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探求地球奥秘
感悟人生真谛
地球的宇宙背景
3.太阳系
2.银 河 系
1.宇 宙 和 天 体
地球的宇宙背景
内
容
提
要
地球
地球的宇宙背景
地球是广袤宇宙中正在运动和演变
的一颗星体，在太阳系中以一个确定的
轨道绕太阳旋转，而太阳系又在银河系
一个旋臂的内侧绕银心运动。可以说，
宇宙是一个永不停息的运动系统，而地
球的运动与演化是这个运系统的重要组
成部分，它与太阳系和银河系乃至整个
宇宙的运动与演化有着极为密切的联系。
因此，要正确认识地球，就必须对宇宙
和天体有一定了解。
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体
? 宇宙, 是天地万物的总称，是我们周围
的物质世界
? 天体, 弥漫于宇宙空间不停运动和变化
的各种物质的统称为天体。根据各自的
特点可将宇宙天体分为恒星、行星、卫
星、流星、彗星、星云、星际物质和宇
宙射线等
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体－ 恒星
?恒星 是由炽热气体组成、能够自己发光、质量很大的球状
天体，肉眼在一天中所能看到的 6千多颗星体,99%是恒星，
如太阳
?星等 指恒星发光强度的等级，有 目视星等 （即恒星的视觉
亮度，分为六级）和 绝对星等 （即总发光量）之分
?成分 主要是氢气，其次是氦气。在摄氏 700万度以上，四个
氢原子核聚变成一个氦原子核并放出巨大能量，这就是热
核反应
?温度 从中心向表面逐渐降低，表面温度最低 2千多度，最高
可达 4万多度，太阳表面温度 6000度
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体－ 恒星的一生
?恒星一生 要经过幼年期－主序星－红巨星－超巨星－脉动变星－
超新星等演化阶段
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体－ 恒星的一生
? 主序星 是壮年期的恒星。幼年期伊始，恒星就在引力的作用下不断收缩，当中心温度
达到 700万度时，热核反应开始，所产生的热浪形成巨大的向外压力，使恒星停止收缩
并处于长期稳定状态－主序星。其亮度取决于质量。该阶段最长可达 10万亿年。太阳
处于该阶段估计可达 100亿年，现在已足有 50亿年
? 红巨星 是老年期的恒星。主序星末期，除外壳外，内部热核反应趋于停止并在引力作
用下收缩，收缩产生的热量使外壳急剧膨胀，恒星变成为一颗亮度大而温度低的红色
星球－红巨星。象太阳这样的恒星在该阶段约 10亿年
? 白矮星 是恒星晚年期热核反应停止或接近尾声而形成的一种体积小、密度极大的星体，
由于收缩所释放出的热可使其表面温度高达 1万摄氏度而白热化，它最终将逐渐冷却变
暗形成不能发光的黑矮星。如天狼星有一个白矮星伴星，直径是地球的两倍，而重量
是地球的 30万倍，火柴盒大小的一块就重 5t。
? 脉动变星 是处于崩溃边缘的老恒星，时而膨胀，时而收缩，膨胀变暗，收缩变亮。明
暗交替的时间称为光变周期
? 超新星 是恒星临终前的最后的辉煌闪亮阶段，它犹如昙花一现，经过短短几个月异常
明亮之后便悄然逝去。当内部燃烧停止并急剧坍塌性收缩，球壳就象受压的气球一样，
发生剧烈爆炸，从而发出异常明亮的光芒。爆炸解体物质化为云烟和碎片，飘散太空，
剩下的物质则坍塌为很小的中子星和黑洞
? 中子星 是一种密度比白矮星还高的超密度恒星，密度足有 10亿吨 /m3,恒星爆炸时，
内部坍塌产生的巨大压力压碎原子外壳、抵出质子和中子，质子和电子抵在一起结合
形成中子，最终形成具极强磁性的中子星，并发出无线电脉冲（能量是太阳的 100万倍）
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体－ 星云
蝎状星云 行星状星云
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体 － 行星、卫星、流星、彗星
? 行星,绕恒星转动，自己不发光，质量远小于恒星，如地球
? 卫星, 绕行星转动，并随行星绕恒星转动，质量比行星更小
? 流星, 质量就更小，也不发光。它在行星际空间运行，当接
近地球受到引力时，可以改变轨道，甚至陨落，当它进入地
球大气层后，因与大气摩擦，迅速增温至白热化而发生燃烧。
绝大多数流星在到达地面以前就已完全燃烧，只有少数可落
到地面而成为 陨星 。
? 彗星 （俗称扫帚星）是一种很小的具有特殊外表和轨道的天
体。它由彗核、彗发和彗尾三部分组成。慧核是相对集中的
疏松固体物质。彗发是慧核释放的分子和原子，成一团气体
围绕着慧核。慧尾是由电离的分子和固体小粒子组成的，这
些分子和粒子受太阳光压的作用，形成一条背向太阳的尾巴，
即慧尾。
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体 － 星际物质
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体 － 宇宙射线
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 系
现有仪器已能够观察到离地球 100光年的空间, 而没有观察
到的部分仍然是无限广大的 。 在可观察到的这部分宇宙中,
约有 1022颗恒星 。 其中数十亿到上千亿个恒星相对集中而组成
的集合体天体系统称为 星系 。 星系的形状各式各样, 根据其
外貌形态可分为漩涡星系, 椭圆星系, 棒漩涡星系和不规则
星系等, 目前已发现的星系有 10亿多个 。 如银河系就是一个
由一千多亿颗恒星和许多其它天体共同组成的星系 。 银河系
以外的星系称为河外星系 。 星系往往表现为成对或呈群的聚
集状态, 这种星系相对聚集的天体系统称为 星系群 。 如银河
系与包括大, 小麦哲伦云在内的近二十个毗邻星系组成与其
毗邻星系组成了本星系群, 本星系群直径约为 300万光年 。 比
星系群更大, 由数百个到数千个星系所组成的天体系统称为
星系团 。 如室女座星系团包含了 2700个星系, 直径达 850万光
年 。 由星系团所组成的更大的天体系统称为 超星系团, 辽阔
无边的宇宙天体共同组成的天体系统称为 总星系
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 系 形 状
椭圆星系
大
麦
哲
伦
云
室女座星系
银
河
系
仙女座星系
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 座
由于天空中的星斗密密麻麻, 难以辨别, 人们辨认恒星,
便用想象的线条把天空划分为若干区域, 并给予相应名称
（ 如我国古代所命名的, 二十八宿,,, 北斗七星, 等 ） 。
这些区域称为星座, 目前国际上把整个天空统一划分为 88个
星座 北
方
星
空
南
方
星
空
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 座 （动物命名）
大
熊
座
小
熊
座
牧
夫
座
和
猎
犬
座
长
蛇
座
天
龙
座
蛇
夫
座
和
巨
蛇
座
大
犬
座
天蝎座
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 座 （人物命名）
人
马
座 室女座 英仙座 仙女座
仙
王
座
仙
后
座
猎户座
御
夫
座
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 座 （其它命名）
天 琴 座
波 江 座
地球的宇宙背景
二、银河系
中心厚约 1万光年，余部厚约 1000光年
地球的宇宙背景
二、银 河 系 中 的 星 团
星系中 10颗以上恒星聚集在一起并具有一定
联系的恒星集团称为星团 。 星团成员多者可达
几十万颗 。 它们又可分为疏散星团和球状星团 。
? 疏散星团中恒星数量较少, 由十几颗到几百颗,
具有不规则的外形结构, 多分布在银河系的银
盘内, 直径在 6-50光年, 目前已知有疏散星团
一千多个 。 其中的恒星年龄不等, 有很多都非
常年轻 。
? 球状星团是一种规模较大的恒星集团, 由几千
颗到几十万颗恒星组成, 它们在银河系中心高
度聚集, 外形呈球状或扁球状, 直径 130-300
光年, 目前已知有 500多个 。 其中的恒星年龄
都在上百亿年
球状
星团
地球的宇宙背景
三、太阳系
? 以太阳为中心所构成的天体系统称为太阳系，
目前所知，它是由太阳和 9个大行星及其卫
星、成千上万个小行星、少数彗星以及流星
体和星际物质组成的。其中，距太阳最远的
行星是冥王星，它距太阳约为 39.5个天文单
位，若以冥王星的轨道为太阳系的边界，太
阳系的直径为 118亿公里，约合 79个天文单
位。若将彗星轨道计算在内，则太阳系的直
径可达 6-8万个天文单位，即 9-12万亿公里。
地球的宇宙背景
三、太阳系－ 太阳
太阳是太阳系中唯一的一颗恒星，与地球的平均距离为
1.5╳ 108km,光从太阳发出传播到地球需 8分 16秒；太阳的
直径为 7╳ 105km,是地球直径的 109倍；表面积是地球的
12000倍；体积为地球体积的 130万倍；质量（约
1.989╳ 1027t） 是地球的 33.3万倍，占太阳系总质量的
99.86%；平均密度是地球的 1/4；表面重力加速度是地球表
面重力加速度的 27.9倍。
太阳是一个由炽热气体构成的发光球，根据光谱分析结
果，可知太阳是由 73种元素组成的，其中以氢和氦为主，
氢占地球总质量的 71%，氦占 26.5%，氧、碳、氮、氖等气
体占 2%，镁、镍、硅、硫、铁、钙等约占 0.4%，其余 60多
种元素不足 0.1%。
地球的宇宙背景
太阳系－ 太阳的表面特征
人们直接观测到的是太阳的大气层, 它从内向外分为光球, 色球和日冕三
层 。 我们看到的太阳圆轮是太阳的光球层, 色球和日冕只有在日全食时用特
殊仪器才能观测得到 。 光球 是太阳外部很薄的一层, 厚度只有 500km,表面温
度约为 6000K,太阳的光辉基本上都是从这里发出来的, 光球表面有一些黑色
斑点, 称为太阳, 黑子, 。 黑子实际上并不是黑色, 而是因为它的温度比光
球表面温度约低 1500度左右, 在明亮光球的衬托下显得阴暗所致, 太阳黑子
活动是不均匀的, 黑子最多的年份称为太阳活动极大年, 黑子最少的年份称
为太阳活动极小年, 太阳活动极大年的周期约为 11年； 色球 是太阳的中间层,
呈玫瑰色, 厚约 2000km,气体极其稀薄, 几乎完全透明, 所发出的可见光不
及光球的千分之一, 色球的温度从里向外由四, 五千度升至数万度, 色球有
时会向外猛烈喷出高达数万到数十万公里的红色火焰, 这种火焰称为日珥,
色球的某些区域有时在短时间内会突然增亮, 这种现象称为耀斑或太阳色球
爆发, 耀斑的周期也是 11年, 一般随黑子群的增多而增多, ； 日冕 是包围在
色球层之外的一层厚约数百万公里, 很稀薄, 完全电离的气体层, 内部温度
高达 100万度, 日冕受太阳的引力较小, 它的高温可使高能带电离子以极高速
度 （ 350km/秒以上 ） 向外运动形成离子流而逃离太阳, 这种离子流称为太阳
风, 太阳活动频繁时, 太阳风的强度和速度都会变大 。 太阳黑子是太阳活动
的主要标志, 耀斑, 日珥, 太阳风等其它太阳活动几乎都与黑子的多少有关；
地球上的气候, 水文, 植物生长等也都与黑子活动周期密切相关；当黑子群
和耀斑增多时, 太阳所发出的强烈射电会扰乱地球上空的电离层, 从而使地
面无线电短波通讯受到干扰甚至短时中断 。
地球的宇宙背景
三、太阳系－ 日面和光球
地球的宇宙背景
三、太阳系－ 日冕地球的宇宙背景
三、太阳系－ 色球地球的宇宙背景
三、太阳系－ 黑子和耀斑地球的宇宙背景
三、太阳系－ 太阳内部特征
在核聚变中, 太阳要损耗一些质量而释放出大量的能量, 太阳由于核聚变所消耗的质量大约为
400万吨 /秒, 按此消耗速度, 过去 50亿年中, 仅消耗了 0.03%的质量 。 预计太阳寿命达 100亿年,
地球的宇宙背景
三、太阳系－ 九大行星
九大行星是太阳系的主要成员, 按照其与太阳
的距离, 由近到远依次是水星, 金星, 地球, 火
星, 木星, 土星, 天王星, 海王星, 冥王星；按
照它们的大小从大到小依次是木星, 土星, 天王
星, 海王星, 地球, 金星, 火星, 水星, 冥王星
的大小尚不清楚, 有人测得它的直径为 3000-
3600km,但尚未得到公认, 若这一数据得到公
认, 则冥王星就是九大行星中最小的一个 。
按照九大行星的物理化学特征可明显分为两类：
水星, 金星, 地球和火星 具有距离太阳近, 表面
温度高, 质量小, 体积小, 密度大, 自传速度慢,
卫星少等特点, 统称为 类地行星 ； 木星, 土星,
天王星, 海王星 具有距离太阳远, 表面温度低,
质量大, 体积大, 密度小自传速度快, 卫星多等
特点, 统称为 类木行星 。 冥王星的性质尚不清楚,
就质量, 半径和密度而言, 都接近类地行星 。 也
有人将包括木星和土星称为巨行星将包括天王星,
海王星, 冥王星称为远日行星 。
地球的宇宙背景
? 类地行星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
? 类地行星比较
三、太阳系－
地球的宇宙背景
? 类木行星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
水星的直径 4800km,平均密度 5.4g/cm3 。 公转
周期 88地球天, 自转周期 59地球天, 一昼夜为
176地球天, 也就是说：, 水星的一天等于两
年,,, 水星的两天约等于一地球年, 。 水星
距太阳最近, 白天表面温度可达 500° C,夜晚
则降到－ 170 ° C,昼夜温差逾 7 00 ° C。 据推
断它具有直径约 3600km的金属内核 。
1975.3.16美国, 水手 10号, 空间探测器飞抵距
水星 320km高空, 拍下了数千张水星照片, 可
见水星表面充满玄武质熔岩, 熔岩流无任何变
形, 说明水星曾有过岩浆活动, 但并未伴随有
构造运动 。 同时, 水星布满了大大小小的环形
山, 平原和盆地 。
水星的具有磁场, 磁场强度为地球的 1%,磁轴
与自转轴重合, 有人推断其磁场成因是其液态
的铁质内核在自转中发生运动而形成 。 但不好
解释的是：水星的自传速度慢, 其流体内核的
运动强度必然较小, 难以引发如此程度的磁场；
直径如此之大的内核如果真是由液态铁组成,
其内热一定很高, 理应引起构造活动, 可水星
上并无构造活动的明显证据 。
三、太阳系－水星地球的宇宙背景
? 金星是除太阳和月亮以外最亮的星, 故有 太白
星 或 太白金星 之称 。 公转周期 225地球天, 自转
周期 243地球天, 自转与公转方向相反, 一昼夜
为 117地球天, 即, 金星的一年大约只有两
天, 。 当其运行到太阳西侧时就是人们所说的
启明星, 而运行到太阳东侧时就是 长庚星 或昏
星 。
? 体积, 质量, 密度与地球相近 。 故很可能有与
地球类似的铁质内核, 且内核中至少有一部分
是熔融状态 。 但却无磁场, 这可能是因为其自
传速度太慢, 不足以引起液态内核的明显运动 。
? 1961年以来, 前苏联先后向其发射了 14颗行星
探测器, 证明金星表面被一层以 CO2（ 97%） 为
主要成分的大气层所包围, 气压达 90个大气压,
大气中有一层又热又浓又厚的硫酸雨滴和硫酸
雾云层； CO2大气层形成了全球性的, 大温室效
应, 使表面温度高达 500° C。
? 金星表面覆盖着破碎的玄武岩块, 岩块直径可
达 20cm,某些岩块的钾含量较高 （ 可能是花岗
质岩石 ） 。 说明金星上发生过岩浆分异作用 。
三、太阳系－金星地球的宇宙背景
火星荧荧如火, 亮暗不均且位置多变, 因而充
满了神秘与不解, 故我国古代称其为, 荧惑星, ；
20世纪中叶, 关于火星生命的传说更增添了其神秘
色彩, 也引起了人们的关注 。 1962年以来, 前苏联
和美国相继发射了 15个火星探测器 。 1971.11.13，
美国, 水手 9号, 成为第一颗人造火星卫星, 随后,
美, 苏先后有 3艘宇宙飞船登上火星, 从而揭开了
火星神秘面纱, 红色是因为火星表面覆盖着 富含氧
化铁 的卵石和沙尘；亮区是火星 大陆 和 沙漠, 暗区
是, 海, 和, 湾, ；极地白斑是由 CO2干冰和少量
水冰所组成的 极冠, 随着季节变化, 极冠发生周期
性扩张和收缩 。
三, 太 阳 系 － 火 星
火星直径 6787km,为地球的 53.2%；质量 6.24× 1026g,是地
球的 10.75%；密度 3.96g/cm3,比地球略小, 成分与地球相似；
公转周期 686.98地球天, 自转周期 24小时 37分 （ 地球为 23小时 56
分 ）, 火星有四季, 每季约 172地球天；火星有大气, 密度为地
球的 1%,成分主要是 CO2 ；火星也有一个内核, 应为固态, 否
则, 火星应该出现磁场 。
地球的宇宙背景
? 火星表面特征
三、太阳系－ 地球的宇宙背景
三、太阳系－火星上的奥林匹斯火山
地球的宇宙背景
– 火星表面侵蚀作用
三、太阳系－ 火星地球的宇宙背景
– 火星演化历史
三、太阳系－ 火星地球的宇宙背景
? 木星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
– 土星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
? 天王星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
? 海王星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
第一颗小行星 ―― 谷神星 发现于 19世纪的第一个晚上, 即
1801年元旦之夜 。 到目前为止, 在宇航照片上发现的有 20多
万颗, 已编号 2000多颗, 它们的总质量只有 2.4╳ 1021g,约为
地球质量的万分之四, 它们的形状多半是不规则的, 直径大
的可达 760km,小行星均有各自确定的轨道, 并都在自转着,
偶尔还有相互碰撞的机会, 使破碎的块体偏离原来的轨道 。
? 小行星的公转轨道特点
– 99.8%的小行星位于火星和木星的轨道之间
– 轨道偏心率平均为 0.24,比行星平均值大的多,
最大可达 0.83
– 轨道平面与黄道面平均夹角 9.5°, 也比大行星大,
最大甚至超过 52°
三,太 阳 系 － 小 行 星
地球的宇宙背景
彗星绕太阳公转的轨道偏心率很大, 所以有
时离太阳很近, 有时很远, 望远镜中看到的只
是一个云雾状小斑, 中间明亮, 边缘模糊 。 一
般认为, 彗星是由冰物质组成的, 当它接近太
阳时, 彗核中的冰物质升华而成气体, 形成云
雾状彗发, 彗发中的气体和微尘, 被太阳风推
斥而在背向太阳的一面形成一条很长的彗尾,
当彗星远离太阳时, 彗尾逐渐缩短直至消失 。
目前发现的彗星有 1600多颗, 著名的哈雷彗星,
绕太阳运行一周的时间是 76年
三、太 阳 系 － 彗 星
地球的宇宙背景
流星体是太阳系中行星际间的尘粒和固体小块, 或是小行星与类地行
星碰撞后形成的碎块, 沿同一轨道绕太阳运行的大群流星称为流星群,
闯入地球大气中的流星体与大气摩擦生热发光的现象称为流星现象, 未
燃尽而降落到地面的流星体就称为陨星或陨石 。 根据成分可大致将陨石
可分为三类：
? 铁陨石, 一般含 Fe80%以上, 含 Ni5%以上, 密度为 7.5-8.0g/cm3。 目前
世界上的第三大铁陨石落在了我国新疆查河县境内, 体积为 3.5m3,重
达 30t。 铁陨石占陨石总质量的 6%左右 。
? 石陨石, 也称陨石 。 1976年 3月在我国吉林降落的陨石雨是历史上已知
最大规模的一次, 属石陨石, 它主要由氧化硅, 氧化镁, 氧化铁组成,
含少量 Fe和 Ni元素 。 石陨石占陨石总量的 92%,大部分陨石是由一种地
球上没有发现的球粒状体组成的, 称之为球粒陨石 。 少数球粒陨石含碳
高达 2.4%,称其为碳质球粒陨石 。 球粒陨石的年龄与地球相似, 约为 45
亿年, 化学成分与太阳的不挥发元素成分比例相一致, 密度一般在 2.2-
3.8g/cm3之间 。
? 石铁陨石, 也称陨铁石 。 其化学成分中铁镍矿物和硅酸盐等矿物各占
一半, 这类陨石约占陨石总量的 2%,密度为 5.5-6.03.8g/cm3。
此外, 在一些陨石中还发现了水, 钻石和多种有机物 （ 其中包括几十
种氨基酸 ） 等 。
三、太 阳 系 － 流星和陨星地球的宇宙背景
? 公转轨道的特点
同向性：行星围绕太阳的公转方向和太阳的自转方向一致,
都是自西向东旋转 。
近圆性：行星轨道多为扁率不大的椭圆形, 椭圆的偏心率一
般都在 0.1以下, 只有水星和冥王星稍大, 分别达到 0.21和 0.25
共面性：地球绕太阳公转的轨道面称为黄道面, 各大行星的
轨道面与黄道面的夹角都很小, 只有水星和冥王星的稍大一
些, 夹角最大的冥王星也不过 17° 。
? 自转方向的特点
九大行星中除金星和天王星之外, 其余 7个行星都是正向
自转的, 也就是说, 它们的自转方向和公转方向是一致的,
均为逆时针转动 。 金星的自转方向与公转方向相反；天王星
的自转轴几乎与公转轴垂直 。 在卫星中, 已知 7颗卫星 （ 包括
月亮 ） 的自转周期与其绕行星的转动周期相等, 这种自转称
为同步自转 。
三、太 阳 系 －行星的特点
地球的宇宙背景
?角动量分配异常 C = m v r = m ω r2
目前普遍认为, 太阳系的行星是从太阳中分离出来的, 它们有着同一
起源, 也就是说, 它们原来处于一个星系系统中, 那么, 行星和太阳的角
动量就应该与质量关系一致, 但事实是, 仅占太阳系总质量 0.135%的行星
及其卫星的角动量之和却占太阳系总角动量的 99.4%。 而质量占 99.865%的
太阳的角动量却只占太阳系总角动量的 0.6%。 对于任何关于太阳系起源的
理论或假说来说, 说明太阳系角动量分配异常的原因都是一个难题 。
? 行星距离分布规律
行星的轨道半径符合规律 an＋ 1/ an ＝ C ≈ 1.7 或 an ＝ 0.4＋ 0.3× 2n－ 1
也就是说, 每个行星的轨道半径与它相邻更靠近太阳的行星轨道半径之
比是一个常数, 该定律称为丢斯－波得定律
三、太 阳 系 －行星的特点
行 星 水 金 地 火 小行 木 土 天 海 冥
序次 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
观测值 0.387 0.732 1.00 1.523 2.700 5.203 9.52 19.2 30.2 39.5
计算值 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10.0 19.6 38.8 77.2
绿色表示定律提出时尚未发现的行星。 1781年，天王星的发现证实了定律，导致找寻 n＝ 5行星
地球的宇宙背景
据戴文赛总结的太阳系起源假说就有 40多种 。
? 17世纪, 牛顿就论述过天体形成问题：假定宇宙空间中存在着均匀
分布的粒子, 那么, 凭借万有引力, 就可形成一个一个的大团块,
这些巨大团块相互之间距离很大, 于是就形成了太阳系和众恒星 。
遗憾的是他断言上帝直接用他的手做出了这样的安排 。
? 1755德国古典 哲学家康德 于年发表了, 自然通史和天体理论,, 认
为太阳系和所有恒星是由一团弥漫的小微粒通过万有引力聚集而成 。
星云中较大质点吸引较小质点而逐步形成团块, 团块在不断吸引其
它微粒, 同时又和其它团块碰撞, 碰撞中有的结合起来, 有的碰散
开来, 最终聚集成更大的团块, 弥漫物质的中心集结为巨大的中心
天体－－太阳, 由于斥力, 外面的物质便斜着落向太阳, 一部分落
在太阳上使太阳自转起来, 一部分则绕太阳转动, 形成一个扁平的
星云, 星云和中心天体超同一方向转动, 星云内也逐步形成物质集
结中心, 便形成了行星和卫星 。
? 1796年, 法国 数学家拉普拉斯 发表了, 宇宙体系论,, 认为太阳原
是一团极为稀薄的炽热的气态星云物质, 体积很大, 并缓慢自转着,
由于辐射逐渐冷却收缩, 由于角动量守恒使其转速加快, 离心力加
大而使星云变扁, 并在不断收缩加速过程中分离出一个一个的环,
然后由这些环中物质凝聚成行星和卫星, 行星开始很热, 后来冷却
收缩成固态物质
三、太 阳 系 －起 源 假 说 （星云说）地球的宇宙背景
1946年, 前苏联天文学家施密特在, 地球起源科
学说, 中提出了, 俘获说,,原本就有一个旋转
的太阳, 它在运行中穿过一个暗星云时俘获了一
部分星云物质, 并使其围绕太阳旋转, 云团逐渐
集中在轨道平面上形成一个巨大的扁平体, 这些
冷的物质不断相互碰撞, 吸引, 聚集, 最终汇集
形成了行星和卫星, 由于太阳的光压作用, 轻的
气态物质离太阳远, 尘埃物质离太阳近, 因此有
了类地行星和类木行星之分 。
1977年, 我国南京大学天文学家戴文赛纵览各假
说之后提出了, 尘层吸积说,,太阳系的前身是
一个气体和尘埃组成的原始星云, 它是更大星际
云团中的一个, 漩涡,, 所以一开始就自转, 角
动量很大, 原始云团因自身吸引而收缩, 转速加
快, 星云渐扁, 当赤道离心力等于引力时, 赤道
带上的物质停止向中心收缩, 其它部分继续收缩
形成一个边厚心薄的星云团, 继而中心密度较大
的部分收缩形成太阳；云团其它部分物质先局部
形成星胎, 然后继续吸附其它物质形成星子, 最
后汇集形成行星和卫星 。
源假说 （俘获说和吸积说）
俘获说 吸积说
地球的宇宙背景
20世纪初, 天文学家
斯里费尔观测仙女座
大星云时发现所观测
分析的 15个星系中的
13个正以每秒数十万
米速度离我们远去 。
1929年, 哈勃提出宇
宙正在膨胀 。
三、太阳系－起源假说
（宇宙大爆炸说）
地球的宇宙背景
1927年, 比利时天文学家勒梅特曾设想 150亿年前, 宇
宙的全部物质都异常紧密地集中在一个, 原始原子, 中,
温度约为 1032k,原始原子在维持及其短暂平衡后发生大
爆炸, 而迅速膨胀, 爆炸后 1秒钟, 温度降到 1010k,离
子间迅速分开并随着温度降低聚合成各类原子, 约在爆
炸后 50-100万年, 首先由电子和质子合成氢原子, 接着
是氦原子大量生成, 进而再从轻到重形成其它元素原子 。大爆炸后 100万年到 20亿年逐步形成了天体星系, 当温
度降至 4万 k时, 形成了恒星 。 太阳是爆炸后 100亿年才
形成的 。
1964年, 彭兹亚斯和威尔逊发现的 3k微波背景辐射和现
在测得的最老星系的 100多亿年年龄及不同天体约 20%
的氦丰度 （ 太阳在 150亿年中不可能造出这么多 ） 等都
成为上述设想的证据 。
三、太阳系－起源假说
（宇宙大爆炸说）
地球的宇宙背景
探求地球奥秘
感悟人生真谛
地球的宇宙背景
3.太阳系
2.银 河 系
1.宇 宙 和 天 体
地球的宇宙背景
内
容
提
要
地球
地球的宇宙背景
地球是广袤宇宙中正在运动和演变
的一颗星体，在太阳系中以一个确定的
轨道绕太阳旋转，而太阳系又在银河系
一个旋臂的内侧绕银心运动。可以说，
宇宙是一个永不停息的运动系统，而地
球的运动与演化是这个运系统的重要组
成部分，它与太阳系和银河系乃至整个
宇宙的运动与演化有着极为密切的联系。
因此，要正确认识地球，就必须对宇宙
和天体有一定了解。
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体
? 宇宙, 是天地万物的总称，是我们周围
的物质世界
? 天体, 弥漫于宇宙空间不停运动和变化
的各种物质的统称为天体。根据各自的
特点可将宇宙天体分为恒星、行星、卫
星、流星、彗星、星云、星际物质和宇
宙射线等
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体－ 恒星
?恒星 是由炽热气体组成、能够自己发光、质量很大的球状
天体，肉眼在一天中所能看到的 6千多颗星体,99%是恒星，
如太阳
?星等 指恒星发光强度的等级，有 目视星等 （即恒星的视觉
亮度，分为六级）和 绝对星等 （即总发光量）之分
?成分 主要是氢气，其次是氦气。在摄氏 700万度以上，四个
氢原子核聚变成一个氦原子核并放出巨大能量，这就是热
核反应
?温度 从中心向表面逐渐降低，表面温度最低 2千多度，最高
可达 4万多度，太阳表面温度 6000度
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体－ 恒星的一生
?恒星一生 要经过幼年期－主序星－红巨星－超巨星－脉动变星－
超新星等演化阶段
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体－ 恒星的一生
? 主序星 是壮年期的恒星。幼年期伊始，恒星就在引力的作用下不断收缩，当中心温度
达到 700万度时，热核反应开始，所产生的热浪形成巨大的向外压力，使恒星停止收缩
并处于长期稳定状态－主序星。其亮度取决于质量。该阶段最长可达 10万亿年。太阳
处于该阶段估计可达 100亿年，现在已足有 50亿年
? 红巨星 是老年期的恒星。主序星末期，除外壳外，内部热核反应趋于停止并在引力作
用下收缩，收缩产生的热量使外壳急剧膨胀，恒星变成为一颗亮度大而温度低的红色
星球－红巨星。象太阳这样的恒星在该阶段约 10亿年
? 白矮星 是恒星晚年期热核反应停止或接近尾声而形成的一种体积小、密度极大的星体，
由于收缩所释放出的热可使其表面温度高达 1万摄氏度而白热化，它最终将逐渐冷却变
暗形成不能发光的黑矮星。如天狼星有一个白矮星伴星，直径是地球的两倍，而重量
是地球的 30万倍，火柴盒大小的一块就重 5t。
? 脉动变星 是处于崩溃边缘的老恒星，时而膨胀，时而收缩，膨胀变暗，收缩变亮。明
暗交替的时间称为光变周期
? 超新星 是恒星临终前的最后的辉煌闪亮阶段，它犹如昙花一现，经过短短几个月异常
明亮之后便悄然逝去。当内部燃烧停止并急剧坍塌性收缩，球壳就象受压的气球一样，
发生剧烈爆炸，从而发出异常明亮的光芒。爆炸解体物质化为云烟和碎片，飘散太空，
剩下的物质则坍塌为很小的中子星和黑洞
? 中子星 是一种密度比白矮星还高的超密度恒星，密度足有 10亿吨 /m3,恒星爆炸时，
内部坍塌产生的巨大压力压碎原子外壳、抵出质子和中子，质子和电子抵在一起结合
形成中子，最终形成具极强磁性的中子星，并发出无线电脉冲（能量是太阳的 100万倍）
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体－ 星云
蝎状星云 行星状星云
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体 － 行星、卫星、流星、彗星
? 行星,绕恒星转动，自己不发光，质量远小于恒星，如地球
? 卫星, 绕行星转动，并随行星绕恒星转动，质量比行星更小
? 流星, 质量就更小，也不发光。它在行星际空间运行，当接
近地球受到引力时，可以改变轨道，甚至陨落，当它进入地
球大气层后，因与大气摩擦，迅速增温至白热化而发生燃烧。
绝大多数流星在到达地面以前就已完全燃烧，只有少数可落
到地面而成为 陨星 。
? 彗星 （俗称扫帚星）是一种很小的具有特殊外表和轨道的天
体。它由彗核、彗发和彗尾三部分组成。慧核是相对集中的
疏松固体物质。彗发是慧核释放的分子和原子，成一团气体
围绕着慧核。慧尾是由电离的分子和固体小粒子组成的，这
些分子和粒子受太阳光压的作用，形成一条背向太阳的尾巴，
即慧尾。
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体 － 星际物质
地球的宇宙背景
一,宇宙和天体 － 宇宙射线
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 系
现有仪器已能够观察到离地球 100光年的空间, 而没有观察
到的部分仍然是无限广大的 。 在可观察到的这部分宇宙中,
约有 1022颗恒星 。 其中数十亿到上千亿个恒星相对集中而组成
的集合体天体系统称为 星系 。 星系的形状各式各样, 根据其
外貌形态可分为漩涡星系, 椭圆星系, 棒漩涡星系和不规则
星系等, 目前已发现的星系有 10亿多个 。 如银河系就是一个
由一千多亿颗恒星和许多其它天体共同组成的星系 。 银河系
以外的星系称为河外星系 。 星系往往表现为成对或呈群的聚
集状态, 这种星系相对聚集的天体系统称为 星系群 。 如银河
系与包括大, 小麦哲伦云在内的近二十个毗邻星系组成与其
毗邻星系组成了本星系群, 本星系群直径约为 300万光年 。 比
星系群更大, 由数百个到数千个星系所组成的天体系统称为
星系团 。 如室女座星系团包含了 2700个星系, 直径达 850万光
年 。 由星系团所组成的更大的天体系统称为 超星系团, 辽阔
无边的宇宙天体共同组成的天体系统称为 总星系
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 系 形 状
椭圆星系
大
麦
哲
伦
云
室女座星系
银
河
系
仙女座星系
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 座
由于天空中的星斗密密麻麻, 难以辨别, 人们辨认恒星,
便用想象的线条把天空划分为若干区域, 并给予相应名称
（ 如我国古代所命名的, 二十八宿,,, 北斗七星, 等 ） 。
这些区域称为星座, 目前国际上把整个天空统一划分为 88个
星座 北
方
星
空
南
方
星
空
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 座 （动物命名）
大
熊
座
小
熊
座
牧
夫
座
和
猎
犬
座
长
蛇
座
天
龙
座
蛇
夫
座
和
巨
蛇
座
大
犬
座
天蝎座
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 座 （人物命名）
人
马
座 室女座 英仙座 仙女座
仙
王
座
仙
后
座
猎户座
御
夫
座
地球的宇宙背景
一,宇 宙 和 天 体 － 星 座 （其它命名）
天 琴 座
波 江 座
地球的宇宙背景
二、银河系
中心厚约 1万光年，余部厚约 1000光年
地球的宇宙背景
二、银 河 系 中 的 星 团
星系中 10颗以上恒星聚集在一起并具有一定
联系的恒星集团称为星团 。 星团成员多者可达
几十万颗 。 它们又可分为疏散星团和球状星团 。
? 疏散星团中恒星数量较少, 由十几颗到几百颗,
具有不规则的外形结构, 多分布在银河系的银
盘内, 直径在 6-50光年, 目前已知有疏散星团
一千多个 。 其中的恒星年龄不等, 有很多都非
常年轻 。
? 球状星团是一种规模较大的恒星集团, 由几千
颗到几十万颗恒星组成, 它们在银河系中心高
度聚集, 外形呈球状或扁球状, 直径 130-300
光年, 目前已知有 500多个 。 其中的恒星年龄
都在上百亿年
球状
星团
地球的宇宙背景
三、太阳系
? 以太阳为中心所构成的天体系统称为太阳系，
目前所知，它是由太阳和 9个大行星及其卫
星、成千上万个小行星、少数彗星以及流星
体和星际物质组成的。其中，距太阳最远的
行星是冥王星，它距太阳约为 39.5个天文单
位，若以冥王星的轨道为太阳系的边界，太
阳系的直径为 118亿公里，约合 79个天文单
位。若将彗星轨道计算在内，则太阳系的直
径可达 6-8万个天文单位，即 9-12万亿公里。
地球的宇宙背景
三、太阳系－ 太阳
太阳是太阳系中唯一的一颗恒星，与地球的平均距离为
1.5╳ 108km,光从太阳发出传播到地球需 8分 16秒；太阳的
直径为 7╳ 105km,是地球直径的 109倍；表面积是地球的
12000倍；体积为地球体积的 130万倍；质量（约
1.989╳ 1027t） 是地球的 33.3万倍，占太阳系总质量的
99.86%；平均密度是地球的 1/4；表面重力加速度是地球表
面重力加速度的 27.9倍。
太阳是一个由炽热气体构成的发光球，根据光谱分析结
果，可知太阳是由 73种元素组成的，其中以氢和氦为主，
氢占地球总质量的 71%，氦占 26.5%，氧、碳、氮、氖等气
体占 2%，镁、镍、硅、硫、铁、钙等约占 0.4%，其余 60多
种元素不足 0.1%。
地球的宇宙背景
太阳系－ 太阳的表面特征
人们直接观测到的是太阳的大气层, 它从内向外分为光球, 色球和日冕三
层 。 我们看到的太阳圆轮是太阳的光球层, 色球和日冕只有在日全食时用特
殊仪器才能观测得到 。 光球 是太阳外部很薄的一层, 厚度只有 500km,表面温
度约为 6000K,太阳的光辉基本上都是从这里发出来的, 光球表面有一些黑色
斑点, 称为太阳, 黑子, 。 黑子实际上并不是黑色, 而是因为它的温度比光
球表面温度约低 1500度左右, 在明亮光球的衬托下显得阴暗所致, 太阳黑子
活动是不均匀的, 黑子最多的年份称为太阳活动极大年, 黑子最少的年份称
为太阳活动极小年, 太阳活动极大年的周期约为 11年； 色球 是太阳的中间层,
呈玫瑰色, 厚约 2000km,气体极其稀薄, 几乎完全透明, 所发出的可见光不
及光球的千分之一, 色球的温度从里向外由四, 五千度升至数万度, 色球有
时会向外猛烈喷出高达数万到数十万公里的红色火焰, 这种火焰称为日珥,
色球的某些区域有时在短时间内会突然增亮, 这种现象称为耀斑或太阳色球
爆发, 耀斑的周期也是 11年, 一般随黑子群的增多而增多, ； 日冕 是包围在
色球层之外的一层厚约数百万公里, 很稀薄, 完全电离的气体层, 内部温度
高达 100万度, 日冕受太阳的引力较小, 它的高温可使高能带电离子以极高速
度 （ 350km/秒以上 ） 向外运动形成离子流而逃离太阳, 这种离子流称为太阳
风, 太阳活动频繁时, 太阳风的强度和速度都会变大 。 太阳黑子是太阳活动
的主要标志, 耀斑, 日珥, 太阳风等其它太阳活动几乎都与黑子的多少有关；
地球上的气候, 水文, 植物生长等也都与黑子活动周期密切相关；当黑子群
和耀斑增多时, 太阳所发出的强烈射电会扰乱地球上空的电离层, 从而使地
面无线电短波通讯受到干扰甚至短时中断 。
地球的宇宙背景
三、太阳系－ 日面和光球
地球的宇宙背景
三、太阳系－ 日冕地球的宇宙背景
三、太阳系－ 色球地球的宇宙背景
三、太阳系－ 黑子和耀斑地球的宇宙背景
三、太阳系－ 太阳内部特征
在核聚变中, 太阳要损耗一些质量而释放出大量的能量, 太阳由于核聚变所消耗的质量大约为
400万吨 /秒, 按此消耗速度, 过去 50亿年中, 仅消耗了 0.03%的质量 。 预计太阳寿命达 100亿年,
地球的宇宙背景
三、太阳系－ 九大行星
九大行星是太阳系的主要成员, 按照其与太阳
的距离, 由近到远依次是水星, 金星, 地球, 火
星, 木星, 土星, 天王星, 海王星, 冥王星；按
照它们的大小从大到小依次是木星, 土星, 天王
星, 海王星, 地球, 金星, 火星, 水星, 冥王星
的大小尚不清楚, 有人测得它的直径为 3000-
3600km,但尚未得到公认, 若这一数据得到公
认, 则冥王星就是九大行星中最小的一个 。
按照九大行星的物理化学特征可明显分为两类：
水星, 金星, 地球和火星 具有距离太阳近, 表面
温度高, 质量小, 体积小, 密度大, 自传速度慢,
卫星少等特点, 统称为 类地行星 ； 木星, 土星,
天王星, 海王星 具有距离太阳远, 表面温度低,
质量大, 体积大, 密度小自传速度快, 卫星多等
特点, 统称为 类木行星 。 冥王星的性质尚不清楚,
就质量, 半径和密度而言, 都接近类地行星 。 也
有人将包括木星和土星称为巨行星将包括天王星,
海王星, 冥王星称为远日行星 。
地球的宇宙背景
? 类地行星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
? 类地行星比较
三、太阳系－
地球的宇宙背景
? 类木行星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
水星的直径 4800km,平均密度 5.4g/cm3 。 公转
周期 88地球天, 自转周期 59地球天, 一昼夜为
176地球天, 也就是说：, 水星的一天等于两
年,,, 水星的两天约等于一地球年, 。 水星
距太阳最近, 白天表面温度可达 500° C,夜晚
则降到－ 170 ° C,昼夜温差逾 7 00 ° C。 据推
断它具有直径约 3600km的金属内核 。
1975.3.16美国, 水手 10号, 空间探测器飞抵距
水星 320km高空, 拍下了数千张水星照片, 可
见水星表面充满玄武质熔岩, 熔岩流无任何变
形, 说明水星曾有过岩浆活动, 但并未伴随有
构造运动 。 同时, 水星布满了大大小小的环形
山, 平原和盆地 。
水星的具有磁场, 磁场强度为地球的 1%,磁轴
与自转轴重合, 有人推断其磁场成因是其液态
的铁质内核在自转中发生运动而形成 。 但不好
解释的是：水星的自传速度慢, 其流体内核的
运动强度必然较小, 难以引发如此程度的磁场；
直径如此之大的内核如果真是由液态铁组成,
其内热一定很高, 理应引起构造活动, 可水星
上并无构造活动的明显证据 。
三、太阳系－水星地球的宇宙背景
? 金星是除太阳和月亮以外最亮的星, 故有 太白
星 或 太白金星 之称 。 公转周期 225地球天, 自转
周期 243地球天, 自转与公转方向相反, 一昼夜
为 117地球天, 即, 金星的一年大约只有两
天, 。 当其运行到太阳西侧时就是人们所说的
启明星, 而运行到太阳东侧时就是 长庚星 或昏
星 。
? 体积, 质量, 密度与地球相近 。 故很可能有与
地球类似的铁质内核, 且内核中至少有一部分
是熔融状态 。 但却无磁场, 这可能是因为其自
传速度太慢, 不足以引起液态内核的明显运动 。
? 1961年以来, 前苏联先后向其发射了 14颗行星
探测器, 证明金星表面被一层以 CO2（ 97%） 为
主要成分的大气层所包围, 气压达 90个大气压,
大气中有一层又热又浓又厚的硫酸雨滴和硫酸
雾云层； CO2大气层形成了全球性的, 大温室效
应, 使表面温度高达 500° C。
? 金星表面覆盖着破碎的玄武岩块, 岩块直径可
达 20cm,某些岩块的钾含量较高 （ 可能是花岗
质岩石 ） 。 说明金星上发生过岩浆分异作用 。
三、太阳系－金星地球的宇宙背景
火星荧荧如火, 亮暗不均且位置多变, 因而充
满了神秘与不解, 故我国古代称其为, 荧惑星, ；
20世纪中叶, 关于火星生命的传说更增添了其神秘
色彩, 也引起了人们的关注 。 1962年以来, 前苏联
和美国相继发射了 15个火星探测器 。 1971.11.13，
美国, 水手 9号, 成为第一颗人造火星卫星, 随后,
美, 苏先后有 3艘宇宙飞船登上火星, 从而揭开了
火星神秘面纱, 红色是因为火星表面覆盖着 富含氧
化铁 的卵石和沙尘；亮区是火星 大陆 和 沙漠, 暗区
是, 海, 和, 湾, ；极地白斑是由 CO2干冰和少量
水冰所组成的 极冠, 随着季节变化, 极冠发生周期
性扩张和收缩 。
三, 太 阳 系 － 火 星
火星直径 6787km,为地球的 53.2%；质量 6.24× 1026g,是地
球的 10.75%；密度 3.96g/cm3,比地球略小, 成分与地球相似；
公转周期 686.98地球天, 自转周期 24小时 37分 （ 地球为 23小时 56
分 ）, 火星有四季, 每季约 172地球天；火星有大气, 密度为地
球的 1%,成分主要是 CO2 ；火星也有一个内核, 应为固态, 否
则, 火星应该出现磁场 。
地球的宇宙背景
? 火星表面特征
三、太阳系－ 地球的宇宙背景
三、太阳系－火星上的奥林匹斯火山
地球的宇宙背景
– 火星表面侵蚀作用
三、太阳系－ 火星地球的宇宙背景
– 火星演化历史
三、太阳系－ 火星地球的宇宙背景
? 木星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
– 土星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
? 天王星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
? 海王星
三、太阳系－
地球的宇宙背景
第一颗小行星 ―― 谷神星 发现于 19世纪的第一个晚上, 即
1801年元旦之夜 。 到目前为止, 在宇航照片上发现的有 20多
万颗, 已编号 2000多颗, 它们的总质量只有 2.4╳ 1021g,约为
地球质量的万分之四, 它们的形状多半是不规则的, 直径大
的可达 760km,小行星均有各自确定的轨道, 并都在自转着,
偶尔还有相互碰撞的机会, 使破碎的块体偏离原来的轨道 。
? 小行星的公转轨道特点
– 99.8%的小行星位于火星和木星的轨道之间
– 轨道偏心率平均为 0.24,比行星平均值大的多,
最大可达 0.83
– 轨道平面与黄道面平均夹角 9.5°, 也比大行星大,
最大甚至超过 52°
三,太 阳 系 － 小 行 星
地球的宇宙背景
彗星绕太阳公转的轨道偏心率很大, 所以有
时离太阳很近, 有时很远, 望远镜中看到的只
是一个云雾状小斑, 中间明亮, 边缘模糊 。 一
般认为, 彗星是由冰物质组成的, 当它接近太
阳时, 彗核中的冰物质升华而成气体, 形成云
雾状彗发, 彗发中的气体和微尘, 被太阳风推
斥而在背向太阳的一面形成一条很长的彗尾,
当彗星远离太阳时, 彗尾逐渐缩短直至消失 。
目前发现的彗星有 1600多颗, 著名的哈雷彗星,
绕太阳运行一周的时间是 76年
三、太 阳 系 － 彗 星
地球的宇宙背景
流星体是太阳系中行星际间的尘粒和固体小块, 或是小行星与类地行
星碰撞后形成的碎块, 沿同一轨道绕太阳运行的大群流星称为流星群,
闯入地球大气中的流星体与大气摩擦生热发光的现象称为流星现象, 未
燃尽而降落到地面的流星体就称为陨星或陨石 。 根据成分可大致将陨石
可分为三类：
? 铁陨石, 一般含 Fe80%以上, 含 Ni5%以上, 密度为 7.5-8.0g/cm3。 目前
世界上的第三大铁陨石落在了我国新疆查河县境内, 体积为 3.5m3,重
达 30t。 铁陨石占陨石总质量的 6%左右 。
? 石陨石, 也称陨石 。 1976年 3月在我国吉林降落的陨石雨是历史上已知
最大规模的一次, 属石陨石, 它主要由氧化硅, 氧化镁, 氧化铁组成,
含少量 Fe和 Ni元素 。 石陨石占陨石总量的 92%,大部分陨石是由一种地
球上没有发现的球粒状体组成的, 称之为球粒陨石 。 少数球粒陨石含碳
高达 2.4%,称其为碳质球粒陨石 。 球粒陨石的年龄与地球相似, 约为 45
亿年, 化学成分与太阳的不挥发元素成分比例相一致, 密度一般在 2.2-
3.8g/cm3之间 。
? 石铁陨石, 也称陨铁石 。 其化学成分中铁镍矿物和硅酸盐等矿物各占
一半, 这类陨石约占陨石总量的 2%,密度为 5.5-6.03.8g/cm3。
此外, 在一些陨石中还发现了水, 钻石和多种有机物 （ 其中包括几十
种氨基酸 ） 等 。
三、太 阳 系 － 流星和陨星地球的宇宙背景
? 公转轨道的特点
同向性：行星围绕太阳的公转方向和太阳的自转方向一致,
都是自西向东旋转 。
近圆性：行星轨道多为扁率不大的椭圆形, 椭圆的偏心率一
般都在 0.1以下, 只有水星和冥王星稍大, 分别达到 0.21和 0.25
共面性：地球绕太阳公转的轨道面称为黄道面, 各大行星的
轨道面与黄道面的夹角都很小, 只有水星和冥王星的稍大一
些, 夹角最大的冥王星也不过 17° 。
? 自转方向的特点
九大行星中除金星和天王星之外, 其余 7个行星都是正向
自转的, 也就是说, 它们的自转方向和公转方向是一致的,
均为逆时针转动 。 金星的自转方向与公转方向相反；天王星
的自转轴几乎与公转轴垂直 。 在卫星中, 已知 7颗卫星 （ 包括
月亮 ） 的自转周期与其绕行星的转动周期相等, 这种自转称
为同步自转 。
三、太 阳 系 －行星的特点
地球的宇宙背景
?角动量分配异常 C = m v r = m ω r2
目前普遍认为, 太阳系的行星是从太阳中分离出来的, 它们有着同一
起源, 也就是说, 它们原来处于一个星系系统中, 那么, 行星和太阳的角
动量就应该与质量关系一致, 但事实是, 仅占太阳系总质量 0.135%的行星
及其卫星的角动量之和却占太阳系总角动量的 99.4%。 而质量占 99.865%的
太阳的角动量却只占太阳系总角动量的 0.6%。 对于任何关于太阳系起源的
理论或假说来说, 说明太阳系角动量分配异常的原因都是一个难题 。
? 行星距离分布规律
行星的轨道半径符合规律 an＋ 1/ an ＝ C ≈ 1.7 或 an ＝ 0.4＋ 0.3× 2n－ 1
也就是说, 每个行星的轨道半径与它相邻更靠近太阳的行星轨道半径之
比是一个常数, 该定律称为丢斯－波得定律
三、太 阳 系 －行星的特点
行 星 水 金 地 火 小行 木 土 天 海 冥
序次 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
观测值 0.387 0.732 1.00 1.523 2.700 5.203 9.52 19.2 30.2 39.5
计算值 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10.0 19.6 38.8 77.2
绿色表示定律提出时尚未发现的行星。 1781年，天王星的发现证实了定律，导致找寻 n＝ 5行星
地球的宇宙背景
据戴文赛总结的太阳系起源假说就有 40多种 。
? 17世纪, 牛顿就论述过天体形成问题：假定宇宙空间中存在着均匀
分布的粒子, 那么, 凭借万有引力, 就可形成一个一个的大团块,
这些巨大团块相互之间距离很大, 于是就形成了太阳系和众恒星 。
遗憾的是他断言上帝直接用他的手做出了这样的安排 。
? 1755德国古典 哲学家康德 于年发表了, 自然通史和天体理论,, 认
为太阳系和所有恒星是由一团弥漫的小微粒通过万有引力聚集而成 。
星云中较大质点吸引较小质点而逐步形成团块, 团块在不断吸引其
它微粒, 同时又和其它团块碰撞, 碰撞中有的结合起来, 有的碰散
开来, 最终聚集成更大的团块, 弥漫物质的中心集结为巨大的中心
天体－－太阳, 由于斥力, 外面的物质便斜着落向太阳, 一部分落
在太阳上使太阳自转起来, 一部分则绕太阳转动, 形成一个扁平的
星云, 星云和中心天体超同一方向转动, 星云内也逐步形成物质集
结中心, 便形成了行星和卫星 。
? 1796年, 法国 数学家拉普拉斯 发表了, 宇宙体系论,, 认为太阳原
是一团极为稀薄的炽热的气态星云物质, 体积很大, 并缓慢自转着,
由于辐射逐渐冷却收缩, 由于角动量守恒使其转速加快, 离心力加
大而使星云变扁, 并在不断收缩加速过程中分离出一个一个的环,
然后由这些环中物质凝聚成行星和卫星, 行星开始很热, 后来冷却
收缩成固态物质
三、太 阳 系 －起 源 假 说 （星云说）地球的宇宙背景
1946年, 前苏联天文学家施密特在, 地球起源科
学说, 中提出了, 俘获说,,原本就有一个旋转
的太阳, 它在运行中穿过一个暗星云时俘获了一
部分星云物质, 并使其围绕太阳旋转, 云团逐渐
集中在轨道平面上形成一个巨大的扁平体, 这些
冷的物质不断相互碰撞, 吸引, 聚集, 最终汇集
形成了行星和卫星, 由于太阳的光压作用, 轻的
气态物质离太阳远, 尘埃物质离太阳近, 因此有
了类地行星和类木行星之分 。
1977年, 我国南京大学天文学家戴文赛纵览各假
说之后提出了, 尘层吸积说,,太阳系的前身是
一个气体和尘埃组成的原始星云, 它是更大星际
云团中的一个, 漩涡,, 所以一开始就自转, 角
动量很大, 原始云团因自身吸引而收缩, 转速加
快, 星云渐扁, 当赤道离心力等于引力时, 赤道
带上的物质停止向中心收缩, 其它部分继续收缩
形成一个边厚心薄的星云团, 继而中心密度较大
的部分收缩形成太阳；云团其它部分物质先局部
形成星胎, 然后继续吸附其它物质形成星子, 最
后汇集形成行星和卫星 。
源假说 （俘获说和吸积说）
俘获说 吸积说
地球的宇宙背景
20世纪初, 天文学家
斯里费尔观测仙女座
大星云时发现所观测
分析的 15个星系中的
13个正以每秒数十万
米速度离我们远去 。
1929年, 哈勃提出宇
宙正在膨胀 。
三、太阳系－起源假说
（宇宙大爆炸说）
地球的宇宙背景
1927年, 比利时天文学家勒梅特曾设想 150亿年前, 宇
宙的全部物质都异常紧密地集中在一个, 原始原子, 中,
温度约为 1032k,原始原子在维持及其短暂平衡后发生大
爆炸, 而迅速膨胀, 爆炸后 1秒钟, 温度降到 1010k,离
子间迅速分开并随着温度降低聚合成各类原子, 约在爆
炸后 50-100万年, 首先由电子和质子合成氢原子, 接着
是氦原子大量生成, 进而再从轻到重形成其它元素原子 。大爆炸后 100万年到 20亿年逐步形成了天体星系, 当温
度降至 4万 k时, 形成了恒星 。 太阳是爆炸后 100亿年才
形成的 。
1964年, 彭兹亚斯和威尔逊发现的 3k微波背景辐射和现
在测得的最老星系的 100多亿年年龄及不同天体约 20%
的氦丰度 （ 太阳在 150亿年中不可能造出这么多 ） 等都
成为上述设想的证据 。
三、太阳系－起源假说
（宇宙大爆炸说）
地球的宇宙背景
