第一章 地球的空间动力学环境.
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10.0 15.2 27.7 52.6 95.5 192.0 300.7 395.2
到太阳距离
轨道偏心率
2006年 ，国际天文联合会 ， 立下了行星的新定义：一颗行 星首先要是一个天体，它满足 (a)围绕太阳运转，(b)有足够 大的质量来克服固体应力以达 到流体静力平衡的(近于圆球) 形 状 ， 同 时 (c) 清 空 了 所 在 轨 道上的其他天体。
• 最 大 的 火 山 直 径 600km ， 高 8km ， 远 大 于 Hawaii。
• 鲜明的水流痕迹。人们曾经认为河道是古老的 痕迹，但现发现新老皆有。
类地行星
水星
金星
地球（月球）
火星
1.2 水星Mercury
取自信使神太空船的水星合成影像
水星 Mercury
• 几乎没有大气层(p<0.003大气压)。表面很象 月球，充满了不同大小的环形山和洼地。陨石 冲击期比月球火山活动强烈。
• 有一些延伸20-500km，高几百米到3km的悬 崖，可能是冷却收缩而产生的构造，其形成时 间比较古老。
比较行星学
太阳系 类地行星：水星、金星、火星，以及地球的卫星月球 类木行星：木星、土星、天王星、海王星
太阳系各星体大体在同一时刻有共同起源，有特点， 又有共同点。组成、内部构造和外部特征由各自的形 成过程和随后的地质过程所形成和改变的。地质过程 由物质和能量两方面决定。
当今，太阳系探测的6个重点领域是：（1）月球探测；（2） 火星探测；（3）水星与金星的探测；（4）巨行星及其卫星的 探测；（5）小行星探测；（6）彗星的探测。
水星的卡洛里盆地是在太阳系内最 大的撞击特征之一。
水星磁场
• 水星仍有值得注意的全球性磁场。强度仅有地球的1.1%。像地球一样 ，水星的磁场是双极的。这个磁场可能是经由发电机效应形成的，有 些类似于地球的磁场。
1.3金星Venus
经过处理后的金星图像。其表面被一层厚厚的云遮盖着。
金星 Venus
• 高地和洼地反射率相近而为浅色，与月球不同。 • 水星的平均密度为5440kg/m3，高密度表明它
可能有一个被硅酸岩石覆盖的巨大铁核。 • 水星有磁场，相对它的大小来说磁场是很强的，
可能源于核的液体部分的发电机作用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
撞击盆地和坑穴
信使号飞越水星的第二张影像。柯伊伯撞击 坑刚好位于中央。广泛的射纹系统来自顶部 附近的北斋撞击坑。
行星 类地行星：水星、金星、火星，地球
• 相对质量小、体积小、密度高、旋转慢、卫星少甚至没有、挥发性元 素丰度较低，具有固体岩石表面，可用地质学的方法进行研究。
类木行星：木星、土星、天王星、海王星、冥王星（2006 年剔除）
• 主要由氢、氦和其他轻元素组成，它们质量大、体积大、密度低、旋 转快、卫星多、挥发性元素丰度很高。
• 对比研究太阳系各类天体（重点为类地行星）的 物质组成、大气层的成分与结构、空间与表面环 境、地形地貌与地质构造、内部结构与物理场等 共性与特性，综合分析研究地球、各行星和整个 太阳系的形成演化特点与规律。
太阳系和行星
太阳系：由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星和行星际物质组成
的一个天体系统。
• 冥王星是一个小的石质行星，具有独特的运动轨道和物理化学性质。
1.1 太阳系
类地行星 和
类木行星
水星 金星 地球 火星
木星 土星 天王星 海王星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星
水星 金星 地球 密度
火星 冥王星
海王星 木星 天王星
土星
质量
波德定律
行星 N 预测日心距
第一章 地球的空间动力学环境
第一节 比较行星学 第二节 地球空间电磁环境
第一节 比较行星学
Comparative Planetology
• 人类对地球的认识的飞跃，一方面来自对地球自 身特别是其深部过程的了解，另一方面来自人造 卫星和各种行星探测器获得了丰富的全新的资料。 从更广阔的角度来观察和了解地球，把地球作为 太阳系的行星之一，与其它行星作比较和研究。
• 雷达测高表明有平原和高地，高地为大面积隆起，有 的面积相当两个青藏高原。有地山脉高于平均半径 12km。
• 有构造运动，有火山活动，有陨石冲击，但没有板块 构造。表面3－5亿年玄武岩浆重新更新。
金星地形
在金星表面的大平原上有两个主要的大陆状高地。 北边的高地叫伊师塔地，拥有金星最高的麦克斯韦山脉（大约比喜马拉雅山高出两千 米），大约有澳大利亚那么大。 南半球有更大的阿佛洛狄忒陆，面积与南美洲相当。
• 大小、整体质量和密度都与地球相似。公转周期225日， 以243天周期逆行自转，•一金星日相当117地球日。
• 有主要为CO2构成的浓密的大气层，表面大气压接近 10MPa（90大气压），表面温度达480C。（铅可以 熔化），水蒸汽含量微不足道。云层迅速运动（4日环 金星旋转一周）。
• 尽管大小与地球相似，也有铁核，可没有全球性磁场。 （可能自转太慢的原因）
火山活动
垂直方向被放大了22.5倍的马特山
撞击坑
在金星表面的撞击坑（影像由雷达数据重建）
裂谷 陨坑
1.5 火星Mars
火星 Mars
• Lowell曾发现运河、极冠，火星人成为科学幻 想小说主题。
• 大气压为5-7mbar，海盗着陆点夏季平均温度 为-60C，冬季为-120C。
• 地形极复杂，可分为古老地形(•高地)、经改造 的地形(平原、运河、沟槽地形等)，火山地形， 及极地地形等。
水星
4
金星 0 4+3=7 地球 1 4+3X21=10 火星 2 4+3X22=16 小行星 3 4+3X23=28
木星 4 4+3X24=52 土星 5 4+3X25=100 天王星 6 4+3X26=196 海王星 7 4+3X27=388
(冥王星)8 4+3X28=772
实测日心距 3.9 7.2
• 在太阳系中，类地行星（水星、金星、火星，以 及地球的卫星月球），与地球更为相似。另外， 大行星的一些卫星，也有可比拟之处。对它们的 研究，对地球动力学研究很有启发和借鉴。
比较行星学
• 比较行星学是天文学、地球科学、空间科学和空 间探测交叉渗透产生的一门新兴学科；
• 它以地球科学的研究为基础，将地球置于太阳系 的时空尺度里；
到太阳距离
轨道偏心率
2006年 ，国际天文联合会 ， 立下了行星的新定义：一颗行 星首先要是一个天体，它满足 (a)围绕太阳运转，(b)有足够 大的质量来克服固体应力以达 到流体静力平衡的(近于圆球) 形 状 ， 同 时 (c) 清 空 了 所 在 轨 道上的其他天体。
• 最 大 的 火 山 直 径 600km ， 高 8km ， 远 大 于 Hawaii。
• 鲜明的水流痕迹。人们曾经认为河道是古老的 痕迹，但现发现新老皆有。
类地行星
水星
金星
地球（月球）
火星
1.2 水星Mercury
取自信使神太空船的水星合成影像
水星 Mercury
• 几乎没有大气层(p<0.003大气压)。表面很象 月球，充满了不同大小的环形山和洼地。陨石 冲击期比月球火山活动强烈。
• 有一些延伸20-500km，高几百米到3km的悬 崖，可能是冷却收缩而产生的构造，其形成时 间比较古老。
比较行星学
太阳系 类地行星：水星、金星、火星，以及地球的卫星月球 类木行星：木星、土星、天王星、海王星
太阳系各星体大体在同一时刻有共同起源，有特点， 又有共同点。组成、内部构造和外部特征由各自的形 成过程和随后的地质过程所形成和改变的。地质过程 由物质和能量两方面决定。
当今，太阳系探测的6个重点领域是：（1）月球探测；（2） 火星探测；（3）水星与金星的探测；（4）巨行星及其卫星的 探测；（5）小行星探测；（6）彗星的探测。
水星的卡洛里盆地是在太阳系内最 大的撞击特征之一。
水星磁场
• 水星仍有值得注意的全球性磁场。强度仅有地球的1.1%。像地球一样 ，水星的磁场是双极的。这个磁场可能是经由发电机效应形成的，有 些类似于地球的磁场。
1.3金星Venus
经过处理后的金星图像。其表面被一层厚厚的云遮盖着。
金星 Venus
• 高地和洼地反射率相近而为浅色，与月球不同。 • 水星的平均密度为5440kg/m3，高密度表明它
可能有一个被硅酸岩石覆盖的巨大铁核。 • 水星有磁场，相对它的大小来说磁场是很强的，
可能源于核的液体部分的发电机作用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
撞击盆地和坑穴
信使号飞越水星的第二张影像。柯伊伯撞击 坑刚好位于中央。广泛的射纹系统来自顶部 附近的北斋撞击坑。
行星 类地行星：水星、金星、火星，地球
• 相对质量小、体积小、密度高、旋转慢、卫星少甚至没有、挥发性元 素丰度较低，具有固体岩石表面，可用地质学的方法进行研究。
类木行星：木星、土星、天王星、海王星、冥王星（2006 年剔除）
• 主要由氢、氦和其他轻元素组成，它们质量大、体积大、密度低、旋 转快、卫星多、挥发性元素丰度很高。
• 对比研究太阳系各类天体（重点为类地行星）的 物质组成、大气层的成分与结构、空间与表面环 境、地形地貌与地质构造、内部结构与物理场等 共性与特性，综合分析研究地球、各行星和整个 太阳系的形成演化特点与规律。
太阳系和行星
太阳系：由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星和行星际物质组成
的一个天体系统。
• 冥王星是一个小的石质行星，具有独特的运动轨道和物理化学性质。
1.1 太阳系
类地行星 和
类木行星
水星 金星 地球 火星
木星 土星 天王星 海王星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星
水星 金星 地球 密度
火星 冥王星
海王星 木星 天王星
土星
质量
波德定律
行星 N 预测日心距
第一章 地球的空间动力学环境
第一节 比较行星学 第二节 地球空间电磁环境
第一节 比较行星学
Comparative Planetology
• 人类对地球的认识的飞跃，一方面来自对地球自 身特别是其深部过程的了解，另一方面来自人造 卫星和各种行星探测器获得了丰富的全新的资料。 从更广阔的角度来观察和了解地球，把地球作为 太阳系的行星之一，与其它行星作比较和研究。
• 雷达测高表明有平原和高地，高地为大面积隆起，有 的面积相当两个青藏高原。有地山脉高于平均半径 12km。
• 有构造运动，有火山活动，有陨石冲击，但没有板块 构造。表面3－5亿年玄武岩浆重新更新。
金星地形
在金星表面的大平原上有两个主要的大陆状高地。 北边的高地叫伊师塔地，拥有金星最高的麦克斯韦山脉（大约比喜马拉雅山高出两千 米），大约有澳大利亚那么大。 南半球有更大的阿佛洛狄忒陆，面积与南美洲相当。
• 大小、整体质量和密度都与地球相似。公转周期225日， 以243天周期逆行自转，•一金星日相当117地球日。
• 有主要为CO2构成的浓密的大气层，表面大气压接近 10MPa（90大气压），表面温度达480C。（铅可以 熔化），水蒸汽含量微不足道。云层迅速运动（4日环 金星旋转一周）。
• 尽管大小与地球相似，也有铁核，可没有全球性磁场。 （可能自转太慢的原因）
火山活动
垂直方向被放大了22.5倍的马特山
撞击坑
在金星表面的撞击坑（影像由雷达数据重建）
裂谷 陨坑
1.5 火星Mars
火星 Mars
• Lowell曾发现运河、极冠，火星人成为科学幻 想小说主题。
• 大气压为5-7mbar，海盗着陆点夏季平均温度 为-60C，冬季为-120C。
• 地形极复杂，可分为古老地形(•高地)、经改造 的地形(平原、运河、沟槽地形等)，火山地形， 及极地地形等。
水星
4
金星 0 4+3=7 地球 1 4+3X21=10 火星 2 4+3X22=16 小行星 3 4+3X23=28
木星 4 4+3X24=52 土星 5 4+3X25=100 天王星 6 4+3X26=196 海王星 7 4+3X27=388
(冥王星)8 4+3X28=772
实测日心距 3.9 7.2
• 在太阳系中，类地行星（水星、金星、火星，以 及地球的卫星月球），与地球更为相似。另外， 大行星的一些卫星，也有可比拟之处。对它们的 研究，对地球动力学研究很有启发和借鉴。
比较行星学
• 比较行星学是天文学、地球科学、空间科学和空 间探测交叉渗透产生的一门新兴学科；
• 它以地球科学的研究为基础，将地球置于太阳系 的时空尺度里；