我們的太陽系是一個行星系統,由我們的恒星、太陽和圍繞它運行的所有物體組成:8顆大行星、許多更小的類行星、一百多顆衛星、數百萬顆小行星、彗星和流星體。
我們稱之為家的行星系統位于浩瀚的銀河系的外旋臂上。大多數恒星都有自己的行星系統,這意味著僅在我們的星系中就可能有數十億個行星系統。到目前為止,我們已經發現了數千個這樣的太陽系外行星系統。
太陽
2013年NASA太陽動力學觀測站觀測到太陽耀斑爆發。NASA/SDO
太陽是一顆黃色的矮恒星,是太陽系中心熾熱的熾熱氣體球。
太陽發射出一顆中等強度的太陽耀斑。NASA/SDO
它的引力將整個太陽系維系在一起,把所有的東西(從最大的行星到最小的碎片粒子)都保持在它的軌道上。太陽和地球之間的聯系和相互作用驅動著季節、洋流、天氣、氣候、輻射帶和極光等等。雖然它對我們來說很特殊,但在銀河系中散布著數十億顆像我們的太陽一樣的恒星。
NuSTAR的觀測結果。 NASA/JPL-Caltech/GSFC
太陽在許多文化中有許多名字。拉丁語中太陽拼寫做“sol”,它是所有與太陽有關的事物的主要形容詞:solar的字頭。
太陽爆發了日冕物質拋射和部分太陽燈絲。NASA/ SDO
水星
信使號宇宙飛船獲得的圖像繪制的水星表面的全球地圖。NASA/JHUAPL/CIW
水星是太陽系中最小的行星,大多數時候離太陽最近,只比地球的月亮稍大。
北齋(Hokusai )撞擊水星的隕石坑。NASA/JHUAPL/CIW
從水星表面看,太陽的大小將是從地球上看的三倍多,而太陽光的亮度將是地球的11倍。
盡管水星離太陽很近,但它并不是我們太陽系中最熱的行星,由于其稠密的大氣層,這顆行星的名字屬于附近的金星。但水星是速度最快的行星,每88個地球日繞太陽一周。
信使號拍攝水星北部透視圖,并根據水星表面的地形高度上色。NASA/JHUAPL/CIW
水星被恰當地命名為古羅馬諸神中速度最快的神(swiftest of the ancient Roman gods)。
金星
NASA麥哲倫任務的雷達數據,它繪制了金星北半球的地形。NASA/JPL
金星是離太陽最近的第二顆行星(某些時候),也是我們最近的行星鄰居。
與地球在結構和大小上相似,金星與大多數行星的自轉方向相反。它厚厚的大氣層將熱量困在失控的溫室效應中,使它成為太陽系中最熱的行星,其表面溫度足以融化鉛。云層下隱約可見火山和變形的山脈。
金星是以古羅馬愛與美的女神Venus命名的,古希臘人稱她為阿佛洛狄特(Aphrodite)。
根據麥哲倫任務數據的薩帕斯蒙斯在金星表面的三維透視圖。NASA/JPL
地球
2002年,美國宇航局的科學家們將地球的自然彩色圖像拼接在一起。Earth Observatory
地球——我們的家園,是距離太陽第三顆行星,也是迄今為止我們所知道的唯一有生物居住的地方。
雖然地球只是太陽系中第五大行星,但它是太陽系中已知唯一一個表面有液態水的星球。地球比附近的金星稍大,是離太陽最近的四顆行星中最大的一顆。這四顆行星都是由巖石和金屬構成的。
地球這個名字至少有1000年的歷史。
除了地球以外,所有的行星都是以希臘和羅馬諸神的名字命名的。然而,“Earth”這個名字來自于日耳曼語,意思是“地面”。
美國宇航局的Terra衛星捕捉到堪察加半島火山噴發的羽狀物。Earth Observatory
地球的月亮
由美國宇航局的月球勘測軌道飛行器拍攝的月球照片。NASA/Lunar Reconnaissance Orbite
到目前為止,月球是地球之外人類唯一涉足的地方。
阿波羅17號宇航員站在月球表面。NASA
月球是我們夜空中最明亮、最大的天體,它通過調節我們的母星在其軸線上的擺動,導致氣候相對穩定,從而使地球成為一個更適宜居住的星球。它還引發潮汐,創造出一種引導人類數千年的節奏。
詹姆斯·歐文在Hadley-Apennine著陸點首次執行阿波羅15號月球表面出艙活動。NASA
月球很可能是幾十億年前一個火星大小的天體與地球相撞后形成的。
Apollo 11登月艙外活動期間,駛員小巴茲·奧爾德林在登月艙支架附近的月球行走。NASA
地球唯一的天然衛星被簡單地稱為“the Moon”,因為直到1610年伽利略發現圍繞木星運行的四顆衛星,人們才知道還有其他衛星存在。在拉丁語中,月亮被稱為Luna,這是所有與月亮有關的事物的主要形容詞:lunar。
從國際空間站上看到的月球穿過地球大氣層的一瞥。NASA
1992年12月,在探索木星系統的途中,伽利略號拍攝了這張月球的照片。NASA
Apollo 12第二次出艙活動期間,兩艘航天器:背景是Apollo 12登月艙,前景是Surveyor 3
科學家兼宇航員哈里森·施密特在Apollo 17執行月球漫步任務時站在美國國旗旁。NASA
Apollo 11 艙外活動期間,一名宇航員在月球土壤上的靴印的特寫照片。NASA/JSC
火星
海盜號軌道飛行器拍攝的水手號峽谷和火星圖像的拼接圖。NASA/JPL-Caltech
火星是距太陽第四顆行星,是一個塵土飛揚、寒冷、沙漠世界,大氣非常稀薄。
美國宇航局好奇號火星探測器在蓋爾隕石坑的自拍像。NASA/JPL-Caltech/MSSS
這個充滿活力的星球有四季、極地冰蓋、死火山、峽谷和天氣。
火星是太陽系中被探索得最多的天體之一,也是我們唯一派遣探測車漫游外星景觀的星球。美國宇航局的任務已經發現了大量的證據,表明火星在數十億年前是更加濕潤和溫暖的,有著更厚的大氣層。
“好奇號”火星車的桅桿照相機拍攝了火星探測器穿過沙丘時留下的車轍。JPL-Caltech/MS
火星被羅馬人以戰神的名字命名,因為它的紅色讓人聯想到血。埃及人稱它為“她的Desher”,意思是“紅色的那個”。
即使在今天,它也經常被稱為“紅色星球”,因為火星灰塵中的鐵元素會氧化或生銹,導致表面看起來是紅色的。
小行星
1993年8月28日,伽利略號在接近Ida的3分半鐘之前,拍攝了張243 Ida小行星的照片。NASA
小行星是圍繞太陽運行的巨大巖石和金屬塊。
其中一些成分較為巖石化,而另一些則較為金屬化。就像彗星一樣,它們是40多億年前太陽系形成的殘留物。
在火星和木星之間的主小行星帶內,大部分這種古老的太空碎片都可以找到。許多小行星的軌道也遠離小行星帶,而且相當多的小行星的軌道與地球軌道相交。隨著時間的推移,在木星和其他行星的引力作用下,小行星群在太陽系的不同部分聚集起來。
小行星的大小范圍從灶神星(最大的直徑為530公里)到直徑不到10米的天體。
2012年黎明號拍攝了這張原始行星灶神星的照片。NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
所有小行星的總質量加起來還不及地球的月球。
大多數小行星的形狀都是不規則的,很多類似于土豆、骨頭或保齡球瓶。人們發現許多小行星都有小的伴星。也有雙星小行星,其中兩個大小大致相同的巖石天體相互環繞,還有三顆小行星系統。小行星通常以神話人物和真人的名字命名。
谷神星(Ceres)
矮行星谷神星是在一個假彩色渲染,突出了表面材料的差異。NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS
谷神星是火星和木星之間小行星帶中最大的天體。事實上,它占小行星帶總質量的30%。
谷神星布滿了坑坑洼洼,沒有大氣,地下有大量的冰與巖石和鹽混合在一起。它還擁有一座巨大的火山,很可能曾經噴發過鹽和泥漿,以及一個有著突出的明亮的咸味沉積物的火山口——這表明這片冰冷的地下表面曾經噴發過,而且可能仍然活躍著。
2015年12月黎明號拍攝的谷神星南半球的一個區域。NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
當朱塞普·皮亞齊(Giuseppe Piazzi)在1801年發現谷神星時,他認為谷神星可能是一顆彗星,但事實證明他發現了小行星帶的第一個成員。
盡管谷神星多年來一直被歸類為小行星,但它比它的巖石鄰居要大得多,也有很大的不同,以至于科學家們在2006年將它重新歸類為矮行星。谷神星是太陽系內部唯一的矮行星(其他的都在海王星軌道之外)。
谷神星是以羅馬農業女神的名字命名的。它和“cereal”一詞來源于同一個詞源。
局黎明號宇宙飛船從13600Km外拍攝的谷神星。 NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
木星
木星的真彩色拼接圖由卡西尼上的窄角照相機在2000年12月拍攝的。NASA/JPL
木星是離太陽第五遠的行星,也是太陽系中迄今為止最大的行星,其質量是其他所有行星總和的兩倍多。
木星北極區域南部邊緣的一場動態風暴被朱諾號拍到。NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
木星的條紋和漩渦實際上是由氨和水組成的寒冷多風的云,漂浮在氫和氦的大氣中。木星標志性的大紅斑是一場比地球還大的風暴,已經肆虐了數百年。
Jupiter是以古羅馬眾神之王的名字命名的。
木星南極彩色照片由公民科學家 Gabriel Fiset 用“朱諾號”上的JunoCam儀器數據拼接的
木星的衛星木衛一
伽利略號飛船在1999年7月拍攝了這張木衛一的照片,這是人類第一次目睹它的真面目。
木星的巖石衛星木衛一是太陽系中火山活動最活躍的星球,有數百座火山,一些噴發的熔巖噴泉有幾十公里高。
木衛一的驚人活動是木星強大的引力和距離木星較遠的兩顆相鄰衛星(木衛二和木衛三)之間較小但精確定時的引力拉鋸戰的結果。
在神話中,Io是一位凡人女子,在希臘神宙斯(羅馬神話中的Jupite)和他的妻子赫拉(羅馬神話中的Juno)之間發生爭執時變成了一頭牛。
木衛一正在經歷一次火山噴發。NASA/JPL/University of Arizona
木衛二
伽利略號在20世紀90年代末拍攝冰質衛星木衛二的偽彩色照片。NASA/JPL-Caltech
在木星衛星木衛二冰冷的表面之下,或許是尋找適合生命生存的現代環境最有希望的地方。
Europa略小于地球的月球,木衛二的水冰表面被長而線性的裂縫縱橫交錯。和我們的星球一樣,歐羅巴被認為有一個鐵核,一個巖石地幔和一個咸水海洋。然而,與地球不同的是,木衛二的海洋位于一層厚約10至15英里(15至25公里)的冰層之下,深度估計為40至100英里(60至150公里)。
Europa的名字來源于希臘神話中被宙斯綁架的女人。
木衛二上年輕的撞擊坑Pwyll的增強型彩色圖像。 NASA/JPL-Caltech/University of Arizo
木星的最大衛星木衛三Ganymede
伽利略號飛船拍攝的尼克爾森溝/阿貝拉溝區域的照片。NASA/JPL/Brown University
Ganymede是太陽系中最大的衛星,也是唯一一個有自己磁場的衛星。磁場在環繞月球南北兩極的區域形成極光,極光是發光的帶電氣體帶。
Ganymede有大片明亮的山脊和溝壑,這些溝壑橫貫著古老、黑暗的地形。這些溝槽區域是月球在遙遠的過去經歷了劇烈動蕩的線索。科學家們還發現了強有力的證據,證明在蓋尼梅德山存在地下海洋。
Ganymede是以一個男孩的名字命名的,他被宙斯任命為古希臘眾神的酒保。
木衛四 Callisto
伽利略號飛船拍攝的木衛四。NASA/JPL/DLR
木衛四是太陽系中第三大的衛星,幾乎和水星一樣大。它是四大伽利略衛星的最外層。明亮的傷疤是太陽系中最嚴重的隕石坑。它被認為是一個早已死亡的星球,表面幾乎沒有任何地質活動,表面年齡約為40億年,Callisto擁有太陽系中最古老的景觀。像木衛三和木衛二一樣,木衛四也顯示出在其冰凍表面下有海洋存在的有力證據。
Callisto是希臘神話中一個被宙斯變成了熊的女人名字。
1979年3月旅行者1號拍攝的木衛四。NASA/JPL
土星
在卡西尼號墜入土星大氣層的兩天前,抓拍到了土星及其光環的最后一張照片。NASA/JPL
土星是離太陽第六遠的行星,也是太陽系第二大行星。土星由令人眼花繚亂的冰環組成,是所有行星中獨一無二的。
它不是唯一一顆有光環的行星,但沒有一顆像土星的光環那樣壯觀或復雜。和木星一樣,土星也是一個巨大的球體,主要由氫和氦組成。
土星的春分。NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
土星是人類肉眼發現的離地球最遠的行星,自古以來就為人所知。這顆行星是以羅馬農業和財富之神命名的,他也是木星之父。
土衛六泰坦
土星最大的衛星,土衛六,是太陽系中第二大的衛星——木星的木衛三只比土衛六大2%。
泰坦比地球的月亮還要大,甚至比水星還要大。
土衛六是太陽系中唯一一顆擁有云層和稠密大氣層的衛星,大氣層主要由氮氣和甲烷構成。它也是太陽系中已知的唯一一個有類似地球的液體蒸發、降雨和流動循環的地方。
Titan上充滿了液態碳氫化合物,如乙烷和甲烷。
但是在泰坦上,云、雨、河流、海洋和湖泊不是水,而是由液態碳氫化合物構成的。月球表面是冰的,在零下幾百度。大片地區覆蓋著由碳氫化合物“沙”構成的沙丘,這些“沙”已經從煙霧繚繞的朦朧大氣中沉降下來。
Titan這個名字來自于古希臘神話中天神烏剌諾斯(Ouranos)與地神該亞(Gaia)所生之六兒六女及其后代的統稱。土星的其他幾顆衛星都是巨神提坦族之一。
土衛二
在我們的太陽系中,很少有行星能像土星冰冷的海洋衛星土衛二(Enceladus)那樣引人注目。
一些星球被認為在它們冰凍的外殼下有液態水海洋,但是土衛二將它的海洋噴射到太空中,宇宙飛船可以對其進行采樣。
土衛二背光圖像,在極地區,噴泉狀的物質噴射源高聳入云。NASA/JPL
從這些樣本中,科學家們已經確定土衛二擁有生命所需的大部分化學成分,而且很可能有熱液噴口向它的海洋噴出富含礦物質的熱水。
土衛二和亞利桑那州一樣寬,也是太陽系中最白、反射能力最強的表面。月球在圍繞土星軌道運行時,會形成一個自己的光環——它的冰晶噴向環繞其軌道的空間,環繞土星形成土星的E光環。
土衛二是以希臘神話中的一個巨人命名的。也是烏剌諾斯和該亞的后代,蛇足巨人Gigantes之一。
土衛二南極的羽狀噴泉。 NASA/JPL
天王星
1986年,旅行者2號拍攝的天王星照片。NASA/JPL
天王星是太陽系中直徑第三大的第七顆行星,它非常寒冷且多風。
這顆巨大的行星被微弱的光環和二十多個小衛星環繞,當它以接近其軌道平面90度的角度旋轉時。這種獨特的傾斜使天王星看起來像是在它的一側旋轉。
天王星是藍綠色的顏色,因為大量的甲烷,它吸收紅光,但允許藍色反射回太空。大氣主要由氫和氦組成,但也包括大量的水、氨和甲烷。
天王星是第一顆借助望遠鏡發現的行星,由天文學家威廉·赫歇爾于1781年發現,盡管他最初認為它 要么是一顆彗星,要么是一顆恒星。赫歇爾試圖用他的贊助人英國國王喬治三世的名字來命名他的發現喬治姆·西多斯,但沒有成功。相反,這顆行星最終以Uranus命名,Uranus是希臘的天神,也是Kronos的父親。
這張天王星及其光環的紅外合成圖像來自凱克望遠鏡。
海王星
這張海王星的照片來自美國宇航局的旅行者2號飛船,攝于1989年。
黑暗,寒冷和超音速風的鞭策,巨大的海王星是圍繞我們的太陽第八和最遙遠的主要行星。
海王星距離太陽30多AU,肉眼是看不見的。2011年,海王星完成了自發現以來的第一個165年的軌道。
海王星離太陽太遠,在我們看來,這顆藍色大行星的正午就像黃昏一樣。我們在地球上看到的溫暖光大約是海王星上陽光的900倍。這顆行星豐富的藍色來自其大氣中的甲烷,甲烷吸收紅色波長的光,但允許藍色波長的光反射回太空。
海王星是第一顆通過數學計算找到的行星。利用烏爾班·勒維耶的預測,約翰·加勒于1846年發現了這顆行星。這顆行星是以羅馬海神的名字命名的。
冥王星
2015年7月,新視野號任務拍攝到冥王星的彩色照片。
冥王星是一個復雜而神秘的世界,有山脈、山谷、平原、火山口,顯然甚至還有冰川。
2015年7月,美國宇航局的新視野號任務拍攝了冥王星的山脈和平原。
冥王星于1930年被發現,長期以來一直被認為是太陽系的第九大行星。但是,在發現許多類似的、有趣的天體都居住在海王星之外的柯伊伯帶之后,冰冷的冥王星被重新歸類為矮行星。
冥王星是以羅馬冥神的名字命名的。
新視野號使用了增強的彩色圖像來探測冥王星表面成分和紋理的差異。
彗星
2014年11月羅塞塔號任務中的67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星。ESA/Rosetta/NAVCAM
彗星是冰冷的宇宙塵埃球:由圍繞太陽運行的塵埃、冰和冰凍氣體組成的山脈。就像小行星一樣,它們是40多億年前太陽系形成時的殘留物。
當遠離太陽時,它們就會被凍結并處于休眠狀態,它們通常有一個小鎮那么大。當彗星的軌道使它接近太陽時,它會升溫,并向一個巨大的發光的頭部噴出塵埃和氣體,這個頭部被稱為彗發,比行星還大。這些塵埃和氣體形成了一條尾巴,從太陽向外延伸了數百萬英里,嚴格來說是兩條尾巴,一條是塵埃,另一條是帶電離子。
彗星通常有長而圓的軌道。有些繞太陽公轉需要幾十年,而另一些則需要數千年。在柯伊伯帶和更遠的奧爾特云中,有數十億顆彗星繞著太陽運行。奧爾特云是環繞太陽系的彗星的球形外殼,它可能延伸到離太陽最近的恒星的一半。
彗星通常以其發現者的名字命名,要么是人,要么是宇宙飛船。
在太陽系之外
這個藝術插圖展示了我們星系的螺旋結構。NASA/JPL-Caltech/R. Hurt
我們的太陽是銀河系中至少1000億顆恒星之一,這是一個直徑約10萬光年的螺旋星系。
星系呈風車狀排列,有四個主臂,我們就住在其中之一,離中心大約三分之二的距離
我們星系中的大多數恒星被認為擁有自己的行星家族。到目前為止,已經發現了數千顆“系外行星”,還有數千顆候選行星正在等待確認。這些新發現的太陽系中有許多與我們的太陽系大不相同。
銀河系中所有的恒星都圍繞星系中心的一個超大質量黑洞運行,這個黑洞的質量估計是我們的太陽的400萬倍。幸運的是,它距離地球28000光年,是一個安全的距離。
我們的星系是宇宙中無數億個星系中的一個,每個星系都有數億到數十億顆恒星。
銀河系中心周圍的區域色彩斑斕。 NASA/JPL-Caltech
創生之柱。NASA、ESA/Hubble and the Hubble Heritage Team
超新星殘骸仙后座A。NASA/CXC/SAO
銀河系內恒星形成區RCW 108。NASA/JPL-Caltech/CXO/CfA