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第7章 太阳系家族——八大行星和“兄弟”(2)

美丽的地球,生命的奇迹,是宇宙的巧合还是上帝的杰作?地球是太阳系第三颗行星,有一颗卫星称为月亮,地球大气层的保护及距离太阳位置的适当,是生命起源的重要条件。

人类美丽的家园

地球是距离太阳第三远的行星,是直径最大和比重最大的岩石行星,同时也是唯一已知有生命存在的行星,地球距离太阳约15000万千米,接收到的阳光恰到好处地滋养着地球上的万物。地球内部的岩石和金属显示它由典型的板块组成,由于板块堆积,因此交界处会发生地震和火山等活动。地球的大气层如同一张保护层,它能阻挡来自太阳有害人体的辐射,并防止流星撞击行星表面。除此之外,还能积存足够的热,防止气温急剧下降。

地球是如何形成的

在早期,地球只是一颗光秃秃的行星,样子有点儿像今天的月球。因为那时没有大气层的保护,就不断地遭到陨星的轰炸。陨星是围绕年轻太阳系快速运动的岩石碎片,呈百万数量级的存在。这些陨星撞到地面上,有些会凿出巨大的火山口。这样持续不断的轰炸使地球的岩石表面开始熔化;这颗行星变成一个圆形的、极度炽热的熔岩海洋。最终,轰炸停止了,地球表面冷却下来,但是新形成的固体表面同时也将气体裹到了里面。由于压力越来越大,氢气、二氧化碳和氮气开始穿过火山的表层,喷射而出。上千次的火山爆发在整个地球上肆虐着。喷出的各种气体聚集在一起形成新的大气层,笼罩在这颗行星上。

不久,随着太阳的高温,云层渐渐冷却,雨开始下落,那肯定是地球上有史以来时间最长的一次大暴雨。水从天空中倾盆而下,持续了数千年,直到地球上的低洼盆地被填满了,也就形成了今天我们地球上的陆地和海洋。

总之,关于地球起源的问题众说纷纭,但地球到底是怎样形成的仍是一个谜。

地球上的水源从哪里来

地球上的水究竟是从哪里来的?原始的地球,既无大气,也无海洋,是一个没有生命的世界。在地球形成后的最初几亿年里,由于地壳较薄,加上小天体不断轰击地球表面,地幔里的熔融岩浆易于上涌喷出,因此,那时的地球到处是一片火海。随同岩浆喷出的还有大量的水蒸气、二氧化碳,这些气体上升到空中并将地球笼罩起来。水蒸气形成云层,产生降雨。经过很长时间的降雨,在原始地壳低洼处不断积水,形成了最原始的海洋。原始的海洋海水不多,约为今天海水量的1/10。另外,原始海洋的海水只是略带咸味,后来盐分才逐渐加大。经过水量和盐分的逐渐增加,以及地质历史的沧桑巨变,原始的海洋才逐渐形成如今的海洋。

海洋是如何形成的,或者说,地球上的水究竟来自何方?只有当太阳系起源问题得到解决了,地球起源问题、地球上的海洋起源问题才能得到真正的解决。

神奇的地球“自转”

我们所说的“地球自转”,只是在描述地球自身绕日运行的姿态,它相对于太阳的位置而言,每24小时旋转一周;相对于恒星的位置而言,每23小时56分旋转一周,这是现行时间标量的依据,是太阳日和恒星日日长的由来,也是地球出现朝、昼、暮、夜的原因。

“地球自转”这一概念揭示的是“地球在自转”这一自然现象。其实,古希腊的费罗劳斯、海西塔斯等人早已提出过地球自转的猜想,中国战国时代《尸子》一书中就已有“天左舒,地右辟”的论述,而对这一自然现象的证实及被人们所接受,则是在1543年哥白尼日心说提出之后。

然而,地球为什么会自转?自转的原理是什么?自转的动力从哪里获得?为什么选择现在的方向、姿态、速度自转?这些都是现代科学至今没有解决的问题。它不是要求去重复说明“地球在自转”这种已被证实的自然现象,而是要求弄清地球自转现象背后的原因,要求弄清地球自转的动力来源及其制约因素。

太阳变为红巨星的时候就是地球灭亡的时候,因为那时候太阳会把地球吞噬。太阳还有约50亿年就会变为红巨星,所以地球的寿命大约还有50亿年。据推测,地球已存活了46亿年。但它到底能活多久呢?科学家们认为,若任凭地球自由自在地运转,恐怕它会永远存在下去,但要是有别的外来因素干扰它,地球就可能有寿终正寝之时。

关于地球上的水,还有人认为是来自冰彗星雨。这是美国科学家提出的一种新的假说。1987年,科学家从卫星获得高清晰度的照片。在分析这些照片时,发现一些过去从未见到过的黑斑,或者说是“洞穴”。科学家认为,这些“洞穴”是冰彗星造成的。而且初步判断,冰彗星的直径多在20千米。大量的冰彗星进入地球大气层,经过数亿年,或者更长的时间,地球表面积聚了非常多的水,于是就形成今天的海洋。不过这方面的证据并不是很充分。

火星——红色行星

火星小档案

公转轨道:离太阳22794万千米

行星直径:6794千米

质量:6.42×1023千克

在夜空中闪烁的红色星体就是火星,从古代就被认为与战争、天地异动等灾难紧密相连,从而与人们的生活息息相关,并曾作为战争之星被人类所祭拜。迄今为止,作为一颗生命存在可能性很高的星球,火星依旧为人们所瞩目。

红色的星球

火星即人们常说的红色行星,火星是太阳系中第三小的行星,直径约为地球的二分之一,体积约为地球的十分之一,表面的重力约为地球的三分之一强。由于火星上的岩石、砂土和天空是红色或粉红色的,因此这颗行星又被称做“红色的星球”。

火星是太阳系中一颗普通的行星,围绕太阳旋转时,是地球的外侧邻居。火星与地球有太多的相似之处;火星自转一周为24小时37分钟;火星有四季;火星上看太阳也是东升西落。但是,火星比地球小得多,体积只是地球的15%,质量也只是地球的11%,可以说火星是地球的小兄弟。

颇具神秘色彩的行星

火星比地球和金星小,只有以二氧化碳为主的稀薄大气,它的表面,例如奥林匹斯山有密集与巨大的火山,水手号峡谷有深邃的地堑,显示不久前仍有剧烈的地质活动。火星有两颗天然的小卫星,戴摩斯和福伯斯,可能是被它捕获的小行星。同时,火星也是一颗很有趣的行星,呈火红色,亮度常有变化,在天空中移动很快,位置常变化不定,充满神秘色彩。

西方人把战神“马尔斯”的名字给了它,象征着战争、流血;中国古代的人叫它“荧惑星”;日本人干脆叫它“灾难星”;古罗马人曾把火星作为农耕之神来供奉;在英语中,月份三月的名字也是来自于火星。火星古称荧惑,这是由于火星呈红色,荧光像火,亮度常有变化,而且在天空中运动,有时从西向东,有时又从东向西,情况复杂,令人迷惑,所以我国古代叫它“荧惑”,有“荧荧火光,离离乱惑”之意。

“暴石砂”是怎么回事

火星赤道附近温度白天可达到摄氏27度,在夜晚可降至摄氏零下111度。火星的大气层比地球稀薄,只有地球大气层的百分之一,主要成分是二氧化碳。同时还有少量的云层和晨雾。因为大气层很薄,所以在火星上没有温室效应。

火星的北半球有许多由凝固的火山熔岩所形成的大平原,南半球有许多环形山与大的撞击盆地,另外还有几个大的、已熄灭的火山,例如奥林帕斯山,宽600千米,还有许多峡谷和分岔的河床。峡谷是地壳移动所造成的而河床一般认为是已干涸的河流形成的。在火星上高纬度的地方,冬天时由于温度太低,大气中的二氧化碳会冻结,而在50千米高的地方形成云,到了春天自动消失。夏天时由于日照强烈,地面温度很高,地面附近的大气因受热而产生强劲的上升气流。这股气流会将地面的灰尘往上卷,在空中吸收阳光的热而进一步提高大气的温度,使上升的速度加快,因此火星上常可看到大规模的“暴石砂”。

神秘的“极地气旋”

众所周知,火星是一颗干燥贫瘠的行星,如果其表面出现尘暴则不足为奇,但如果出现旋风则非常罕见。1999年4月,哈勃望远镜2号广域行星相机拍摄到火星壮观的气旋,其中混合着灰尘和冰晶物质。这个壮观的气旋出现在火星夏季的极地区域,科学家猜测由于温度升高可导致行星极地固体二氧化碳冰冠升华,上升的二氧化碳气体形成云层和强烈的低压涡流,该条件是形成气旋的理想条件。经测量,火星极地气旋从东至西覆盖1770千米,从北至南覆盖1500千米,气旋中心眼结构直径为320千米。

火星上真的发现了水吗

火星是太阳系九大行星之一,古人又称为荧惑,按离太阳由近及远的次序为第四颗,它的体积在太阳系中居第七位。

19世纪末,意大利的天文学家斯基帕雷利观察到火星表面有许多暗线,并用意大利语“Canali”(水沟)为其命名。但由于将这个词从法文译成英语时,误译成了“Canals”(运河),这样一来,“火星上肯定存在智能生物”的传闻在整个世界不胫而走。

1996年,美国航空航天局发表消息称:“在火星的陨石之中发现了生命存在的痕迹。”这一消息再次吸引了包括研究者在内的无数人的关注,但持反对意见的人也很多,至今仍未得出最终结论。不过,火星上曾经有水存在的证据却不断被发现。2004年美国航空航天局的无人探测器“勇气号”与“机遇号”在火星进行探测时,发现在火星表面存在有流水作用而形成的地形以及曾受水流侵蚀的岩石。由欧洲航天局发射升空的火星探测器火星快车也在火星的南极附近发现了冰层。

也许很早以前,火星是一个水资源非常丰富的行星,它与地球的相似之处超过了人们以前所了解的程度。并且这颗行星自45亿年前形成以来,火山活动比以前想象的要频繁得多。火星公转一周相当于地球上的687天。由于火星上的大气层极为稀薄,昼夜温差比地球大得多;白天为摄氏28度,夜间即可降到摄氏零下132度,火星上布满了大小环形山。每年夏天,火星上都会刮起翻天覆地的大尘暴。到目前为止,科学家们普遍确认,火星上没有任何形式的生命存在,但找到了火星上存在水的证据。因为水是生命存在的重要条件。

1979年美国航天中心人员在研究美“海盗号”探测器拍下的火星照片时,居然发现了斯芬克斯的图像。按他们的推算,火星上斯芬克斯像的大小为:从头发到下巴为1.5千米,宽1.3千米。后来在离斯芬克斯不远处又发现了一群建筑物,还有道路及奇怪的圆形广场。建筑物尺寸都很大,最大的中央金字塔几乎相当于埃及著名的奇阿普斯金字塔的10倍!直径达一千米的圆形广场究竟意味着什么尚不得而知。

木星——行星中的巨无霸

木星小档案

公转轨道:距太阳77833万千米

行星直径:142984千米(赤道)

质量:1.90×1027千克

木星是太阳系第五颗行星,也是整个太阳系最大的行星,位于火星与土星之间,用一般的天文望远镜(60mm72倍)即可看到它表面的条纹及四颗明亮的卫星,是全天仅次于金星的第二亮行星,木星的亮度最高可超过-2.39等。

天神一样的行星

木星是太阳系中个头最大的行星,体积比太阳系中其他八大行星体积的总和还大,是地球的1300倍,质量是地球的318倍。太阳系里所有的行星、卫星、小行星等大大小小天体加一起,还没有木星的分量重。天文学上把木星这类巨大的行星称为“巨行星”,西方把天神“宙斯”的名字给了它。

地球并不是太阳系内唯一存在闪电的星球,耀眼的闪电也同样存在于木星。美国宇航局伽利略号探测器就拍摄到在木星存在这种壮观的闪电现象,通过跟踪射电信号可探测到闪电。而木星表面的大红斑风暴相当于“卡特琳娜”飓风的10万倍,同时,这场猛烈的飓风并不是持续数日,而是数百年。木星大红斑最早发现于1655年,其颜色与化学物质磷十分接近。木星在空中移动得很慢,大约12年才在星空中运行一周,中国古代称它为“岁星”,以它在空中走过的距离纪年。据说这种岁星纪年是十二地支的前身。木星公转虽慢,但自转却很快,只需9小时55分,是八大行星中自转最快的。

忠实的“卫兵”

木星最为壮丽的奇景,大概要数众多的卫星了。木星已经被发现的卫星有63颗,最大的4颗:甘尼米德、卡利斯多、埃欧和欧罗巴,显示出类似类地行星的特征,像是火山作用和内部的热量。甘尼米德比水星还要大,是太阳系内最大的卫星。这4颗星是1610年伽利略用手制望远镜发现的,因此被命名为伽利略卫星。

木卫一被称为木星的“比萨卫星”,这颗炽热卫星的热量产生原理与人们反复挤压橡皮球的原理一样,木星引力作用导致木卫一被“挤压”。在木卫二彩色表面之下可能蕴藏着大量的水体,或许这里拥有太阳系最大的海洋。木卫二是一颗神秘的卫星,科学家猜测:在未知的神秘地下海洋中或许孕育着生命,它们在完全黑暗的海洋中流动,由地下火山喷口提供热量。

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