第三章 太阳系
1,从地心说到日心说
,天体运行论, 1543 阿利斯塔克
（ Aritarchus 公元前 310-230)
“地心说体系” 托勒玫（ Ptolemaeus,85-165）
本轮、均轮、等点
阿尔丰索国王
顺行、逆行、留、水星金星的往返摆动
布鲁诺 (Bruno,1548-1600)的无限宇宙
2,太阳系的轨道特性
?近圆性,e=(a2-b2)0.5/a
?同向性
?共面性
第 谷（ Tycho Brahe 1546-1601）的 21年
开普勒（ Kepler 1571-1630） 8′ ′!
行星运动三大规律：
1,行星在椭圆轨道上运动，太阳位于其中一
个焦点上,
2,行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相
等的面积,
3,行星公转周期的平方与轨道半长径的立方
成正比,
3,Titius-Bode 定则
an+1/an=c~1.7； an =0.4+0.3 × 2 n-2 UA
1UA=147.5 × 106km
表 3.1 波得定律与观测值比较
行星 n 观测值 计算值
水星 1 0.387 0.4
金星 2 0.723 0.7
地球 3 1.000 1.0
火星 4 1.523 1.6
（小行星） 5 2.7 2.8
木星 6 5.203 5.2
土星 7 9.52 10.0
（天王星） 8 19.2 19.6
（海王星） 9 30.2 38.8
（冥王星） 10 39.5 77.2
**（ 上表中括号内为定律提出后发现）
? 1781年, 德国天文学家赫歇尔 (Herschel)
发现天王星
1801年 11月, 谷神星丢失十年，根据 41天
移动了 3度。高斯预报 2.77 UA.
（意,皮亚齐 Piazzi）
智神、婚神、灶神
小行星带
4.太阳
光谱分析,73种元素,H,71%, He,26.5%，
O+C+N+Ne:2%;Mg,Ni,Si,S,Fe,Ca 0.14%.
光球层,厚 300km,5500oC,0.01g/ cm3.
色球层,厚 3000-5000km，日全食时呈玫瑰红色，可
达 100万度 K.
日 冕,最外层的稀薄等离子体太阳风大气层，
d=10-12g/ cm3, 100万 K,800km/s,400km/s
黑 子,直径 2000-10000km,4200oC，具极强磁场；
对气候与生态变化的影响有 11年周期,
耀 斑,在黑子群上空的亮点出现在色球层中,n秒
钟内可扩大成纤维云状物，直径 10万 km,T 1.5万 -100
万度,
恒星的结局
小于 3个太阳 ——白矮
星 ——冷却 ——黑矮星
3-10个太阳质量 —
—核炸超新星
大于 10个太阳质量 ——
内炸，超新星，中子星
（脉冲星,R<10km,V
增大），黑洞
He燃烧合成 C,O,Ne,Mg,S,Si
抛出外壳
红巨星
超新星 第二代星云
忙
忙
碌
碌
又
开
始
了
“臭蛋星云”
形成中的
臭蛋星云
5,太阳系中的行星
体积 密度 卫星 表面 主要元素
类地行星 小 大 少 固 Fe,Mg,Si,K,Ca,
Al,Ti,Ni
类木行星 大 小 多 非固 H,He,CH4,氨冰
水冰
“伽利略” 于 2003.9.21坠入木星大气
层
旅行者 2号的旅程
旅行者 2号对海王星的最后一瞥
先驱者号上的图形语言
太阳系九大行星（详见后多图）
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
旅行者 2号的发现
? 磁场，磁轴与自转
轴的夹角约为 50度；
? 海卫 1，海卫 2之外
还有 6颗卫星（呈碎
块状） 。
海卫 1 新发现的卫星
? 直径, 2720Km 直径, 50-200km
? 表面,T=37K 阴暗的碎块
? 600km高处,T=300K
极冠
甲烷冰，氮冰
XY裂缝
山脉（无环形山），物质？
冥王星
?1930年 2月 18日发现
?黄赤交角 17度
? 冥王星的表面
? 甲烷冰层覆盖
密度 2g/cm3
? 直径 14000-6000km
? 卡戎卫星
5,彗星
? 慧核，慧发,固体 C,
冰冻水,CH4,NH3等
? 慧尾 CO+,N2+,CO2+
汉朝马王堆帛书里对彗星的描绘
哈雷彗星
海尔 —波普
彗星
彗星的源？
Oort 云
6,陨石
7,撞击的效果
? 6500万年前，墨西哥尤卡坦半岛陨石坑
直径 170km的洼地，陨石直径 10-20km.
撞击的效果 -恐龙绝灭,
? 1908年 通古斯
?“苏梅克 —列维 9号”（ S-L9）彗星撞
木星 1993.3.23-3.25 1994.7.16 21个慧
核
卫星图片墨西哥尤卡坦半岛上的大陨石坑
卫星图片科学家第一次清晰看到位于墨西哥尤卡坦半岛上的大陨石坑
1993.3.25-1994.7.15慧木相撞前
哈勃空间望远镜观测到的 S-L9彗星碎块（ 21块）
S-L9彗核 C碰撞前后的木星红外图像
彗核 K与木星撞击后火球从亮到暗的变化
慧木相撞痕迹
月球上的撞击坑
流星雨
? 1833年：带来知
识启蒙的狮子座
流星雨
1966年,20世纪最眩的狮子座流星雨
1999年：呈火球状的狮子座流星雨
2002年：在英格兰观看到的狮子座流星雨
2002年：从太空观测到的狮子座流星雨
(11月 19日 )
空间观测计划
空间探测的参与者：观测天文学家，地
质学家,
仪器：
用照相望远镜搜索近地天体
电子光探测器
目标：
发现小行星使之偏离轨道
8,角动量分配异常
C=MVR=MωR2
0.135%~99.4%
9,太阳系起源假说及其发展
? Kant-Laplace星云说
18世纪 Kant,1755,自然通史和天体理论,
Laplace,1796,宇宙体系论,
无法解释角动量分配异常
? 新星云说
40年代,О,Ю.Шм и д т (前苏 )
60年代,F.Hoyle(英 )
E.Schatzman(法 )
Laplace星云假说
1,从地心说到日心说
,天体运行论, 1543 阿利斯塔克
（ Aritarchus 公元前 310-230)
“地心说体系” 托勒玫（ Ptolemaeus,85-165）
本轮、均轮、等点
阿尔丰索国王
顺行、逆行、留、水星金星的往返摆动
布鲁诺 (Bruno,1548-1600)的无限宇宙
2,太阳系的轨道特性
?近圆性,e=(a2-b2)0.5/a
?同向性
?共面性
第 谷（ Tycho Brahe 1546-1601）的 21年
开普勒（ Kepler 1571-1630） 8′ ′!
行星运动三大规律：
1,行星在椭圆轨道上运动，太阳位于其中一
个焦点上,
2,行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相
等的面积,
3,行星公转周期的平方与轨道半长径的立方
成正比,
3,Titius-Bode 定则
an+1/an=c~1.7； an =0.4+0.3 × 2 n-2 UA
1UA=147.5 × 106km
表 3.1 波得定律与观测值比较
行星 n 观测值 计算值
水星 1 0.387 0.4
金星 2 0.723 0.7
地球 3 1.000 1.0
火星 4 1.523 1.6
（小行星） 5 2.7 2.8
木星 6 5.203 5.2
土星 7 9.52 10.0
（天王星） 8 19.2 19.6
（海王星） 9 30.2 38.8
（冥王星） 10 39.5 77.2
**（ 上表中括号内为定律提出后发现）
? 1781年, 德国天文学家赫歇尔 (Herschel)
发现天王星
1801年 11月, 谷神星丢失十年，根据 41天
移动了 3度。高斯预报 2.77 UA.
（意,皮亚齐 Piazzi）
智神、婚神、灶神
小行星带
4.太阳
光谱分析,73种元素,H,71%, He,26.5%，
O+C+N+Ne:2%;Mg,Ni,Si,S,Fe,Ca 0.14%.
光球层,厚 300km,5500oC,0.01g/ cm3.
色球层,厚 3000-5000km，日全食时呈玫瑰红色，可
达 100万度 K.
日 冕,最外层的稀薄等离子体太阳风大气层，
d=10-12g/ cm3, 100万 K,800km/s,400km/s
黑 子,直径 2000-10000km,4200oC，具极强磁场；
对气候与生态变化的影响有 11年周期,
耀 斑,在黑子群上空的亮点出现在色球层中,n秒
钟内可扩大成纤维云状物，直径 10万 km,T 1.5万 -100
万度,
恒星的结局
小于 3个太阳 ——白矮
星 ——冷却 ——黑矮星
3-10个太阳质量 —
—核炸超新星
大于 10个太阳质量 ——
内炸，超新星，中子星
（脉冲星,R<10km,V
增大），黑洞
He燃烧合成 C,O,Ne,Mg,S,Si
抛出外壳
红巨星
超新星 第二代星云
忙
忙
碌
碌
又
开
始
了
“臭蛋星云”
形成中的
臭蛋星云
5,太阳系中的行星
体积 密度 卫星 表面 主要元素
类地行星 小 大 少 固 Fe,Mg,Si,K,Ca,
Al,Ti,Ni
类木行星 大 小 多 非固 H,He,CH4,氨冰
水冰
“伽利略” 于 2003.9.21坠入木星大气
层
旅行者 2号的旅程
旅行者 2号对海王星的最后一瞥
先驱者号上的图形语言
太阳系九大行星（详见后多图）
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
旅行者 2号的发现
? 磁场，磁轴与自转
轴的夹角约为 50度；
? 海卫 1，海卫 2之外
还有 6颗卫星（呈碎
块状） 。
海卫 1 新发现的卫星
? 直径, 2720Km 直径, 50-200km
? 表面,T=37K 阴暗的碎块
? 600km高处,T=300K
极冠
甲烷冰，氮冰
XY裂缝
山脉（无环形山），物质？
冥王星
?1930年 2月 18日发现
?黄赤交角 17度
? 冥王星的表面
? 甲烷冰层覆盖
密度 2g/cm3
? 直径 14000-6000km
? 卡戎卫星
5,彗星
? 慧核，慧发,固体 C,
冰冻水,CH4,NH3等
? 慧尾 CO+,N2+,CO2+
汉朝马王堆帛书里对彗星的描绘
哈雷彗星
海尔 —波普
彗星
彗星的源？
Oort 云
6,陨石
7,撞击的效果
? 6500万年前，墨西哥尤卡坦半岛陨石坑
直径 170km的洼地，陨石直径 10-20km.
撞击的效果 -恐龙绝灭,
? 1908年 通古斯
?“苏梅克 —列维 9号”（ S-L9）彗星撞
木星 1993.3.23-3.25 1994.7.16 21个慧
核
卫星图片墨西哥尤卡坦半岛上的大陨石坑
卫星图片科学家第一次清晰看到位于墨西哥尤卡坦半岛上的大陨石坑
1993.3.25-1994.7.15慧木相撞前
哈勃空间望远镜观测到的 S-L9彗星碎块（ 21块）
S-L9彗核 C碰撞前后的木星红外图像
彗核 K与木星撞击后火球从亮到暗的变化
慧木相撞痕迹
月球上的撞击坑
流星雨
? 1833年：带来知
识启蒙的狮子座
流星雨
1966年,20世纪最眩的狮子座流星雨
1999年：呈火球状的狮子座流星雨
2002年：在英格兰观看到的狮子座流星雨
2002年：从太空观测到的狮子座流星雨
(11月 19日 )
空间观测计划
空间探测的参与者：观测天文学家，地
质学家,
仪器：
用照相望远镜搜索近地天体
电子光探测器
目标：
发现小行星使之偏离轨道
8,角动量分配异常
C=MVR=MωR2
0.135%~99.4%
9,太阳系起源假说及其发展
? Kant-Laplace星云说
18世纪 Kant,1755,自然通史和天体理论,
Laplace,1796,宇宙体系论,
无法解释角动量分配异常
? 新星云说
40年代,О,Ю.Шм и д т (前苏 )
60年代,F.Hoyle(英 )
E.Schatzman(法 )
Laplace星云假说
