​作者：SHAO科學傳播團隊（中國科學院上海天文台）

　　11月4日，在NASA“旅行者2号”探測器飛出太陽系一年之後，《自然·天文學》雜志公開了5項研究論文，發布“旅行者2号”進入星際空間的首批測量數據。從1977年發射升空，到2018年飛出太陽系，這段路“旅行者2号”整整走了41年。

　　如果說地球是人類的搖籃，那麼太陽系就是人類的家園。那麼，我們所知的太陽系究竟有多大？

　　到底誰是宇宙中心？

　　2013年4月11日太陽的紫外波段圖像（圖片來源：NASA SDO）

　　​人類依靠肉眼隻能看到幾千顆星星，它們幾乎都是“一動不動”的恒星。不過，有幾顆星星位置經常發生變化，在其中穿梭，它們就是行星。以古希臘為代表的西方文明把地球及日月行星聯系在一起構成一個完整的系統，漸漸地，由集大成者托勒密發展出了“地心說”。“地心說”統治了1200年，直到16世紀，波蘭天文學家哥白尼發表《天體運行論》，“日心說”登上曆史舞台，太陽取代了地球，成為了宇宙的中心。這時候才有了“太陽系”這個概念。

　　“小雪球”越滾越大，于是行星産生了

　　太陽系形成（圖片來源：Bill Saxton%NSF%AUI%NRAO）

　　​現在理論認為，早期恒星質量巨大，很快會以超新星爆炸的形式結束自己的生命，向周圍抛出大量物質，成為太陽系的原材料。大約50億年前，在距離銀河系中心2.7萬光年的獵戶旋臂上，密度較大的原始星雲在引力作用下坍塌收縮。當密度大到一定程度，原始星雲瓦解成多個小星雲，它們還會進一步收縮，核心的壓力和密度越來越大、溫度越來越高，外圍的溫度則不斷下降。當核心溫度升高到1000萬開時，核聚變反應突然開始了，太陽就此誕生。在太陽外圍，許多細小的氣體塵埃同樣也在引力的作用下凝聚成團，像雪球一樣越滾越大，最終形成行星。

　　彗星的“尾巴”啥時候會出現？ 太陽系是個龐大的家族，有許多形形色色的天體。

　　太陽系天體（來源：Tracher Created Resources）

　　​1、太陽。整個太陽系99.9%的質量都集中在太陽身上，它所控制的範圍至少有1光年。

　　2、八大行星——水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，它們可以被分成固态行星和氣态行星。

　　太陽系行星（中英文）（圖片來源：網絡）

　　​3、衛星。大部分行星擁有衛星，總數達到了205個。

　　4、矮行星。冥王星、谷神星、阋神星、妊神星、鳥神星等被認定為矮行星。

　　5、小行星。在火星與木星的軌道之間，有着一條“小行星帶”，那裡分布着幾十萬顆小行星，絕大多數都是直徑隻有幾十米至幾百米。

　　6、柯伊伯天體。在海王星以外一片廣袤的空間裡，也分布着許多小行星，它們被稱為“柯伊伯天體”。

　　7、彗星。太陽系擁有為數衆多的彗星，它們分布範圍極廣，個頭很小，隻有接近太陽時才會“長”出彗尾。

　　假如制作一個縮小10億倍的太陽系模型……

　　​假如制作一個縮小10億倍的太陽系模型，太陽和行星的距離和大小會是這樣：

　　​從這些數據中可以發現，行星與行星之間有着巨大的空間，幾乎什麼都沒有，并不像我們教科書上畫得那樣擁擠。太陽系最遙遠的神秘的奧爾特雲在1:10億的太陽系模型中是一個半徑為150公裡的球面，足以蓋住整個長三角；而離我們最近的恒星比鄰星，遠在4萬公裡之外！

　　說來說去，對于人類而言，還是地球最好! 水星沒有大氣，表面布滿了撞擊坑，與月球非常相似。水星的密度與地球很接近，但質量隻有地球的6.6%，因此推測其内核質量可能占據總質量的2/3甚至更多，相比之下地球内核隻占1/3。水星距離太陽最近，白天地表溫度可以達到420℃；到了晚上，由于沒有大氣的保暖，溫度又會跌落到-170℃。

　　金星繞太陽轉一圈需要225天，而自轉周期更是長達243天。金星表面有着濃密的大氣，壓強可以達到地球的90倍以上，相當于900米深的海底。大氣中多達97%是二氧化碳，剩下的是二氧化硫和水，因此表面被酸霧、酸雨籠罩着。大量的溫室氣體導緻其表面溫度達到470多攝氏度，連晚上的溫度也能達到450℃，這讓它一舉摘得太陽系最熱行星桂冠！

　　相比水星和金星，地球氣候宜人，生機盎然，海水面積占表面71%。大氣層和磁場保護生命免受宇宙高能射線和帶電粒子的危害。

　　火星或許是除地球以外對生命最友好的星球了。不過它的環境其實也很惡劣。火星的大氣濃度隻有地球的1%，大部分是二氧化碳，氧氣隻有0.15%，水汽隻有0.3%。火星沒有一個全球性的磁場，因此無法抵擋太陽風的侵襲。大概三四十億年前火星上曾經有過全球性的海洋，但由于種種原因，這些水最終被蒸發。

　　古今火星對比（圖片來源：NASA）

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　　火星視運動軌迹（圖片來源：APOD；攝影：Tun__ Tezel）

　　​木星是太陽系最大的行星，其質量是其它七大行星總和的2.5倍。木星由70%氫和25%氦組成，其他較重的元素可能主要存在于一個我們目前尚不了解的岩核中。根據“朱諾”号探測器最新研究，木星大氣至少深3000千米，是地球的100倍。木星上著名的大紅斑了是個巨大的氣旋，至少可以容納1個地球。

　　木星（圖片來源：NASA）

　　​土星也是一個氣态行星，成分與木星接近。它是八大行星中唯一一個密度比水還要小的行星。它的标志性特征是一個漂亮的光環，由無數冰粒和石塊組成。

　　天王星的體積比海王星大，質量卻比海王星小，它還是大氣溫度最低的行星，隻有-224℃。由于低溫造成大氣結構與木星、土星不同，因此也有人稱呼它為冰巨星。

　　海王星的大氣中除了氫和氦，還有甲烷和氨氣，因此呈現藍色。30年前“旅行者”2号離開後還沒有探測器到達過，因此我們對它還缺乏很深的了解。

　　“探索天文”系列課是什麼？ 它是由中國科學院上海天文台佘山科普教育基地出品的一套公益性天文課程。以天文學中大衆關注度最高、最有趣的話題為主題，讓專業的一線天文科研人員和科普專家從複雜的知識點中選取最有代表性的内容，分别從天文望遠鏡、月球、太陽系、星系動物園、黑洞、星座這六個方面，多角度地、趣味性和知識性兼有地介紹天文學中的知識和研究方法等。

　　講師簡介： 施韡，網名水兄，中國天文學會信息化工作委員會委員、上海市天文學會副秘書長、上海天文館（上海科技館分館）建設指揮部展示教育主管、《十萬個為什麼》（第六版）天文分冊編委、上海科技館天文探秘叢書《天問I》編委、知名天文科普自媒體人，創辦天文科普公衆号“天文茶餐廳”。喜馬拉雅FM上精品課程《天文原來是這樣》主播，節目入選“新知榜2018年度知識付費分類排行榜科技榜TOP10”。

　　（未完待續）

　　下期預告：星系

　　往期傳送門：

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