度看地球上全是水
人類開始太空探索后,我們已對自己的行星有了更多的認識。人類的第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)地球周圍有一個強烈的輻射區(qū),現(xiàn)在我們把它叫作 Van Allen 輻射帶。這個輻射帶是宇宙中高速運動的帶電粒子在赤道上空被地球的磁場俘獲而形成的一個環(huán)狀區(qū)域。曾經(jīng)被認為非常平靜上層大氣,其實是非常活躍的,它在太陽輻射的影響下遵循著熱脹冷縮規(guī)律。上層大氣的這些特性對地球的天氣系統(tǒng)有很重要的影響。
320公里高空拍攝的條狀白云
地球只有一個天然衛(wèi)星——月球。有人認為小行星 3753 (1986 TO) 是地球的另一個衛(wèi)星,但事實上盡管它與地球的軌道有著很復雜關系,但還不能稱之為衛(wèi)星,最多只能叫它地球的“伙伴”。不過現(xiàn)在越來越多的人造衛(wèi)星被放到了地球軌道上,從某種意義上說地球已經(jīng)有了成千上萬顆衛(wèi)星。
巴西上空的風暴云系
太平洋上空的渦漩云系
印度洋上空的颶風眼
臺風云系
航天飛機上拍攝的日出
月球
“阿波羅”17號登月任務完成后,在歸程中拍攝的月球照片
月球南極,靠近極點的黑色地區(qū)終年不見陽光,可能有冰
1969年“阿波羅”11號拍攝的月表。圖中最大的隕坑的直徑80公里
從“阿波羅”11號指揮服務艙拍攝的登月艙和月表照片。遠方是地球
“阿波羅”11號拍攝的月表和懸在月球地平線上的地球
“阿波羅”15號的月球車
“阿波羅”17號的宇航員在月球上
“阿波羅”17號宇航員用手持式相機拍攝的月巖和空中的地球
“阿波羅”17號的宇航員開著月球車在月球表面行駛
月球上的“哥白尼”隕坑
另一個角度觀看“哥白尼”隕坑
月亮上看地出