第三讲 太阳和太阳系

第三讲 太阳和太阳系East China Normal University
太阳
一、太阳的距离、大小和质量
�日地平均距离：1.496 × 108km （即天文单位）�大小：半径约700 000km（为地球半径的109倍）�表面积：地球表面积的12 000倍
�体积：地球体积的1 300 000倍
�质量：1.989×1030kg（约为地球质量的33万倍）�重力加速度：274m/s2
测定日地距离的第一步：通过小行星距离的测定，得a1-a
测定日地距离的第二步：按开普勒第三定律，二行星公转周期的平方之比，等于它们同太阳距离的立方之比。

设地球和小行星的公转周期分别为T和TI，那么便有
测定日地距离的第三步：解二元一次方程组
推算出日地距离最新值为 1.49597892 × 108km。

•太阳质量测定：
mV2/R = J = F=GMm/R2 M=RV2/G
�重力加速度：
g=F/m=GM/R2
二、 太阳的热能、温度和热源
�太阳热能
�太阳常数：8.16J/(cm2·min)；
�平均距离，太阳直射，大气界外；
�太阳辐射总量：3.826 ×1026J/s；
�地球所得：1.74 ×1017J/s（占22亿分之一）。

�太阳温度
�根据太阳辐射热量推算的温度称有效温度；
�根据太阳辐射光谱测定的温度称辐射温度；
�太阳光球温度：5 770K；
�太阳中心温度：15 000 000K；
�色球温度：100 000K；
�日冕温度：1 500 000K。

�太阳热源
�产热过程：热核反应（氢核聚变为氦核）；
�产热方式：质量转化为能量；
�产能中心：在太阳核心。

三、太阳结构
太阳是我们惟一能观测到表面细节的恒星。

直接观测到的是太阳
的大气层，它从里向
外分为
光球→色球→日冕
图2-8 推测出的太阳结构
与剖面示意图
四、太阳活动：太阳大气各种变化的总称（太阳“天气变化”）
�黑子：扰动太阳的明显标志。

�耀斑：扰动太阳的主要标志，对地球的影响最强烈。

�磁暴：电离层干扰。

产生极光。

太阳系
一、太阳系的发现
地心说
日心说
图 2-9 以地球和行星共同绕太阳运动来解释行星
的视行，这是哥白尼日心说的精髓
�开普勒行星运动定律
�第一定律（轨道定律）：行星轨道都是椭圆；太阳位于椭圆的焦点之一；
�第二定律（面积定律）：行星向径在轨道平面上扫过的面积与时间成正比，即面速
度不变；
�第三定律（周期定律）：两行星周期平方之比，等于其距离立方之比：
T
2/T22=a13/a23
1
�第一牛顿用万有引力定律，修正了第三定律：T12(M+m1)/ T22(M+m2)= a13/a23
T1和T2分别表示
两行星的的公转周
期，a1和a2分别表示
它们与太阳的平均距
离（即各自轨道的半
长轴）
图 2-10 开普勒第二定律：面速度不变
�开普勒认为，行星单纯绕太阳中心运动；�牛顿认为，行星和太阳都绕它们的共同质心；质心的位置取决于二者的质量比。

�开普勒廓清了行星轨道的几何特征，指出了行星怎样运动；获得了“天空立法者”的美誉；
�牛顿解释了行星运动的物理原因，回答了行星为什么这样运动。

至此太阳系理论完全确立。

二、 太阳系的组成
�九大行星
�水星，金星，地球，火星，土星，天王星，海王星，冥王星。

�其他成分
�小行星，卫星，彗星，流星体等。

三、行星
�按照轨道位置划分
�以地球为界分为地内行星和地外行星；
�以小行星带为界分为内行星和外行星。

�按物理性质划分
�类地行星和类木行星：
•类地行星：水星，金星，地球，火星距太阳较近，质量较小，平均密度高，以重物质为
主，温度高；
•类木行星：木星，土星，天王星，海王星，离太阳较远，质量大，平均密度低，以轻物
质为主，温度低。

�九大行星的轨道
图 2-11 行星的轨道大小
�行星的大小对比
图 2-12 行星的大小对比
四、彗星和流星体
�彗星本质上是在偏心率很大的轨道上绕日运行的冰物质
�彗星的奇特外貌是它通过近日点前后的暂时现象
�哈雷彗星
图2-14 彗星的结构
�短周期彗星与非周期彗星�彗星的结构�慧核�慧发�慧尾•离子慧尾•尘粒慧尾
5,200,000,000 km
图
2-13 哈
雷
彗
星
的
轨
道
五、流星和流星体
�流星
�火流星
�偶发流星
图 2-15 下半夜的流星多而且明亮
流星体——流星现象——陨星（陨石、陨铁）A B C
�流星雨：指流星体群，就是许许多多沿着相同的轨道绕转太阳的流星体。

它们的共同轨道在一定的宇宙空间同地球轨道相交。

地球一年一度经过这一空间，并在同一天空区域造成流星雨。

——比拉彗星（Biela comet）的分裂和瓦解，造成了仙女座的流星雨。

——恩克彗星，形成金牛座流星雨。

——坦普尔坦特尔彗星，形成狮子座流星雨。

六、太阳系起源的星云假说
�行星轨道的共同特征：同向性，共面性，近圆性
�星云假说的基本论点
�形成太阳系的物质基础是弥散星云；
�形成太阳系的动力来源是自引力。

�意义：在“僵化的自然观上打开第一个缺口” （恩格斯语）。

2-16 太阳系起源示意图
1 太阳星云
2 星云变成扁
球形
3 原始太阳和
圆环体
4 太阳和行星
的形成
5 太阳系。