天文知識之地球-簡單篇

2020-12-18 天文在線

第二章 太陽系的行星成員

我們太陽系的行星成員目前主要包括:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等八大行星,早期的冥王星已經被降級為矮行星系列。至於海王星外圍軌道上是否還存在滿足行星定義的天體,目前還未發現。

這些行星成員我們又分為三大類,第一種是類地行星(巖石行星),主要由矽酸鹽巖石組成,它們分別是水星、金星、地球、火星。第二種是類木行星(氣態巨行星),主要由氫和氦組成的氣體構成,它們分別是木星和土星。第三種是冰巨行星,主要由水、氨與甲烷組成的冰狀固體構成,分別是天王星和海王星。

我們按離太陽的距離來介紹這8大行星

第一節類地行星

類地行星主要是由巖石和矽酸鹽組成的固體行星,它們分別是水星、金星、地球、火星。之所以稱為類地,是因為其它行星都類似於地球,是個巖石固體的行星。

2.1.1 水星

見文章《天文知識之水星-簡單篇》

2.1.2 金星

見文章《天文知識之金星-簡單篇》

2.1.3 地球

地球是我們人類賴以生存的家園,也是目前已知具有生命系統的星球。地球處於太陽系行星軌道由近到遠的第三顆行星,距離太陽約1.5億千米。目前地球上的物種可能多達1萬億多,人類的數量目前多達近80億。

圖2.1.3 美國阿波羅17號太空人在前往月球途中拍攝的「藍色彈珠」地球照片(攝於1972年12月7日,非原始照片)

2.1.3.1 地球的起源

與其它類地行星類似,地球起源於約45.4億年前。大約46億年前,氫分子雲的引力坍縮,在其中心形成了我們的太陽。其餘部分圍繞太陽,並形成原始行星盤。隨後原行星盤內的冰粒、塵埃、氣體等等開始吸積,最終演化成了我們的地球。初生的地球表面是由巖漿組成的「海洋」,經過漫長的歲月才形成了我們今天看到的海洋。

2.1.3.2 地球有多大?

首先我們要了解1米的概念,以及1000米=1千米(公裡)遠的概念。我們常人的身高不足2米,可以想像一下1千米有多遠?

地球的直徑約為12742千米,從而可以得出其周長約為40030千米。如果您現在乘坐一架速度約為每小時1000千米的民航客機的話,那麼需要花費約40個小時才能環繞地球一周

2.1.3.3 地球的結構

地球的構成由內向外是:地球的最中心是含有鐵和鎳的固體內核以及外圍包圍的液體外核、往外是富含鐵和鎂的矽酸鹽巖石的地幔、地球固體最外層的是地殼、地面大氣層最低層的是對流層,對流層與我們的天氣變化息息相關、往外是平流層,這一層中含有臭氧,有吸收紫外線的功能,從而保護地球上的生命免遭強烈紫外線的直接照射。再往外高一點的是中間層、其次為熱層,這一層空氣已經很稀薄了,具有大量的等離子體。最後一層為散逸層,外太空的起點,含元素中最輕的兩種氣體:氫(H)及氦(He)。

圖2.1.3.3 從地核到地表的地球結構示意圖 (未按照比例繪製)

2.1.3.4 地球的自轉與公轉

地球的自轉是我們非常熟知的,太陽每日東升西落,1天約為24小時。從北極向下看去地球的自轉方向是逆時針的,當然南極看的話就是順時針的。

不過有趣的是因為地球與月球潮汐加速的緣故,現在地球的太陽日已經比19世紀略長一些,每天要長0至2 毫米左右。

日月對海洋的引潮力使地球自轉速度變慢,令地球一日的長度每100年增加1.6毫秒,導致一年的日數減少,有證據表明泥盆紀中期的一年有400日。

地球繞太陽轉一圈便是地球的公轉,地球的公轉約為365天,也就是我們常說的1年。地球公轉方向為逆時針,與自轉方向相同。

圖2.1.3.4 深太空氣候觀測站在2016年5月29日拍攝的地球自轉影像。

2.1.3.5 地球的季節變化

由於地球具有大約23度的轉軸傾角,因此圍繞太陽公轉時,就有了季節之分。當太陽直射到赤道時,為春秋季節。當太陽直射到北半球時,北半球便處於夏季,而南半球處於冬季。

圖2.1.3.5 地球的季節變化

2.1.3.6 地球的天然衛星-月球

在類地行星中,月球是唯一一顆擁有球狀態的天然衛星。目前月球的自轉周期恰好與它的公轉周期一致,大約都為27.32天。這也使得月球總是一面朝向我們,因此在地球上看月球時,幾乎(要考慮天平動)只能看見它的一面。由於地月間的潮汐相互作用,月球會以每年大約38毫米的距離逐漸遠離地球。

太陽的直徑大約是月球的400倍,湊巧的是它與地球的距離也是400倍遠,因此從地球看到的月球和太陽目視大小几乎相同,這就創造了日全食和日環食。月球的月相變化是由於其公轉地球造成的,當月球位於地球與太陽之間時,我們從地球上幾乎看不到月球(因為月球被日光照亮區域幾乎為0);當地球位於月球與太陽之間時,地球的夜面就可以看見滿月。

月球的形成目前有好幾種假說,其中大碰撞說是目前最受青睞的科學假說。該假說認為,大約45億年前,一顆火星般大小(比地球小一半)的天體忒伊亞與早期的地球撞擊,殘留的碎片吸積後形成了月球。

月球的直徑大約3474.8千米,而地球直徑約為12742千米。因此大約3.7個月球並排一線才有地球直徑那麼的寬大,同時也知曉其體積約為地球的0.0203倍,意思是大約49.3個月球才能裝滿一個地球。另外其質量的話,大約需要81.3個月球才有一個地球那麼重。

下面的表格圖為月球與地球的基礎參數對比

關於地球的小檔案

質量約為:5972300000000000000000噸=597230億億噸= 59723x10的17次方噸;

體積約為:1083210000000立方千米=10832.1億立方千米=108321x10的7次方立方千米;

直徑約為:12742千米;

自轉周期約為:23.9345小時;

公轉周期約為:365.242天(繞太陽中心);

距離太陽中心約為:1.49598億公裡;

距離月球中心約為:384399公裡;

從地球看去的月球最大目視星等約為:-12.74

2.1.4 火星

見下一篇:天文知識之火星-簡單篇

參考資料

1.WJ百科

2.所有數據參數引用至NASA-Planetary Fact Sheets

文章作者:零度星系(天文在線)

審核人員:小抽

最終審核:零度星系(天文在線)

編輯用時:2018年07月02日-2018年07月06日

審核用時:2018年07月08日-2018年09月09日

最後更新:2018年9月13日星期四

注意:所有信息數據龐大,難免出現錯誤,還請指出錯誤所在好加以改之。

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全文排版:天文在線(零度星系)

轉載請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

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