天文奥赛辅导4：太阳系
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8 火山密布，大部分早已熄灭 9 “金星凌日”出现规律通常是8年、121.5年，8年、105.5年，以此 循环 10 俄罗斯、美国、欧盟先后探测过金星
地球 Earth
地球 (1 AU) 1 位于太阳系宜居带（0.95-1.5 AU），人类所知宇宙 中唯一存在生命的天体 2 密度最大的类地行星 3 活动的行星，板块移动和岩浆活动比较活跃 4 表面有大量液态水，近地面平均气温15°C 5 只有一颗自然卫星—我们的月亮 6 有厚厚的的大气层和地磁场，有极光现象 7 71%表面被海洋覆盖，两极有冰盖 8 陆地表面地形复杂，为岩石或土壤覆盖 9 大气中经常有水汽凝结形成的云层，天气现象复杂 多变
行星运动的会合周期S的近似计算是（E为地球的公转 周期，T为欲求行星的公转周期）：
对地内行星
对地外行星
类地行星
• 像地球 • 靠近太阳，表面温度高 • 铁（镍）核心和岩石外壳 • 没有或极少卫星 • 体积小 • 质量不大 • 致密，密度= 4-5 g/cm3 • 大气层薄
直径 （地球 =1） 水星 0.38
海王星 30.1090 0.0097 1.8° 60190.00 367.49 5.44
冥王星 39.5289 0.2482 17.1° 90800.00 366.73 4.74
行星轨道
1、共面性：公转 轨道几乎在同一平 面内。（ 一般‹3°， 只有水星 7° ）
2、同向性：公转 方向相同。自转： 金星逆转、天王侧 转。
金星 0.95
地球 1
质量 密度 公转 （地球 （水 周期 =1） =1） (日)
0.06 5.4 88
0.82 5.2 224
1
5.5 365
火星 0.53 0.11 3.9 687恒星源自 卫星 长度 数59日 0
243日 0
24小 时
1
25小 时
2
水星（辰星） Mercury
水星（0.39 AU) 1 太阳系最小的行星，无卫星，无大气 2 自转的速度非常缓慢，自转一周将近59个地球日；太阳 系中运动最快的行星，环绕太阳一周只要88天 3 视星等亮度在-1.9至5.5等之间 4 最大距角只有28.3°，常淹没在日出前或日落后的暮曙 光中，故不太容易看见 5 外观上像月球，表面有许多陨石坑 6 巨大的铁核，薄薄的地幔，高密度的行星 7 白天温度达430 °C，夜晚达-170°C 8 每一百年，平均发生水星凌日现象13.4次， 9 航天器：（水手）10 号（1974-1976），信使号（2011 年3月到达水星）
八颗行星的轨道要素
行星 轨道半长径 偏心率 倾角 公转周期 会合周期 轨道运动
a(AU)
(日) (日) 平均速度（km/s）
水 星 0.3871 0.2056 7.0° 87.97 115.88 47.87
金 星 0.7233 0.0068 3.4° 224.70 583.92 35.02
地 球 1.0000 0.0167 0° 365.27 -
金星（太白） Venus
金星（0.72 AU ）
1 全天最亮的行星（最亮时的亮度可达 -4.4，夜空中亮度仅次于月亮） 2 缓慢自转（243天）和逆行（自东向西自转） 3 无卫星，有浓厚大气，大气压为地球的90倍。由于大气富含二氧化 碳等温室气体，金星表面温度高达480°C。 4 太阳系中唯一没有磁场的行星。地球的“姐妹星”，距离最近。 5 当我们看到金星的时候，不是在清晨（启明）便是在傍晚（长庚）， 分别处于天空的东侧和西侧。最大距角为48.5° 6 整个金星表面被硫酸云所覆盖，所以金星上的雨是名副其实的酸雨。 7 金星由于受到浓密大气的保护，表面陨石坑比较少，比较光滑
• 卫星（Satellite、Moon）：围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周 期性运行的天体。太阳系内最大的卫星（超过2700千米）包括地球 的卫星月球、木星的伽利略卫星木卫一（伊俄）、木卫二（欧罗 巴）、木卫三（盖尼米得）、木卫四（卡利斯托）、土星的卫星土 卫六（泰坦），以及海王星捕获的卫星海卫一（特赖登）。
• 太阳系的形成：星子假说
中心的核球演化成为恒星—— 太阳
外围的星子经过一系列碰撞、合 并、俘获等过程，形成行星、卫 星等天体，剩余的气体、尘埃被 太阳风逐渐清除干净。
八大行星及其卫星
• 行星（Planet）：1、必须是围绕恒星运转的天体；2、质量必须足 够大，来克服固体引力以达到流体静力平衡的形状（近于球体）3、 必须清除轨道附近区域，公转轨道范围内不能有比它更大的天体。
3、近圆性：公转 轨道为近圆的椭圆 。 除水星e偏大，其 余e‹0.1。
开普勒行星运动第一定律（1609年）
开普勒行星运动第二定律
开普勒行星运动第三定律
一T2=—G(—M—+m—) a3 4π2
拉格朗日点
平面圆型限制性三体问题的5个特解，在该点处，小物体相对于两大物 体基本保持静止，其中L4、L5两点最稳定，称为特洛伊点。
• 太阳系中心天体：太阳 • 占太阳系总质量的99.86%，引力中心 • 表面温度6000K，黄矮星（光谱为G2V）
• 太阳系结构：太阳、内行星、小行星带、外行星、柯伊伯带、黄道 离散盘面、日球层、奥尔特云
• 太阳系位于银河系分支旋臂猎户臂上，离银心有2.61万光年，太阳 系围绕银河系中心转动的速度约240㎞/s，2.26亿年转一圈。
29.79
火 星 1.5237 0.0934 1.9° 686.98 779.93 24.13
木 星 5.2027 0.0483 1.3° 4332.71 398.88 13.06
土 星 9.5555 0.0560 2.5° 10759.50 378.09 9.66
天王星 19.1911 0.0461 0.8° 30685.00 369.66 6.80
太阳系
天文奥赛辅导课程4
宁波市鄞州高级中学 柚子老师
太阳系概述
• 太阳系（Solar System）：太阳以其巨大的引力维持着周边行星及 卫星、矮行星、太阳系小天体（小行星、彗星、流星体等）绕其运 转的天体系统 。
• 太阳系成员：太阳、8个行星、205个卫星和至少50万个小行星，还 有矮行星和彗星。若以海王星作为太阳系边界，则太阳系直径为60 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（约1光年）。
地球 Earth
地球 (1 AU) 1 位于太阳系宜居带（0.95-1.5 AU），人类所知宇宙 中唯一存在生命的天体 2 密度最大的类地行星 3 活动的行星，板块移动和岩浆活动比较活跃 4 表面有大量液态水，近地面平均气温15°C 5 只有一颗自然卫星—我们的月亮 6 有厚厚的的大气层和地磁场，有极光现象 7 71%表面被海洋覆盖，两极有冰盖 8 陆地表面地形复杂，为岩石或土壤覆盖 9 大气中经常有水汽凝结形成的云层，天气现象复杂 多变
行星运动的会合周期S的近似计算是（E为地球的公转 周期，T为欲求行星的公转周期）：
对地内行星
对地外行星
类地行星
• 像地球 • 靠近太阳，表面温度高 • 铁（镍）核心和岩石外壳 • 没有或极少卫星 • 体积小 • 质量不大 • 致密，密度= 4-5 g/cm3 • 大气层薄
直径 （地球 =1） 水星 0.38
海王星 30.1090 0.0097 1.8° 60190.00 367.49 5.44
冥王星 39.5289 0.2482 17.1° 90800.00 366.73 4.74
行星轨道
1、共面性：公转 轨道几乎在同一平 面内。（ 一般‹3°， 只有水星 7° ）
2、同向性：公转 方向相同。自转： 金星逆转、天王侧 转。
金星 0.95
地球 1
质量 密度 公转 （地球 （水 周期 =1） =1） (日)
0.06 5.4 88
0.82 5.2 224
1
5.5 365
火星 0.53 0.11 3.9 687恒星源自 卫星 长度 数59日 0
243日 0
24小 时
1
25小 时
2
水星（辰星） Mercury
水星（0.39 AU) 1 太阳系最小的行星，无卫星，无大气 2 自转的速度非常缓慢，自转一周将近59个地球日；太阳 系中运动最快的行星，环绕太阳一周只要88天 3 视星等亮度在-1.9至5.5等之间 4 最大距角只有28.3°，常淹没在日出前或日落后的暮曙 光中，故不太容易看见 5 外观上像月球，表面有许多陨石坑 6 巨大的铁核，薄薄的地幔，高密度的行星 7 白天温度达430 °C，夜晚达-170°C 8 每一百年，平均发生水星凌日现象13.4次， 9 航天器：（水手）10 号（1974-1976），信使号（2011 年3月到达水星）
八颗行星的轨道要素
行星 轨道半长径 偏心率 倾角 公转周期 会合周期 轨道运动
a(AU)
(日) (日) 平均速度（km/s）
水 星 0.3871 0.2056 7.0° 87.97 115.88 47.87
金 星 0.7233 0.0068 3.4° 224.70 583.92 35.02
地 球 1.0000 0.0167 0° 365.27 -
金星（太白） Venus
金星（0.72 AU ）
1 全天最亮的行星（最亮时的亮度可达 -4.4，夜空中亮度仅次于月亮） 2 缓慢自转（243天）和逆行（自东向西自转） 3 无卫星，有浓厚大气，大气压为地球的90倍。由于大气富含二氧化 碳等温室气体，金星表面温度高达480°C。 4 太阳系中唯一没有磁场的行星。地球的“姐妹星”，距离最近。 5 当我们看到金星的时候，不是在清晨（启明）便是在傍晚（长庚）， 分别处于天空的东侧和西侧。最大距角为48.5° 6 整个金星表面被硫酸云所覆盖，所以金星上的雨是名副其实的酸雨。 7 金星由于受到浓密大气的保护，表面陨石坑比较少，比较光滑
• 卫星（Satellite、Moon）：围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周 期性运行的天体。太阳系内最大的卫星（超过2700千米）包括地球 的卫星月球、木星的伽利略卫星木卫一（伊俄）、木卫二（欧罗 巴）、木卫三（盖尼米得）、木卫四（卡利斯托）、土星的卫星土 卫六（泰坦），以及海王星捕获的卫星海卫一（特赖登）。
• 太阳系的形成：星子假说
中心的核球演化成为恒星—— 太阳
外围的星子经过一系列碰撞、合 并、俘获等过程，形成行星、卫 星等天体，剩余的气体、尘埃被 太阳风逐渐清除干净。
八大行星及其卫星
• 行星（Planet）：1、必须是围绕恒星运转的天体；2、质量必须足 够大，来克服固体引力以达到流体静力平衡的形状（近于球体）3、 必须清除轨道附近区域，公转轨道范围内不能有比它更大的天体。
3、近圆性：公转 轨道为近圆的椭圆 。 除水星e偏大，其 余e‹0.1。
开普勒行星运动第一定律（1609年）
开普勒行星运动第二定律
开普勒行星运动第三定律
一T2=—G(—M—+m—) a3 4π2
拉格朗日点
平面圆型限制性三体问题的5个特解，在该点处，小物体相对于两大物 体基本保持静止，其中L4、L5两点最稳定，称为特洛伊点。
• 太阳系中心天体：太阳 • 占太阳系总质量的99.86%，引力中心 • 表面温度6000K，黄矮星（光谱为G2V）
• 太阳系结构：太阳、内行星、小行星带、外行星、柯伊伯带、黄道 离散盘面、日球层、奥尔特云
• 太阳系位于银河系分支旋臂猎户臂上，离银心有2.61万光年，太阳 系围绕银河系中心转动的速度约240㎞/s，2.26亿年转一圈。
29.79
火 星 1.5237 0.0934 1.9° 686.98 779.93 24.13
木 星 5.2027 0.0483 1.3° 4332.71 398.88 13.06
土 星 9.5555 0.0560 2.5° 10759.50 378.09 9.66
天王星 19.1911 0.0461 0.8° 30685.00 369.66 6.80
太阳系
天文奥赛辅导课程4
宁波市鄞州高级中学 柚子老师
太阳系概述
• 太阳系（Solar System）：太阳以其巨大的引力维持着周边行星及 卫星、矮行星、太阳系小天体（小行星、彗星、流星体等）绕其运 转的天体系统 。
• 太阳系成员：太阳、8个行星、205个卫星和至少50万个小行星，还 有矮行星和彗星。若以海王星作为太阳系边界，则太阳系直径为60 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（约1光年）。