1、East China Normal University,第三章 太阳和太阳系,第一节 太阳一、太阳是一颗普通而又特殊的恒星普通：与其他恒星相比。 体积、质量、年龄、密度、温度、光度特殊：在太阳系内。 体积与质量巨大； 中心天体，其他天体绕它转动； 唯一的自行发光天体； 离我们最近的恒星，给我们最多的能量； 离我们恰到好处的距离，产生生命； 最近最典型，研究恒星的好样本。,二、太阳的结构 1.太阳的内部结构 从里向外分为：核反应区：0.25R，能量的99%，相对稳定辐射区： 0.6R，从里向外 能量递减，相对稳定对流区： 0.15R，温度梯度大，不稳定，对流强,太阳的大气是指可以直接观测到的外
2、部层次，它从里向外分为： 光球：500km，5770K，太阳视圆面，亮度大，有黑子和光斑。 色球：2千到1万km，数万K，玫瑰色锯齿状，亮度为光球的千分之一，有耀斑和日珥。 日冕：最外层，百万K，银白色，亮度为色球的万分之一，有太阳风。,2.太阳的大气外部结构,三、 太阳的距离、大小和质量 日地平均距离：1.496 108km （即1个天文单位）日地距离的测定： 大小：半径约700 000km（为地球半径的109倍）表面积：地球表面积的12 000倍 体积：地球体积的1 300 000倍 质量：1.9891030kg（约为地球质量的33万倍）质量的测定：,四、太阳能量的来源及大小 太阳的热源
3、反应：热核反应； 条件：高温高压； 方式：质能转化； 位置：太阳核心。 太阳常数：日地平均距离处，大气上界在垂直太阳光方向上每平方厘米每分钟接受到的热能。约为8.16J cm-2 min-1。,五、 太阳活动 太阳活动是指太阳大气各种变化的总称（太阳“天气变化”）。 黑子：在光球层。太阳活动的明显标志。 与强磁场有关。 成双成群出现。 多出现在日面南北纬5-25区域。 活动周期为11年。（太阳活动周） 光斑：光球层中相对较亮的区域。,谱斑：在色球层。有亮谱斑和暗谱斑之分。与黑子相联系。 耀斑：在色球层。扰动太阳的主要标志。最剧烈的太阳活动，对地球的影响最强烈。 日珥：在色球层。从色球喷射出来的
4、火焰状物质。,六、日地关系太阳是地球最主要的能量来源。 太阳活动影响地球上的生物。 太阳导致地球大气层产生某些现象，如极光。,一、太阳系概况 太阳系成员包括：太阳、行星、矮行星、小行星、卫星、彗星、流星体、行星际物质。 八大行星：水星，金星，地球，火星，木星，土星，天王星，海王星。 矮行星：冥王星、谷神星、卡戎、齐娜（厄里斯或阋神星）等。 卫星： 太阳系小天体：小行星、彗星、流星体。,第二节 太阳系 太阳系是以太阳为中心的天体系统。,二、开普勒行星运动定律 第一定律（轨道定律）：行星绕日公转轨道 是椭圆；太阳位于椭圆的焦点之一； 第二定律（面积定律）：在相同的时间内，行星向径（太阳和行星的连线
5、）在轨道平面上扫过的面积相等；即面速度不变 ； 第三定律（周期定律）：两行星周期（T）平方之比，等于它们与太阳距离（a）的立方之比。T12/T22=a13/a23,三、牛顿对行星运动三定律的发展： 扩展了第一定律：天体轨道可以任何一种圆锥曲线。 论证了第二定律：用积分法进行证明。 修正了第三定律：利用万有引力进行修正。,分析比较： 开普勒认为，行星单纯绕太阳中心运动； 牛顿认为，行星和太阳都绕它们的共同质心运动。开普勒描述了行星轨道的几何特征，指出了行星怎样运动；被誉为“天空立法者” ； 牛顿解释了行星运动的物理原因，回答了行星为什么这样运动；创立了科学的天文学。,四、提丢斯 波得定则按照离太
6、阳由近到远，第n个行星离太阳的距离an0.4+0.32n-2（单位是AU）（水星取-）,五、行星的视运动 行星在恒星背景间的位置移动，为行星的视运动。 1.特点： 在黄道带内； 有顺行、留和逆行。2.行星视运动的解释，尤其是对逆行的解释 地心说的解释； 日心说的解释。,3.行星同太阳相对位置的变化地内行星：上合、下合和东、西大距；地外行星：合、冲和东、西方照,地,大冲,地内行星，相对太阳东行,地外行星，相对太阳西行,六、太阳系的起源和演化 1.先后形成说 （1）灾变说 大彗星或者另一颗恒星的引力从太阳中“吸”出一些物质，从而形成各行星。 （2）俘获说 太阳在银河系运行途中俘获恒星际物质，从而形
7、成各行星。二者都建立在偶然性基础上缺乏科学依据。,1 太阳星云2 星云变成扁球形3 原始太阳和圆环体 4 太阳和行星的形成5 太阳系,2.共同形成说康德-拉普拉斯星云说,第三节 行星分类与行星简介,什么是行星？2006年8月，国际天文学联合会给出了定义： 位于围绕太阳公转的轨道上； 有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状（近于球体）； 已经清空了其轨道附近的区域。,一、行星的分类：以地球轨道为界：地内行星（水、金） 地外行星（火、木、土、天、海）以小行星带为界：内行星（水、金、地、火）外行星（木、土、天、海）以物理性质分： 类地行星（水、金、地、火）类木行星（木、土、天、海） （
8、均有光环）此外还有：巨行星（木、土）和远日行星（天、海）,二、太阳系行星的运动特征 指公转轨道上的运动：近圆性：椭圆轨道的偏心率均较小。共面性：轨道倾角均较小。同向性：均在轨道上自西向东公转。,行,三、八大行星 大小：,注：1.数据引自http:/ 1.大行星的卫星数量,2. 卫星的分类 根据公转轨道特点： 规则卫星不规则卫星 根据公转方向： 顺行卫星逆行卫星 根据形状： 球形卫星非球形卫星 根据自转： 同步卫星非同步卫星,第四节 太阳系的小天体 一、小行星 小行星的轨道绝大部分在火星与木星之间，形成一个小行星带。 近地小行星： 最早发现的“谷神星”（Ceres 1)、“智神星”(Pallas
9、 2)、“婚神星”(Juno 3) 和“灶神星”(Vesta 4)是小行星中最大的四颗，被称为“四大金刚”。 成因：行星破碎后的残存物质；未形成行星的原始物质。,命名：临时命名：发现年份+两个拉丁字母，如1949MD。 待算出轨道后，经过两次以上的冲日观测，即可赋予永久编号和专有名称。永久编号：若干位阿拉伯数字组成，如7072。专有名称：神话人物，或人名，或地名，或单位名。如祖冲之（1888）、北京大学（7072）。,二、彗星 在圆锥轨道上绕太阳运行的一种质量较小的天体。 彗星本质上是在偏心率很大的轨道上绕日运行的冰物质。 呈云雾状的独特外貌。,结构：彗头（彗核、彗发） 彗尾（离子彗尾、 尘埃
10、彗尾 ）彗星的周期性：与轨道形状有关。,彗星的起源：奥尔特云：离太阳3-10万AU处。柯伊伯彗星带：海王星轨道外不远处。,哈雷彗星的轨道,5,200,000,000 km,土,科胡特克彗星 1974年,海尔波普彗星在一棵树的上方划过,百武二号彗星,威斯特彗星,池谷-关勉彗星,麦克诺特彗星,三、流星体：流星体：存在于行星空间绕太阳运行的微小天体。流星群：沿着相近轨道绕太阳运行的大量流星体。流星：流星体在大气中燃烧发光形成的光迹。火流星：-5等偶发流星：流星雨：陨星：来自宇宙的穿过大气层到达地面的天然固体物质。陨星坑：,下半夜的流星多而且明亮,三大流星雨： 每年1月4日前后极盛的象限仪流星雨； 每
11、年8月13-14日前后极盛的英仙座流星雨； 每年12月14日前后极盛的双子座流星雨。此外，非每年出现的著名流星雨有： 4月22日前后的天琴座流星雨 11月17-18日的狮子座流星雨,关于流星雨有几点需要说明一下： 首先，流星雨并不是象想像的那样如同下雨一般，只要流星都是从一个辐射点出来的，就可以认为是流星雨。预报所说的流星雨的流量是指在流星雨达到极盛时，每小时内视力正常的人在无灯光、无月光、天气晴朗且无风的情况下在天顶处能看到流星数量。能达到这个条件是很难的，所以实际上能看到的流星数量是要大打折扣的。因为不容易，所以才珍贵。 其次，流星雨的预报很难准确到小时，因为形成流星雨的物质质量都很小，稍
12、微受到引力扰动就会改变到达地球的时间。 再次，观看流星雨千万不能用望远镜，用肉眼就可以了，使用望远镜反而会因为收到的视场小而严重影响效果。 最后，我的意见是，如果你不是爱好天文，而只是想看流星暴雨的话，别报什么希望。这其实很大程度上是媒体记者不懂天文，炒作的结果。他们以为流星雨都和2001年的那次一样。 但如果要观测的话，必须去野外，至少去郊外。因为市内的灯光干扰会让你什么也看不到。 如果真的下定决心要看流星雨，那么准备一个躺椅或者睡袋，观测流星雨是要躺着观测的；还有蒙着红布的手电，这样手电的光不会刺激眼睛；一份星图；收音机，可以和陕西授时中心对时；如果要做那种很认真的观测，还要做好纪录。另外，夏天注意防蚊虫，冬天注意防寒。,
