我们的太阳系,是一个由八颗行星和众多小天体组成的系统,每一个行星都有其独特的特点和神秘之处。

今天我们便从太阳最近的水星再到遥远的海王星,进行一次太阳系行星探索之旅。
首先我们从水星开始, 水星是一颗类地行星,也是最靠近太阳的行星,其距离太阳不到5800万公里。
因此它的表面非常炙热。
白天地表温度可达430摄氏度,而进入到夜晚由于没有大气层的保温,温度能骤降至 -180 摄氏度。
水星除了是最靠近太阳的行星外,同时它还是太阳系中最小的行星,直径仅为 4,878 公里,只比我们的卫星月球稍大一些,而且地貌特征和月球也非常相似,表面满布着环形山、平原、盆地,还有大量的陨石撞击坑。
不过水星的体积虽然很小,但它却是太阳系中密度第二大的行星,其密度仅次于地球,主要由70%的金属和30%的硅酸盐岩石构成。
除了以上水星还是轨道速度最快的行星。
由于距离太阳最近,因此受到太阳的引力也最大,其轨道速度达到了每秒48公里,这意味着大约每88个地球日可绕行太阳一圈,同时每公转2圈即可自转3圈。
接下来是我们的金星,金星大家都知道是地球的姊妹星,直径和地球相当,大约为12103千米。
他距离太阳大约为1.1亿公里,虽然距离太阳第二近,但是它的表面比水星的温度还要高,是太阳系中是最热的行星,其表面温度就高达近 465 摄氏度,由于金星拥有非常浓厚的大气层,大约百分之97是由二氧化碳构成,剩下的百分之3则是氮3%。
因此他的温室效应极度强烈,温度才如此之高。
除了温度高之外,金星表面的大气压力强也极高,至少是地球的90倍。
相当于你下潜到900米水深处所受到的压力。
如果你能身处金星表面,一刻也无法待下去,因为你会不断被极高的压强和温度烘烤,可以想象到金星的表面有多么恶劣。
接下来是我们的地球,地球的直径大约为12,700 公里,他作为我们赖以生存的蓝色星球,其位置恰到好处的位于太阳系的宜居带内,距离太阳大约有1.5亿公里。
因此表面温度不会太高也不会太低。
最高气温只有50多度,而最低温度为-89 度,平均气温为15度左右。

这意味着在如此适宜的温度中,除了南北两极,水都可以以液态的方式存在。
也正因如此,地球拥有适宜的温度和大气层的保护,地球才有幸孕育出了无数的生命。
如果地球不在太阳系的宜居带中,也没有大气层,那么地球将是一个生机的荒芜星球。
接下来是火星,火星是一个沙漠行星,距离太阳大约有2.28亿公里,围绕太阳一周需要 687 天,其自转周期和我们地球大致相同,一圈为24.6个小时,不过他的直径比地球小很多,大约为6779 公里,相当于地球的一半。
如果你能置身于火星的表面会发现,这里并不算恶劣,甚至还拥有稀薄的大气层,温度在-63度左右,在赤道附近温度最高能够达到20多度。
而且火星和我们的地球一样还都拥有自转倾斜角,这意味着火星也有着一年四季。
科学家认为,如果我们能够改造火星环境,那么将会成为人类的首选殖民星球。
因此这也是近年来人类频繁探索火星的原因。
接下来我们将走进太阳系的气态行星,第一站是木星,木星作为太阳系中最大的行星,直径达到了 139,820 公里,大约是地球的 11 倍,体积能够装下1300个地球。
除了体积巨大之外,木星的质量也非常的惊人,他的质量虽然是太阳的千分之一,但却是其他七大行星质量总和的2.5倍。
木星距离太阳达到了为 7.78 亿公里,大约每12个地球年才能围绕太阳公转一圈。
作为一颗气态巨行星,木星没有坚硬的表面,其主要成分是81%是氢和18%的氦,剩下的由少量的甲烷、水蒸气、氨气组成。
在它的核心深处是一个液态金属氢组成的海洋,最中心是石质内核,由铁和硅组成。
如果你身处于木星的表面,会发现到处都是稠密活跃的云系,受自转速度影响,最大风速可达130~150米每秒,这会使得云层不断的伴有超级闪电雷暴,同时还不断的形成巨大的风暴气旋。
其中最著名的风暴便是大红斑,它的体积甚至可以装下一个地球,最大时能够装下三个地球,并且已经肆虐了数百年。
可以想象到木星有多么的可怕。
接下来是土星,土星是太阳系中的第二大行星,直径为116400 公里,质量是地球的95倍。

距离太阳大约有14.5亿公里,由于处于太阳系的遥远外侧,因此它围绕太阳公转一圈需要29年的时间。
同样土星的主要也是由氢组成,还有少量的氦和其他元素,内部的核心是岩质的固体核心,而外围由数层金属氢和气体包覆。
除此之外土星还是太阳系中最美的行星,因为在它的周围有着明显的行星光环。
这个光环的主要成分是碎冰块,直径从微米到几米不等,分布在赤道7000公里至20万公里处,厚度大约为30米左右。
因此在太阳光的照射下,看起来非常明亮。
接下来是我们的天王星,天王星是一颗寒冷的冰巨星,质量是地球的14.5倍,直径在50700公里左右,距离太阳大约为 29 亿公里,由于他距离太阳更远,因此围绕太阳公转一圈至少需要84年。
如果你能身处于天王星的表面,会发现这里的温度极低,达到了-226 ℃,因此它也是太阳系最冷的行星,而当你靠近核心时,温度能达到4,727度。
天王星的主要成分是氢、氦和甲烷,而甲烷大气由于会吸收大部分的红色光谱,因此从太空遥望天王星会看到,他是个一个淡蓝色星球。
接下来是太阳系行星的最后一站,距离太阳最远的行星海王星。
海王星也是一颗冰巨星,并且是唯一一个通过万有引力定律预测的天体,直径为49244公里,质量是地球的17倍,距离太阳达到了遥远的 45 亿公里。
它围绕太阳公转一周需要漫长的 165 年时间,因此海王星的表面也异常寒冷,温度能够低至零下218度。
海王星的构成和天王星也类似,主要由氢和氦为主,此外海王星大气中同样有微量的甲烷,这是使的海王星也呈现出蓝色。
此时我们便结束了太阳系的行星之旅,当回望整个过程会发现,从炽热的水星再到遥远的海王星每个都有其独特的秘密,同时看到他们的极端条件,也让我们意识到地球能够孕育生命的条件是多么珍贵。
因此我们应该保护地球家园,而不是破坏它。
所以对太阳系行星的探索不仅是对外面世界的了解,也是让我们反思地球是人类在太阳系中唯一的家园。
为什么冲日前后是观测灶神星的好时机?中国科学院紫金山天文台科普主管王科超说,冲日是指天体与太阳的地心视黄经相差180度,此时天体、地球、太阳三者近似排成一条直线,地球恰好位于中间。
冲日前后,灶神星处于本轮会合周期中距离地球较近的阶段,被太阳照射的一面几乎完全朝向地球,亮度高且整夜可见,因此观测条件最为有利。
“10月中旬的前后数周都比较适合观测。
”王科超介绍,冲日时,灶神星在日落时从东方升起,几乎整夜可观测。
天文爱好者可借助双筒望远镜寻找它。
由于人类肉眼的观测极限约为6等,视力极佳的观测者,在无光污染的暗夜环境下有机会尝试肉眼观测它。
无论用肉眼还是用望远镜观测,灶神星均呈现星点形态。
“灶神星在星空中的位置也并非固定,相对于背景恒星每天会略微向西移动,但移动幅度很小。
借助星图定位,并连续观察几晚,就有机会从相对固定的背景恒星中辨认出这个会慢慢‘挪动’的小行星星点。
”王科超说。
值得一提的是,灶神星与地球距离最近时发生在10月9日,比冲日早4天,并非恰好发生在冲日当天。
王科超解释道,冲日看的是天体与太阳在天空中的相对位置,而不是距离远近。
灶神星的轨道既不是正圆,也与地球轨道不在同一平面,其轨道与黄道面存在约7度的倾角,因此“方向最对”和“距离最近”并不一定落在同一天。
王科超介绍,灶神星于1807年3月29日被发现,是人类发现的第四颗小行星。
灶神星个头相对较大、反照率高,是从地球上看最亮的小行星。
灶神星还有一个特别之处:地球上已经找到了来自它的陨石。
王科超解释道,陨石是太阳系天体形成和演化过程中不同阶段残留的“化石”。
灶神星在漫长的演化过程中经历过剧烈撞击,一些表面岩石由此被抛入太空,部分碎片最终落到地球。
在地球上收集到的无球粒陨石中,有一大类被称为HED族无球粒陨石。
HED取自三类陨石英文名称的首字母,分别是古铜钙长无球粒陨石(Howardite)、钙长辉长无球粒陨石(Eucrite)和古铜无球粒陨石(Diogenite),它们被认为来自灶神星。
“绝大多数陨石很难确定母体来源,但HED陨石不仅是已发现无球粒陨石中数量最多的族群之一,而且母体来源明确,这些‘送到地球的灶神星样品’为科学家研究灶神星的形成演化和撞击历史提供了重要依据。
”王科超说。
(新华社)
图片来源:比尔英戈尔斯 未来的航天器或许可以通过从行星、阳光和太阳风中获取动量而非使用机载燃料来飞得更远。
每一种传统火箭都面临着同样的问题:它必须携带用于推进自身的物质。
自从康斯坦丁齐奥尔科夫斯基提出火箭方程以来,航天器一直通过燃烧燃料并向后喷射来依据牛顿第三定律向前运动。
但是添加推进剂也会增加重量,这就需要更多燃料来加速更重的飞行器。
这种复合负担对任务造成了严重限制,也使得星际旅行显得异常困难。
如果航天器不需要携带推进剂就能移动呢? 一篇全面的综述通过研究太空飞行的无推进剂推进技术来探索这种可能性。
这些方法不依赖化学燃烧,而是从太空中已存在的力中获取能量或动量,有可能支持传统火箭无法完成的任务。
旅行者号航天器成功利用引力弹弓效应探索了外行星。
图片来源:美国国家航空航天局喷气推进实验室 引力助推用燃料换取时间 引力弹弓是最成熟的无推进剂方法,几十年来一直用于引导航天器。
工程师会在精心选择的时间和角度让航天器掠过行星,使其获得行星轨道动量的一小部分,无需燃烧燃料即可加速。
旅行者号曾利用这一策略到达所有四颗外行星。
它的主要限制在于时机:所需行星必须正确排列,因此发射机会很少,且可行路线受限。
帆利用阳光和太阳风 太阳帆通过利用太阳光的辐射压力提供更持续、更便捷的推进力。
这些巨大的薄膜通过反射光子产生推力,无需燃料就能缓慢但持续地加速。
日本的IKAROS探测器曾成功演示了这项技术,仅依靠太阳光就抵达了金星。
然而,太阳帆需要巨大、轻如蛛丝的材料,这些材料必须在恶劣的太空环境中存活多年,且其性能会随着与太阳距离的增加而显著下降。
伊卡洛斯(IKAROS),这颗展示了太阳帆技术的日本卫星。
图片来源:日本宇宙航空研究开发机构(JAXA) 磁帆采用不同的方法,利用超导线圈产生强大的磁场来偏转太阳风——从太阳持续流出的带电粒子流。
通过推动这种等离子体,磁帆不消耗推进剂就能产生推力。
它们可能比太阳帆提供更好的加速度,且不会像反射膜那样随时间退化。
问题在于?产生所需的磁场需要巨大的超导线圈,其半径可能达到50公里,并且需要维持在低温环境下。
建造和部署此类结构的技术目前根本不存在。
电帆是一种较新的变体,它使用带电系绳而非磁场来排斥太阳风质子。
这类系统有望比磁帆更轻,但它们同样需要部署极长的轻质导线,并且需要大量电力来维持必要的电荷。
每种方法都有其取舍 每种无推进剂方法都有独特优势,但也面临着不同的工程难题。
引力助推目前可行,但需要精确的行星排列。
太阳帆能提供稳定推力,但需要大型且精密的结构。
磁帆和电帆可避免材料退化,但所需技术仍在研发中。
该综述明确指出,没有哪一种单一方法能解决所有挑战,但这些方法结合起来可能从根本上改变我们探索太阳系及更远空间的方式。
对于真正雄心勃勃的星际空间任务而言,不携带推进剂可能不仅是有利的,甚至可能是绝对必要的。
参考文献10.1016j.actaastro.2026.01.024 改编自最初发表于《今日宇宙》的一篇文章。
相关知识 星辰是宇宙中闪烁的天体,包括遥远的恒星、环绕行星的卫星,以及偶尔划过天际的流星。
它们在黑暗中散发微光,曾是古人辨别方向的指南,也承载着人类对宇宙的好奇与想象。
每一颗星辰都有自己的故事,有的诞生于星云坍缩,有的在星系间流浪,是浩瀚宇宙写给地球的浪漫诗篇。
BY: Mark Thompson, Universe Today FY: AI 如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处