? ?　各位同學(xué)，大家好，我是來自中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心的研究員，劉勇。我分享的是關(guān)于太陽系的那些事。

　　在太陽系，有很多很有趣、很好玩，也有很多值得同學(xué)們跟我們一起去探索去研究的事。

　　首先來看這張?zhí)栂档膱D，最里邊是太陽，繞著太陽轉(zhuǎn)的從里到外的有水星、金星、地球、火星，然后再往外是木星、土星、天王星和海王星。

　　除了這八個(gè)比較大個(gè)頭的叫行星之外，還有一些小個(gè)頭的，比方說在火星和木星之間有小行星帶。

　　在海王星以外，還有一個(gè)柯伊伯帶，這些都是由小天體組成的。

　　思想晚餐??

　　已完成：10%?//////////

　　為什么行星繞著太陽轉(zhuǎn)？

　　我們先來看看太陽，大家有沒有想過一個(gè)問題，為什么大家都繞著太陽轉(zhuǎn)？為什么太陽系這些行星不繞著地球轉(zhuǎn)或者不繞著木星轉(zhuǎn)呢？

　　有同學(xué)說，如果繞著地球轉(zhuǎn)，就叫地球系而不叫太陽系了。

　　太陽是一顆會(huì)發(fā)光的恒星，很多同學(xué)可能都知道恒星是會(huì)自己發(fā)光的。

　　那么現(xiàn)在我的問題來了，為什么大家都繞著恒星轉(zhuǎn)？為什么太陽它就是一顆恒星？太陽系不可以有第二顆恒星嗎？

　　劉慈欣的《三體》小說里講過了在它們那個(gè)星系里，有三個(gè)恒星相互之間繞著，誰也搞不清楚是誰繞著誰轉(zhuǎn)。

　　為什么在太陽系中大家都很整齊地繞著太陽轉(zhuǎn)？

　　關(guān)于第一個(gè)問題，我給大家的回答是因?yàn)樘栕銐蛑兀啾容^而言，太陽是整個(gè)太陽系里面最重的天體。

　　因?yàn)樘栔?，所以它的引力就特別大，是它拽著別人、主導(dǎo)著別人，其余的行星都繞著它轉(zhuǎn)。

　　同學(xué)們?nèi)绻恍?，可以在班上找一個(gè)個(gè)頭特別大的同學(xué)，然后拉著他一起轉(zhuǎn)，最后你會(huì)發(fā)現(xiàn)是你繞著他轉(zhuǎn)而不是他繞著你轉(zhuǎn)。

　　這就是為什么大家都繞著太陽轉(zhuǎn)。

　　還有一個(gè)問題，為什么恒星自己會(huì)發(fā)光呢？

　　我以前聽過一個(gè)說法，有人懷疑太陽上是不是在燒煤？

　　太陽那么大個(gè)火球那得用多少煤??？

　　而且太陽存在到現(xiàn)在已經(jīng)有幾十億年了，所以有人就做過計(jì)算，說這得燒好多好多噸的煤。

　　后來發(fā)現(xiàn)太陽上，如果是在燒煤的話，太陽上的煤早就已經(jīng)燒光了，那么太陽的熱和光從哪里來？

　　這里我給大家介紹一點(diǎn)，這個(gè)叫熱核反應(yīng)。

　　說起熱核反應(yīng)、原子、分子，可能同學(xué)們都會(huì)覺得有點(diǎn)陌生。

　　其實(shí)就是組成物質(zhì)的基本的元素叫原子，通常我們說的化學(xué)反應(yīng)，比方說煤的燃燒它是化學(xué)反應(yīng)。

　　只是原子和原子之間發(fā)生反應(yīng)，原子核是不動(dòng)的。

　　熱核反應(yīng)是原子核也會(huì)發(fā)生變化，兩個(gè)小個(gè)頭的原子核擠在一起變成一個(gè)大個(gè)頭原子核，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生能量。

　　這就是太陽上能量的來源，這個(gè)產(chǎn)生的能量效率非常高，只需要一點(diǎn)點(diǎn)，可能就頂?shù)蒙蠋讎嵜旱牧俊?/span>

　　所以，太陽到目前為止還一直在發(fā)出光和熱，它上面的熱核反應(yīng)還沒有停止。

　　我們也不用擔(dān)心，太陽會(huì)馬上消失，太陽的能量馬上會(huì)枯竭，這都不會(huì)的。

　　我們地球上人類也用同樣的方法制作出了氫彈，氫彈的爆炸瞬間能產(chǎn)生出巨大的能量。

　　也有同學(xué)問，我們能不能用這個(gè)能量來發(fā)電？

　　咱們就用熱核反應(yīng)，利用氫彈能量。

　　發(fā)電，我們需要很好地控制它。

　　氫彈是所有的能量在一瞬間產(chǎn)生，這個(gè)時(shí)候的能量是不可控的，而我們需要可控的就是讓它慢慢地一點(diǎn)一點(diǎn)地把能量發(fā)出來。

　　我們要停下來的時(shí)候，還可以讓它停下來，這就是可控?zé)岷朔磻?yīng)。

　　人類的科學(xué)家們，現(xiàn)在還在繼續(xù)研究，也許有一天我們就能夠?qū)崿F(xiàn)熱核反應(yīng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)地球上有取之不竭、用之不盡的能量。

　　但是到目前為止，我們還沒能做到，我們只能更好地利用太陽能。

　　我經(jīng)常說，太陽像一個(gè)油炸冰淇淋。

　　大家都知道太陽的能量是來自于太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)，但是太陽表面就是我們看到的那一個(gè)太陽的表面。

　　科學(xué)術(shù)語叫光球?qū)印?/span>

　　光球?qū)拥臏囟仁嵌嗌伲?/span>

　　光球?qū)拥臏囟却蟾攀?000度已經(jīng)很高了，大家說這個(gè)怎么會(huì)是油炸冰淇淋？

　　大家不要擔(dān)心，再往外太陽周圍的大氣有幾十萬度到一百萬度。

　　科學(xué)家把這一層叫日冕，同學(xué)們?nèi)绻信d趣看到日食的照片，就會(huì)看到很清晰的日冕。

　　日冕的溫度是幾十萬度甚至到幾百萬度，所以太陽就像一個(gè)冰塊放在熱油里一樣，因此叫油炸冰淇淋。

　　為什么會(huì)這樣？

　　太陽的能源來自于太陽內(nèi)部，為什么會(huì)形成這樣一個(gè)油炸冰淇淋的結(jié)構(gòu)？

　　到目前為止，科學(xué)家也沒有一個(gè)完整的答案。

　　思想晚餐??

　　已完成：40%?//////////

　　太陽系中的小兄弟

　　講完太陽，我們?cè)倩剡^頭來看太陽系。

　　太陽系除了太陽以外，還有這些小兄弟。

　　如果我們把太陽系看作一個(gè)班的話，這個(gè)班上有太陽就是老師，坐在最前排的有四位同學(xué)，水星、金星、地球、火星。

　　坐在后排的是四個(gè)大個(gè)子同學(xué)，木星、土星、天王星、海王星。

　　我們后排的四個(gè)大個(gè)子同學(xué)有個(gè)專有名詞叫類木行星。

　　類木行星跟前面的四個(gè)小個(gè)同學(xué)有很明顯的區(qū)別，這四個(gè)同學(xué)個(gè)頭都特別大。

　　即使個(gè)頭最小的天王星、海王星 ，它們個(gè)頭實(shí)際上差不多都有60多個(gè)地球那么大，而其中最大個(gè)頭的就是木星。

　　木星有1300個(gè)地球那么大，同學(xué)們總覺得這個(gè)數(shù)字不好記，我告訴大家一個(gè)方法。

　　如果把木星放在這里的話，要摞10個(gè)地球才跟這個(gè)木星差不多高。

　　木星跟太陽相比，木星雖然有1000個(gè)地球那么大，但木星跟太陽相比木星還是比太陽要小的多。

　　我們要在這邊摞10個(gè)木星才跟一個(gè)太陽差不多高，所以我想這樣大家可能都記住了。

　　雖然木星有1000多個(gè)地球那么大，但是木星有點(diǎn)虛胖，它只有300多個(gè)地球那么重。

　　大家可以想像一下，木星的體積是1300個(gè)地球，但它的重量只有300個(gè)地球那么大，所以它有點(diǎn)虛胖，它的密度不如地球。

　　我們這里看的是木星和地球的比較，木星還有一些很好玩的特性，比方說木星叫氣態(tài)行星。

　　而后面這幾個(gè)大個(gè)子，除了個(gè)子大以外，它們都是氣態(tài)的。

　　它的所謂氣態(tài)行星跟地球相比，地球有個(gè)巖石表面，咱們都站在這個(gè)巖石表面上。

　　我們都生活在地球上，這個(gè)巖石表面叫地殼，但是木星周圍的外層是一團(tuán)厚厚的大氣。

　　有些人可能就會(huì)問，我知道地球有大氣層，但是地球?yàn)槭裁床唤袣鈶B(tài)行星？

　　第一是地球大氣層非常的薄相比地球的半徑有6400公里，地球大氣層也就只有100公里，基本上是小于10%，小于十分之一的木星的大氣。

　　木星周圍的氣態(tài)成分接近木星半徑的三分之一到四分之一。

　　從這個(gè)圖上還可以看出來木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，像一個(gè)雞蛋，它外面有一層蛋殼是大氣。

　　往里，有液態(tài)的液氫，相當(dāng)于雞蛋的雞蛋清。

　　再往里，木星還有一個(gè)內(nèi)核，我們現(xiàn)在猜測可能有鐵，有這樣一些東西在里頭。

　　但是到底是什么？科學(xué)家現(xiàn)在也無法知道。

　　所以，關(guān)于木星還有很多很有趣的謎，而其中有一個(gè)謎就是這個(gè)大紅斑。

　　木星這個(gè)大紅斑存在已經(jīng)有數(shù)百年之久了。

　　地球上的風(fēng)暴就是臺(tái)風(fēng)，臺(tái)風(fēng)持續(xù)的時(shí)間，通常也就是一個(gè)星期左右。

　　很少聽說過一個(gè)臺(tái)風(fēng)持續(xù)兩三個(gè)星期或者超過一個(gè)月的。

　　木星上的風(fēng)暴已經(jīng)持續(xù)了幾百年的時(shí)間了，自從發(fā)現(xiàn)時(shí)候它有時(shí)會(huì)變淡一點(diǎn)兒，有時(shí)候會(huì)加深一點(diǎn)兒，它會(huì)有這種變化，但是一直就在那里，而且在同一個(gè)位置。

　　為什么？到目前為止也還是個(gè)謎，也等著同學(xué)們?nèi)ヌ剿鳌?/span>

　　木星因?yàn)閭€(gè)兒大，所以它周圍有些小兄弟。

　　比方說這是木星最早發(fā)現(xiàn)的叫伽利略衛(wèi)星，靠它最近的是伊奧，紅紅的。

　　它上面有火山，而且還時(shí)不時(shí)會(huì)爆發(fā)。

　　再往外一顆叫歐羅巴，歐羅巴的名字，聽起來有點(diǎn)像歐洲人名字，但是歐羅巴里面含有大量的水。

　　我們把地球的含水量和木衛(wèi)二的含水量對(duì)比，可以看到地球的個(gè)頭比木衛(wèi)二要大很多，但是它們的含水量是差不多的。

　　在木衛(wèi)二厚厚的冰層下面有很大片的地下湖，有科學(xué)家懷疑就在木衛(wèi)二的湖泊里，有可能存在著生命的跡象到底有沒有，現(xiàn)在還是個(gè)謎。

　　這也等著我們?nèi)ヌ剿鳌?/span>

　　其他的氣態(tài)行星都是這樣的，有氣態(tài)、個(gè)頭大這樣兩個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)然它們周圍還有一些衛(wèi)星土星有環(huán)。

　　天王星它的最大的特點(diǎn)是它躺著轉(zhuǎn)，它的自轉(zhuǎn)軸是平行于這個(gè)黃道面，其他的都是垂直或者接近于垂直這個(gè)黃道面。

　　所以我們說天王星應(yīng)該是躺著轉(zhuǎn)的。

　　思想晚餐??

　　已完成：90%?//////////

　　類地行星

　　我接下來就給大家講類地行星，因?yàn)樯嬖?，通常還是希望有一個(gè)像地球表面那樣的硬殼，即固態(tài)的表面，還要有有液態(tài)水的存在。

　　這就意味著要處在宜居帶里頭，所謂宜居帶就是在這個(gè)星系里的溫度，正好能夠存在液態(tài)水。

　　比方說0到100度，正好在液態(tài)水能夠存在的范圍，這個(gè)時(shí)候就最容易誕生生命。

　　我們首先來看水星，水星是個(gè)頭最小又靠太陽最近的，就像班里坐在前排的小朋友。

　　實(shí)際它還有個(gè)特點(diǎn)，因?yàn)樗刻柦?，所以它幾乎被太陽鎖定住了。

　　這里鎖定住的意思，就是說它的自轉(zhuǎn)非常慢，水星自轉(zhuǎn)一圈需要很長時(shí)間，水星的一個(gè)白天和一個(gè)晚上加起來是180多天，

　　這就造成了水星上一面長期照著太陽，而另外一面長期照不到太陽，形成了兩種極端的溫度。

　　一個(gè)是特別的熱，另外一面特別冷。

　　熱的那面400多度，冷的那面可以達(dá)到零下200多度，水星因?yàn)榭拷?，本來?yīng)該是個(gè)非常熱的星球，結(jié)果因?yàn)榱硗庖幻骈L期照不到太陽，所以溫度非常低。

　　這就造成了水星上，不可能有生命的存在，在這么惡劣的環(huán)境中，我們?cè)賮砜唇鹦恰?/span>

　　金星意味著是天空中最亮的那顆星星，同學(xué)們可能有時(shí)候看課外書或者看到有些書上講說最亮的星星是天狼星。

　　我告訴大家那是錯(cuò)的，那是一個(gè)翻譯錯(cuò)誤。

　　有的老師直接翻譯說The brightest star is 天狼星，這里star應(yīng)該是恒星，翻譯成最亮的恒星，那是天狼星沒有錯(cuò)。

　　我們?cè)诘厍蛏峡吹阶盍恋男切墙^對(duì)是金星，而且金星是只在早晨和黃昏的時(shí)候才出來，很容易觀測。

　　金星有一個(gè)特點(diǎn)就是它表面非常熱，為什么呢？

　　因?yàn)榻鹦侵車泻窈竦拇髿?，像蓋了一層厚厚的被子，所以表面非常熱。

　　也因?yàn)橹車拇髿獾拿芏确浅８撸泻芨叩拇髿鈮?，所以金星更像一個(gè)超級(jí)大的高壓鍋。

　　在這么惡劣的環(huán)境下，高等級(jí)生命是很難存在的，但是最近有科學(xué)家說在金星的大氣中發(fā)現(xiàn)有種化學(xué)物質(zhì)叫磷化氫。（注：該說法已被否認(rèn)）

　　我們不能排除金星上有生命的可能，但是我們更希望找到像地球上的動(dòng)物、植物那樣大型的高等級(jí)的生命。

　　我們最早是希望火星上有生命。

　　我看過很多的科幻小說講過火星人占領(lǐng)地球、火星人進(jìn)攻地球、火星人跟地球發(fā)生了戰(zhàn)爭，甚至有科學(xué)家看到火星的南北兩極都有冰蓋，這個(gè)跟地球的環(huán)境非常像。

　　然后再看到火星還有一些道道就類似運(yùn)河，推測火星人修了運(yùn)河就把南北兩極冰蓋的水引到赤道地區(qū)，供那里的人們飲用。

　　等我們真正到達(dá)火星就發(fā)現(xiàn)火星其實(shí)跟沙漠是一樣的是一片荒漠，沒有任何生命的跡象，而且火星上非常冷，平均溫度是零下60度。

　　這是我們看到所謂的宜居帶三兄弟，從里到外，金星很熱，地球溫度剛好合適。

　　火星又特別冷，自轉(zhuǎn)一圈需要的花費(fèi)的時(shí)間跟地球差不多，大概是25個(gè)小時(shí)，因?yàn)榛鹦堑拇髿夥浅Ｏ”?，所以火星晚上的溫度非常低，可以達(dá)到零下60度。

　　火星的南北兩極甚至可以達(dá)到零下100多度，在火星這樣的環(huán)境，現(xiàn)在我們懷疑有可能有生命存在。

　　但是也是那種非常簡單、非常原始的生命，就像細(xì)菌、病毒一樣的，不會(huì)是像我們?nèi)祟愡@種高等級(jí)的生命，也不會(huì)有火星人。

　　那么火星為什么會(huì)變成這樣？

　　火星在億萬年前可能有水，像地球一樣是一顆藍(lán)色的星球。

　　火星為什么會(huì)失去了水？火星的大氣又是怎么演化變成現(xiàn)在這樣的？

　　地球會(huì)不會(huì)未來也變成像火星一樣，這些就是我們要探索火星的目的。

　　除了火星以外，我們還有小行星帶還有柯伊伯帶。

　　大家看這個(gè)小行星帶，小行星帶其實(shí)很有意思。

　　我覺得小行星帶它就是一些碎石，如果我們把地球看成巖石星球的話，那小行星帶就是一些比地球這樣的星球要小的天體，甚至有些小得多，比方說幾十公里甚至有幾公里，甚至只有幾百米。

　　這樣的一些小的天體的存在當(dāng)然也有個(gè)頭大的，有一些個(gè)頭甚至比冥王星還要大，這就導(dǎo)致當(dāng)年冥王星因?yàn)閭€(gè)頭太小被踢出局了。

　　因?yàn)樾⌒行菐П４媪怂谔栂担瑒倓傂纬芍醯囊恍┬畔ⅲ?/span>所以現(xiàn)在也是一個(gè)研究的熱點(diǎn)就像柯伊伯帶一樣。

　　就是在太陽系的形成過程中，很多碎石小的星子都聚合，形成了今天的太陽還有八大行星，但是還有一些沒用上。

　　沒有機(jī)會(huì)給它們聚在一塊兒，尤其是在柯伊伯帶的小天體，它們還保存了當(dāng)初太陽系形成最初的化學(xué)成份，當(dāng)初形成的最初的形態(tài)。

　　所以我們要尋找太陽系的起源，尋找地球的起源。

　　我們經(jīng)常讀一首詩：“江畔何人初見月，江月何年初照人。”

　　這首詩說的無非就是地球、月亮還有人類的起源，我們要解答千百年來古人的這些疑問，只在地球上尋找是不夠的。

　　我們還要去更遠(yuǎn)的地方去探索，說到更遠(yuǎn)的地方，前一段時(shí)間有報(bào)道，我們已經(jīng)有一艘飛船飛出了太陽系。

　　我來告訴大家不是這樣的，還沒有飛出太陽系，它也就飛到了離地球大概100個(gè)天文單位的地方。

　　事實(shí)上這個(gè)邊界是太陽風(fēng)的邊界，是太陽發(fā)出的蒸汽。

　　我們就把它叫蒸汽好了就只是飛出太陽風(fēng)的邊界，而在這之外太陽系的范疇，天文學(xué)家的定義是只要繞著太陽轉(zhuǎn)的地方都叫太陽系。

　　還有一個(gè)離地球幾萬，甚至接近十萬個(gè)天文單位的地方叫奧爾特云。

　　而奧爾特云也匯聚著很多小的星體，這也是太陽系的一部分，這艘飛船要飛出奧爾特云還需要幾萬年的時(shí)間。

　　所以我們現(xiàn)在還活著的人類都看不到，我們還需要技術(shù)的進(jìn)步才可能去奧爾特云去探索。

　　宇宙很廣大，我們所生活的太陽系只不過是銀河系中的諸多星系中的一個(gè)。

　　我們現(xiàn)在探索的范圍也就僅僅是太陽系中的一部分，當(dāng)然我們能夠用天文望遠(yuǎn)鏡看到銀河系，甚至能看到銀河系以外。

　　宇宙很大，我們需要學(xué)習(xí)的東西還有很多，世界上還有很多未知的問題等著我們一起去探索宇宙的奧秘。

　　謝謝大家！

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