太陽系裡的行星2－逛

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太陽系裡的行星2 彗星的軌道有橢圓、拋物線、雙曲線三種。橢圓軌道的彗星又叫週期彗星，另兩種軌道的又叫非週期彗星。週期彗星又分為短週期彗星和長週期彗星。一般彗星由彗頭和彗尾組成。彗頭包括彗核和彗發兩部分，有的還有彗雲。並不是所有的彗星都有彗核、彗發、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，因凝固體的蒸發、氣化、膨脹、噴發，它就產生了彗尾。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，一般總向背離太陽的方向延伸，且越靠近太陽彗尾就越長。宇宙中彗星的數量極大，但目前觀測到的僅約有1600顆。彗星的軌道　　彗星的軌道與行星的很不相同，它是極扁的橢圓，有些甚至是拋物線或雙曲線軌道。軌道為橢圓的彗星能定期回到太陽身邊，稱為週期彗星；軌道為拋物線或雙曲線的彗星，終生只能接近太陽一次，而一旦離去，就會永不復返，稱為非週期彗星，這類彗星或許原本就不是太陽系成員，它們只是來自太陽系之外的過客，無意中闖進了太陽系，而後又義無反顧地回到茫茫的宇宙深處。週期彗星又分為短週期（繞太陽公轉週期短於200年）和長週期（繞太陽公轉週期超過200年）彗星。目前，已經計算出600多顆彗星的軌道。彗星的軌道可能會受到行星的影響，產生變化。當彗星受行星影響而加速時，它的軌道將變扁，甚至成為拋物線或雙曲線，從而使這顆彗星脫離大陽系；當彗星減速時，軌道的偏心率將變小，從而使長週期彗星變為短週期彗星，甚至從非週期彗星變成了週期彗星以致被「捕獲」。彗星的結構　　彗星沒有固定的體積，它在遠離太陽時，體積很小；接近太陽時，彗發變得越來越大，彗尾變長，體積變得十分巨大。彗尾最長竟可達2億多千米。彗星的質量非常小，絕大部分集中在彗核部分。彗核的平均密度為每立方厘米1克。彗發和彗尾的物質極為稀薄，其質量只佔總質量的1%--5%，甚至更小。彗星物質主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等組成，而彗核則由凝結成冰的水、二氧化碳（乾冰）、氨和塵埃微粒混雜組成，是個「髒雪球」。彗星的起源　　彗星的起源是個未解之謎。有人提出，在太陽系外圍有一個特大彗星區，那裡約有1000億顆彗星，叫奧爾特雲，由於受到其它恆星引力的影響，一部分彗星進入太陽系內部，又由於木星的影響，一部分彗星逃出太陽系，另一些被「捕獲」成為短週期彗星；也有人認為彗星是在木星或其它行星附近形成的；還有人認為彗星是在太陽系的邊遠地區形成的；甚至有人認為彗星是太陽系外的來客。哈雷彗星　　1682年8月，天空中出現了一顆用肉眼可見的亮彗星，它的後面拖著一條清晰可見、彎彎的尾巴。這顆彗星的出現引起了幾乎所有天文學家們的關注。當時，年僅26歲的英國天文學家哈雷對這顆彗星尤為感興趣。他仔細觀測、記錄了彗星的位置和它在星空中的逐日變化。經過一段時期的觀察，他驚訝地發現，這顆彗星好像不是初次光臨地球的新客，而是似曾相識的老朋友。哈雷彗星的彗尾哈雷彗星1910年5月13日的哈雷彗星哈雷彗星　　在哈雷生活的那個時代，還沒有人意識到彗星會定期回到太陽附近。自從哈雷產生了這個大膽的念頭後，便懷著極大的興趣，全身心地投入到對彗星的觀測和研究中去了。在通過大量的觀測、研究和計算後他大膽地預言，1682年出現的那顆彗星，將於1758年底或1759年初再次回歸。哈雷作出這個預言時已近50歲了，而他的預言是否正確，還需等待50年的時間。他意識到自己無法親眼看見這顆彗星的再次回歸，於是，他以種幽默而又帶點遺憾的口吻說：如果彗星根據我的預言確實在1758年回來了，公平的後人大概不會拒絕承認這是由一位英國人首先發現的。　　在哈雷去世10多年後，1758年底，這顆第一個被預報回歸的彗星被一位業餘天文學家觀測到了，它準時地回到了太陽附近。哈雷在18世紀初的預言，經過半個多世紀的時間終於得到了證實。後人為了紀念他，把這顆彗星命名為「哈雷彗星」。其實在歷史上從公元前240年起的每次回歸我國都有所記載，最早的一次可能是周武王伐紂之年，即公元前1057年。哈雷彗星每隔大約76年都會按時回歸。在哈雷彗星回歸時，可以對它進行大量的觀測研究。哈雷彗星的最近一次回歸是1986年，中國和各國一樣對它進行了大量的觀測，發現了斷尾現象。它的再次回歸要等到2061年左石。　比拉彗星　　比拉彗星是由奧地利業餘天文愛好者比拉（Wilheim Von Biela）在1826年發現的一顆因自身分裂而走完生命旅程的短週期彗星。它的週期為6.6年。它在1845年的回歸時，突然分裂成兩顆，分裂後的兩顆彗星各自有彗核和彗發，它們像一對孿生兄弟，相互依偎，結伴而行，但是它們之間的距離在慢慢增大。1865年回歸時，雖然天文學家們精確預報了它的位置，但卻沒有找到它的蹤跡，並且從此杳無音訊，給天文學家留下了許多不解和遺憾。但在1872年11月27日，當地球穿過比拉彗星原來的軌道時，夜空中突然出現了壯麗的流星雨，燦爛的流星像雨點一樣從仙女座中的一點向四下散開，這美麗而令人驚奇的景像一直持續了4個多小時，這就是仙女座流星雨。原來，比拉彗星在人們觀測到分裂以前就已經開始碎裂了。時至今日，每年11月還能看到仙女座流星雨，只是微弱多了。　「蘇梅克-利維9號」彗星撞擊木星1994年5月的「蘇梅克-利維9號」彗星1994年5月從哈勃太空望遠鏡拍下的「蘇梅克-利維9號」彗星「蘇梅克-利維9號」彗星是在1993年3月26日由蘇梅剋夫婦與戴維·利維合作發現的第9顆彗星。它以11年左右的週期繞太陽運動，當它在1992年7月8日離木星最近時，它的彗核被木星引力拉碎成21塊，變成繞木星運動的群體。天文學家經過計算，成功地預計了1994年7月17日至22日之間，這顆彗星的碎塊將以每秒60千米的速度先後撞擊至木星背著地球一面的南緯約44°的地方，這可是一次罕見的天文現象。撞擊過程中，在木星上空出現了爆炸、火球、閃光，在木星大氣中形成了黑斑。這次天體撞擊事件必將在天文學史中留下輝煌的一頁。小行星帶　　在太陽系中，除了九顆大行星以外，還有成千上萬顆我們肉眼看不到的小天體，它們像九大行星一樣，沿著橢圓形的軌道不停地圍繞太陽公轉。與九大行星相比，它們好像是微不足道的碎石頭。這些小天體就是太陽系中的小行星。小行星Gaspra,1991年伽利略號探測器拍攝小行星Gaspra,伽利略號探測器拍攝1994年11月28日至12月1日哈勃望遠鏡拍攝的第4號小行星---灶神星系列照片，顯示了全部5.34小時的自轉小行星Mathilde，由近地小行星探測器（NEAR）於1997年6月拍攝小行星Mathilde(左)、Gaspra（中）、Ida（右）Ida的衛星，伽利略號探測器攝於1993年8月28日小行星，顧名思義，它們的體積都很小。最早發現的「谷神星」（Ceres 1)、「智神星」(Pallas 2)、「婚神星」(Juno 3) 和「灶神星」(Vesta 4)是小行星中最大的四顆，被稱為「四大金剛」。「四大金剛」中最大的谷神星直徑約為1000千米，最小的婚神星直徑約為200多千米；如果能把它們從天上「請」到地球上來，中國的青海省剛好可以讓谷神星安家。除去「四大金剛」外，其餘的小行星就更小了，據估計，最小的小行星直徑還不足1千米。雖然它們的體積比衛星還小得多，但是在太陽系這個家庭中，卻要和九大行星論資排輩。小行星Toutatis，圖片顯示其上有淺火山，山脊和頸狀谷小行星Ida和它的衛星，伽利略號探測器攝於1993年8月28日　　大多數小行星是一些形狀很不規則、表面粗糙、結構較松的石塊，表層有含水礦物。它們的質量很小，按照天文學家的估計，所有小行星加在一起的質量也只有地球質量的4／10000。這些小行星和它們的大行星同伴一起，一面自轉，一面自西向東地圍繞太陽公轉。儘管擁擠，卻秩序井然，有時它們巨大的鄰居--木星的引力會把一些小行星拉出原先的軌道，迫使它們走上一條新的漫遊道路。在近年對小行星觀測中，還發現一個有趣的現象，有些小行星竟然也有自己的衛星。　　在1991年以前所獲的小行星數據主要是通過基於地面的觀測。1991年10月，伽利略號探測器經過951號小行星（Gaspra2017），從而獲得了第一張高分辨率的小行星照片。1993年8月，伽利略號又飛經了243號小行星（Ida4005），使其成為第二顆被宇宙飛船訪問過的小行星。1997年 6月27日，近地小行星探測器（NEAR）與253號小行星（Mathilde4001）擦肩而過。這次機遇使得科學家們第一次能近距離觀察這顆小行星。宇宙探測器經過小行星帶時發現，小行星帶其實非常空曠，小行星與小行星之間分隔得非常遙遠。　小行星的由來　　從巡天觀測的照片中估計小行星的數目有近50萬顆，為什麼在火星和木星軌道之間會有如此龐大的小行星群？關於這個問題有過很多猜測和假設。當1804年第三顆小行星被發現後，一位德國科學家假設火星和木星之間原來存在一個大行星，後來不知什麼原因爆炸了，已經發現的三顆小行星就是它爆炸後的三塊大碎片。他預言一定還有許多小行星存在。進入 20世紀後，「爆炸說」重又引起某些科學家的重視。　　另一種假設是「碰撞說」。這種假設認為，在火星、木星之間的區域，原來存在著幾十顆類似谷神星、智神星大小的「中介天體」。由於它們的軌道雜亂分佈，在漫長的歲月中互相發生猛烈碰撞，碰撞碎裂形成了千萬顆小行星，而最早發現的四顆小行星則是碰撞事故的倖免者。　　近20年來，關於小行星起源的假設又有了新的發展。新的觀點認為：小行星有與大行星一樣的形成過程，是從同一塊「原始星雲」中脫胎而出的，只是大行星發展比較完全，小行星由於各種原因中途「流產」了，未能「發育」完全。小行星帶與土星環在某種程度上是可以類比的。這些假設都從某些方面解釋了小行星的起源，但又都存在很多問題。現在，越來越多的天文學家認為：小行星的起源是太陽系起源問題中不可分割的一環。這些小天體是太陽系中珍貴的「化石」，它們記載著行星形成初期的信息。恐龍滅絕與小行星碰撞地球說　　大約在2億多年以前，地球是爬行動物的一統天下，其中恐龍家族又是這一統天下的赫赫霸主。種類繁多、身軀龐大的恐龍佔據了當時的海洋、陸地和天空，那時，整個地球幾乎成了「龍」的世界。可是，在距今約6500萬年前，這些在當時不可一世的巨獸突然在短時期內全部消亡了，與恐龍共同存在的生物中有70%也同時滅絕。是什麼原因導致了這場全球性的災難？　　今天的科學家們依據各種發現，對恐龍的滅絕提出了多種假設，如氣候大變動說，火山爆發說，哺乳類動物競爭說，超新星爆發說，小行星碰撞說等。其中小行星碰撞說認為：大約在6500萬年前，一顆直徑為千米左右的小行星與地球相撞，猛烈的碰撞捲起了大量的塵埃，使地球大氣中充滿了灰塵並聚集成塵埃雲，厚厚的塵埃雲籠罩了整個地球上空，擋住了陽光，使地球成為「暗無天日」的世界，這種情況持續了幾十年。缺少了陽光，植物賴以生存的光合作用被破壞了，大批的植物相繼枯萎而死，身軀龐大的食草恐龍每天要消耗幾百幾干千克植物，它們根本無法適應這種突發事件引起的生活環境的變異，只有在飢餓的折磨下絕望地倒下；以食草恐龍為食源的食肉恐龍也相繼死去。1991年美國科學家用放射性同位素方法，測得墨西哥灣尤卡坦半島的大隕石坑（直徑約180千米）的年齡約為6505.18萬年。從發現的地表隕石坑來看，每百萬年有可能發生三次直徑為500米的小行星撞擊地球的事件。更大的小行星撞擊地球的概率就更小了。　　小行星中真正可能對地球造成威脅的稱為潛在危險小行星。它們的軌道與地球軌道的最近距離小於0.05天文單位（約750萬千米）, 直徑大於100米。據估計，潛在危險小行星約有近2000顆。　　1997年1月20日，中國科學院北京天文臺施密特CCD小行星項目組使用北京天文臺60/90厘米施密特望遠鏡在興隆發現了一顆潛在危險小行星，這是我國發現的第一顆近地小行星。其軌道與地球軌道的最近距離是0.0001天文單位（約15000千米），是當時的96顆潛在危險小行星中第三顆這麼近的。儘管如此，它在今後相當長的時間內(至少在我們的有生之年)不會對地球構成真正的威脅。發現後引起國際小行星觀測者的極大關注，不僅成為當年被觀測次數最多的小行星，也是有史以來被觀測最多的暫定編號(1997-BR)小行星之一。捷克天文學家對它的測光觀測得到其自轉週期33小時。美國Goldstone天線對其進行了雷達觀測。　　如果小行星碰撞說是可能成立的假說，那麼今後會不會再發生小行星與地球相碰撞的類似事件呢？人類創造的文明世界會不會被小行星撞擊而毀於一旦呢？人類怎樣才能對此防患於未然呢？這些都是科學家們非常感興趣因而在積極探討的問題。流星與隕石　　晴朗無月的夜晚，當你仰視夜空時，經常會看見一道明亮的閃光劃破夜空，飛流而逝。它給寂寞的星空帶來一絲生氣，這就是流星現象。中國民間常把它稱為「賊星」。1998年11月,全國中學生獅子座流星雨攝影一等獎作品選匯文王蔚然科大附孫樺科大附天文組順義牛欄山一中申雪松什麼是流星呢？流星是行星際空間的塵粒和固體塊（流星體）闖入地球大氣圈同大氣摩擦燃燒產生的光跡。若它們在大氣中未燃燒盡，落到地面後就稱為「隕星」或「隕石」。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。火流星也屬偶發流星，只是它出現時非常明亮，像條火龍且可能伴有爆炸聲，有的甚至白晝可見。許多流星從星空中某一點（輻射點）向外輻射散開，這就是流星雨。隕石是太陽系中較大的流星體闖入地球大氣後未完全燃燒盡的剩餘部分，它給我們帶來豐富的太陽系天體形成演化的信息，是受人歡迎的不速之客。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　　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（質量大於幾百克），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「流星余跡」；有些余跡消失得很快，有的則可存在幾秒鐘到幾分鐘，甚至長達幾十分鐘。流星雨　　在各種流星現象中，最美麗、最壯觀的要屬流星雨現象。當它出現時，千萬顆流星像一條條閃光的絲帶，從天空中某一點（輻射點）輻射出來。流星雨以輻射點所在的星座命名，如仙女座流星雨，獅子座流星雨等。歷史上出現過許多次著名的流星雨：天琴座流星雨、寶瓶座流星雨、獅子座流星雨、仙女座流星雨……。中國在公元前687年就記錄到天琴座流星雨，「夜中星隕如雨」，這是世界上最早的關於流星雨的記載。　　流星雨的出現是有規律的，它們往往在每年大致相同的日子裡重複出現，因此它們又被稱為「週期流星」。９８年獅子星座流星雨流星雨的形成是由於在行星際空間有許多流星體組成的「流星群」，當地球與流星群相遇時，就會有大量的流星進入地球大氣，形成壯觀的流星雨。流星群可能是彗星物質擴散到軌道上形成的，就像比拉彗星碎裂後則形成了仙女座流星雨。事實是不是這樣呢？這又是一個需要證實的天體之謎。隕石　　隕石是來自地球之外的「客人」。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佔一半；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後產生的碎塊，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，美國巴林傑隕石，澳大利亞默其遜碳質隕石等。1976年3月8日下午，中國吉林市北郊降落了一次世界上罕見的隕石雨：隕落的巨石穿透凍土層，砸出一個深6.5米、直徑2米多的坑。這塊隕石重1770千克，是至今世界上最大的石隕石，連同收集到的其它隕石，總重量達2噸以上著名的美國亞利桑那州巴林傑隕石坑通古斯事件之謎　　1908年6月30日早晨，一個來自太空的巨大物體以極高的速度衝進了地球大氣層，在西伯利亞通古斯河流域一個人煙稀少的沼澤深林區爆炸。它發出震耳欲聾的轟響，強大的衝擊波掀倒焚燒了方圓60千米範圍的杉樹，巨大的火柱沖天而起，又黑又濃的蘑菇雲升騰到二十多千米的高空，大火一直燃燒了好幾天。對於這次爆炸，有人認為這是一顆巨型隕石隕落造成的，但現場卻沒找到隕石坑和隕石碎片；有人認為這是一顆彗星闖入地球大氣，由於彗核和地球大氣猛烈摩擦而產生爆炸；還有人認為這是地外文明派來的一艘以原子能為動力的宇宙飛船的爆炸引起的。總之，這個謎的揭曉令人拭目以待。 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