太空探索

(04.05.2015)

姓名： 朱慧莹 1400094802

题目：如何理解太阳系和日球层？

1. 日球层 是什么？它有多大，边界 在哪里？

2. 太阳系分为哪些区域，除了太阳以外有哪些类型的天体 ，各有什么特征 ？

3. 类地行星 与类木行星 有些什么不同 ？

太空，指的就是地球大气层以外的宇宙空间。这个名字，是居住在地球上的人类在1879年为此而命名的。虽然人类只是这浩瀚宇宙中里，一个小小星球的居民，但至古以来，人类一直都在憧憬夜空渺小，但努力地闪耀的星星。人类不管遇到什么阻碍，都不曾放弃对地球以外的那片夜空抱着好奇、憧憬的心情。因此，为了更加认识太空，伽利略发明了望远镜。人类就在这时候，第一次看到月球的表面、星星等。日后，陆陆续续许多伟人和天文学家也开始付出自己不少时间与精力来观察并分析夜空里星星的位置、流星雨等等奥妙的现象。然而，人类对太空的认识，目前也只能说是像在海滩上玩沙子的儿童对大海的认识一样。地球的大气层以外，到底有什么东西等着我们去发现呢？人们虽然停留在这个问题，徘徊了几百年，但却仍然没有放弃对伟大太空的探索的梦想。

近代，随着科技的进步，1957年10月4日，前苏联第一颗人造卫星升上了天，拉开了人类航天时代的序幕。是人类迈向太空的一大脚步！不久后，前苏联宇航员加加林，于1961年4月12日，乘坐前苏联“东方号”飞船，环绕地球飞行了一圈，历时近两个小时，成为第一位踏入太空的人。经过了那么多年，人类终于可以安安全全地离开自己熟悉的家乡地球，第一次看到了地球外的太阳系的真貌，并返回家乡宣传此福音，激起了更多人向往太空。有了这些伟人，21世纪的我们才能有机会更加了解太阳系及它所包含的天体。

① 日球层 是什么？它有多大，边界 在哪里？

日球层是太阳磁场和物资控制的区域，也是太阳风影响的区域。由于日球层内外压力不同，日球层存在类似于磁层的结构。日球层大致上有三种形式，即高速流中的磁场（eg 地球、木星、星系）、高速流中无磁场阻挡物体（eg 金星）及高速旋转的磁场（eg 脉冲星）。

日球层顶，也称为太阳风层顶，是天文学中表示出自太阳的太阳风遭遇到星际介质而停滞的边界。日球层顶把太阳风等离子体与星际起源的等离子体分开，而太阳风在星际介质（来自银河

的氢和氦气体）内吹出的气泡被称为太阳圈。日球层顶半径有120个天文单位，厚度0.5个天文单位，大约位于50~150AU。这气泡的边界外面就是太阳风再也推不动的庞然巨物星际介质。因此，我们将这个边界通常称为日球层顶，并且被认为是太阳系的外层边界、最顶层。

日球层顶内还有一个太阳风终端激波，称为终端震波。它在宇宙空间的各种结构大致上相似，只有尺寸不一样。是太阳风的微粒从超音速被星际介质减低到亚音速的区域。在终端震波和太阳层顶中间的区域就是日鞘。

在日球层顶之外，星际介质和日球层顶的交互作用在太阳前进方向的前方产生弓形震波，对星际风的阻止激波，即弓激波。当太阳发射出的微粒遭遇到星际间的物体时，会减速并释能量。许多的微粒累积在日球层顶附近，由于他们减速所积蓄的能量造成的冲激波。奥尔特云则为这引力边界。所以，日球层顶的另一种可以选择或被接受的定义是：太阳系磁层的磁层顶和银河系的等离子交会的地区。

② 太阳系分为哪些区域，除了太阳以外有哪些类型的天体 ，各有什么特征 ?

太阳系分层三个区域。太阳系一区包含的就是类地行星、二区则包含的是类木行星、而三区包含的是海王星轨道、冥王星轨道和开泊带。太阳是太阳系中唯一的恒星。环绕太阳的天体可分为行星、矮行星和太阳系小天体，而环绕它们的天体皆称作卫星。小行星和彗星是由国际小行星中心认定并给予编号的天体，它们几乎都属于太阳系小天体，只有少部分的小行星同时是矮行星。通过射电探测手段和空间探测手段所发现的红外源 、紫外源 、射电源、X 射线源和γ射线源，也都是天体。人类发射并在太空中运行的人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、月球探测器、行星探测器、行星际探测器等则被称为人造天体。

天体类型及其特征很多。比如电磁波和引力波。还有星际物质，即那些存在于星星之间的各种物质的总称，这些物质既有实体，也有传播的波。行星就是围绕太阳运行，半径2400~70000 清空轨道、质量不超过木星的较大天体。矮星行分为矮星行和候选矮行星，如谷神星、智神星、灶神星、健神星。绕日小天体则分为有规则及无规则轨道的微小星体群体或细碎微粒的流星雨。卫星算是间接环绕太阳的天体，所以行星、矮行星和太阳系小天体都有可能拥有卫星。卫星的种类大致上可以被分为大于矮行星的、尺寸与矮行星相当的、小于矮行星的、微小星体群体即小卫星及细碎微粒的行星环。小行星则是沿椭圆轨道绕太阳运行，且不易挥发出气体和尘埃的小天体。彗星是由国际小行星中心认定并给予彗星代号的天体，部分的小行星因为在近日点时会出现彗尾，也同时归类于彗星。

流星体是太阳系小天体中，分布最广、数量最多而质量最小的天体。在近地天体中直径小于50米即认为是流星体，英国皇家天文学会则以0.1毫米至10米作标准。虽然流星体分布广泛且数量众多，但不论体积、质量或亮度皆很小。因此，流星体一般难以观测。只有在黄道光和对日照，以及成为流星时才容易被发现。

③ 类地行星 与类木行星 有些什么不同 ？

类地行星是以硅盐岩石为主要成分的行星，所以类地行星也被称为地球型行星或岩石行星。因此，类地行星与类木行星最大的差别就是类木行星没有固体的表面，而组要成分是氢、氦和存在不同物理状态下的水。类木行星相对于类地行星的体积会比较巨大。再加上，类木行星也具有精巧的环系统，卫星也较多。

类地行星的构造都很相似。它们的中央都是一个以铁为主，且大部分为金属的核心，围绕在周围的是以硅酸盐为主的地凾。月球的构造也相似，但核心缺乏铁质。类地行星有峡谷、撞击坑、山脉和火山。类地行星的大气层都是再生大气层，有别于类木行星直接来自于太阳星云的原生大气层。

地球所在的太阳系包含四颗类地行星：水星、金星、地球和火星，和一颗类地矮行星，谷神星。而像冥王星虽然有像类地行星的固体表面，但是以冰为主要的成分（参考冰矮星）。当太阳系形成时，应该还有很多这样的天体（微行星），但是它们可能都合并或毁灭在太阳星云形成四颗气体巨星的过程中。类地行星中，只有地球现在仍有活跃的水圈。

理论上，类地行星或是岩石行星可以分为两类，一类以硅化合物为主，另一类以碳化物为主，像是含碳球粒陨石的小行星。这两类分别称为硅酸盐行星和碳行星（或钻石星）。

类地行星的密度是指在零压力下的平均质量。密度越高，则金属含量越高。类地行星的密度会随着与恒星的距离增加而逐渐下降。

由于类木行星的主要物质都是气态或液态，因此它也被称为气态巨行星。由于类木行星的内部压力大于气体的临界压力，气体和液体会混合。内部的温度也很高，自转的角速度也非常快。类木行星具有浓厚的氢氦大气与硕大的质量。这些行星也可能具有熔融岩石核心，但若该行星本身的具有足够的热能，则其核心可能蒸发并与大气溶合并平均分散于整个行星。 地球所在的太阳系包含四颗类木行星：木星、土星、天王星和海王星。“传统”类木行星，如木星和土星，主要以氢与氦所构成。但在天王星与海王星里，氢与氦只构成了大气顶层，其内部主成分为水、氨与甲烷冰。因此科学家们称天王星与海王星为“冰巨星”。属于类木行星的行星的卫星数量非常多。木星有63颗、土星有47颗、天王星有27颗、海王星有13颗。

随着与类木行星核心的距离增加，大气密度呈连续性递减，直到与星际空间几乎相同为止。

结论：

在太空探索这一方面，人类只是万里长征走出了第一步，仍然还在起跑点。而且，宇宙如此庞大浩瀚导致人类在探索的目标和方法上，太空探索将永无止境。虽然有人会说太空探索所需要的庞大基金，是个很大的浪费，应该拿来解决地球上饥荒、经济等问题。确实，地球上仍然有许多困扰我们的问题未得到解答，但是当我看了宇航员威廉·安德斯1968年从月球轨道拍摄的一张“地出”照片，我们无法否认，如果没有对太空的向往和基金，这张照片应该只会使愚昧人梦吧。美国宇航局马歇尔太空飞行中心的科学部门副主管厄尔斯特·斯图林格博士在1970年给赞比亚修女玛丽·尤肯达写的回信里写道，太空探索给了我们一个全新的次元的视点来观察地球上的问题。有了新的视点，我们可能因此而发现一些新的解决方法来解决地面上困扰我们的种种问题（如环境问题、食物短缺、人种矛盾、还有经济问题等）。说不定可以通过更换不同的视点来解决。人类走向宇宙，意义不只是能够前往别的星球。不断开拓新的视角，这个世界的全貌才能渐渐浮现。我觉得这才是我们想去宇宙的真正理由。所以，当阿姆斯壮飞向太空后，第一次从宇宙的角度审视地球，摧毁那些人类擅自划分的国家和文明的边界，为我们全人类吐槽一句。