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你能回答全部七个吗?
1977年,美国宇航局的航海者一号和航海者二号航天器开始了穿越太阳系访问巨型外行星的开创性旅程。航海者现在正在穿越太阳系之外的未知领域。一路上,他们测量了星际介质——恒星之间的神秘介质,里面充满了早已死亡的恒星的碎片。1998年,旅行者一号成为距地球最远的航天器,如今没有其他运载火箭有机会赶上它。
1.) 有多少航天器离开了太阳系?
这幅 1997 年的画作展示了太阳系的行星以及前四艘离开太阳系的航天器的相对轨迹。1998年,航行者1号超越先锋10号,2012年跨越日球层顶进入星际空间。航海者 2 号于 2018 年进入星际空间,最近于 2023 年超越了先锋 10 号;因此,我们可以假设先锋 10 号也在星际空间中,但它不再运行,我们无法进行必要的测量来证实这一点。只有三艘穿越日球层顶:航海家一号、航海家二号和先锋十号。
目前,有五艘航天器正在飞向太阳系之外或已经离开太阳系。从 1973 年到 1998 年,先锋 10 号是距离太阳最远的航天器,但航行者 1 号在 1998 年超越了它。它也在 2023 年被航海者 2 号超越,未来新视野号将首先超越先锋 11 号,然后超越先锋 10 号。到 2098 年,引力相互作用将为现已退役的尤利西斯号提供引力助推,这意味着目前新视野号上有 6 艘航天器通往太阳系出口的道路。先锋 11 号、新视野号以及最终的尤利西斯号也将加入其中。
金星(上)和水星(下)越过太阳边缘。请注意金星的大气层如何折射周围的阳光,而水星缺乏大气层则没有显示出这种影响。像水星这样没有大气层的行星将具有完全平坦的传输光谱,而像金星这样的行星将表现出吸收和/或发射特征。
2.) 谁的白天温度更高:金星还是水星?
苏联的金星着陆器系列是唯一在金星表面着陆并传输数据的航天器。所有设备中持续时间最长的设备在仪器过热和通信中断之前超过了两小时。迄今为止,没有任何航天器能够在金星表面存活更长时间,金星表面的温度高达 482°C。(金星的温度为 464 °C,超过了水星的最高温度。
尽管我们对天王星和海王星这两个行星的最佳视角仍然来自航海家二号在 20 世纪 80 年代末与这些行星的相遇,但实际上这两颗行星在颜色和成分上非常相似,而著名的“蔚蓝”海王星图像也并非如此。代表其真实颜色。相反,天王星和海王星的颜色非常相似,如下所示。
3.) 太阳系中哪颗行星最冷?
这张 2018 年哈勃拍摄的天王星图像显示了这颗行星从春分到夏至时的变化。明亮的北极形成了云冠,而地球其他地区的云层和条纹结构则逐渐减少。天王星将于 2028 年迎来下一个夏至。天王星的温度为-224°C,是有记录以来最冷的温度。
1986年,航海者二号飞越天王星时,天王星正接近夏至,南半球面向太阳,北半球背向太阳。天王星在 2007 年到达了春分点,现在正走向 2028 年的下一个夏至。直到 2049 年才会再次到达春分点,届时 JWST 可能会耗尽燃料并停止运行。它的多云两极经历了数十年的黑暗,变得比海王星还要冷。
这四颗类地行星(加上地球的卫星)的横截面显示了这五个世界的核心、地幔和地壳的相对大小。地球和火星之间有令人信服的相似之处,因为它们都有地壳、地幔和富含金属的核心。然而,火星的尺寸要小得多,这意味着它最初含有的热量较少,并且比地球失去热量的速度更快(按百分比计算)。
4.) 有多少非行星比水星大?
上图显示了水星在这幅全球镶嵌图中的正投影,中心位置为北纬 0°,东经 0°。德彪西的辐射状火山口在球的底部可见,拉赫玛尼诺夫的环形盆地在东边可见。水星是太阳系中最内层和最小的行星,美国宇航局的信使任务详细绘制了地图。只有两个:木星的卫星木卫三和土星的卫星泰坦。
尽管地球和金星是太阳系中最大的两个岩石天体,但火星、水星以及 100 多个最大的卫星、小行星和柯伊伯带天体都已达到流体静力平衡。木卫三和土卫六比水星大,但木卫四的大小是水星的 99%,质量只有水星的三分之一。木卫四是第三大非行星,比水星小 1.2%(58.7 公里)。
在太阳系的八颗行星中,四颗气态巨行星的密度是最小的,其密度还不到密度最小的岩石行星(火星)的一半,而土星的密度则低于水。
5.) 哪颗行星的密度最高?
当谈到太阳系中大型的非气体世界时,水星拥有相对其大小而言最大的金属核心。然而,地球是所有这些世界中密度最大的,由于重力压缩的额外因素,没有其他大型物体的密度可以与它相比。与金星、地球和火星不同,水星没有单独的地壳层。密度最大的是地球,密度为5.51克/立方厘米。
地球在其稀薄的大气层和海洋之下,一旦超过地表约 45%,就会从以岩石为主的物质转变为金属核心。由于核心压力超过 360 万个大气压,核心中的原子被压缩到其原始大小的一小部分,这解释了地球异常高的密度。最近的证据表明,内核中存在最内层的核心,其中包含与内核其余部分不同的金属固相。所有大质量物体,包括中子星,都表现出这种类型的压力梯度。尽管水星的 75% 至 85% 是金属,但重力压缩使地球获胜 0.08 g/cm3。
太阳系中六个不同世界的表面,从小行星到月球,再到金星、火星、泰坦和地球,显示出各种各样的特性和历史。尽管已知只有地球存在降水形式的液态水,并且地表存在大量液态水,但其他世界无论是在当前还是在遥远的过去,都存在其他形式的降水和地表液体。地球可能曾经被其他世界甚至其他行星(例如火星和金星)包围,这些行星的表面有液态水,也可能有生命。
6.) 哪个岩石世界的水最丰富?
尽管地球表面的液态水含量是所有 8 颗行星中最多的,但木星的卫星木卫三的液态水含量却是最多的。接下来依次是土星的泰坦、木星的木卫四和木星的木卫二。地球的水含量仅排名第五,领先于冥王星、土卫一、海卫一和土卫二,它们分别在太阳系中排名第六至第九。木星的卫星木卫三的体积为 35.4 泽塔升(3.54 × 10?? L),由 46% 的液态水组成。
在主要由六角形冰晶组成的表面下方,厚厚的咸海洋向下延伸至木卫三表面以下约 160 公里(约 100 英里),使其成为整个太阳系中水最丰富的世界。它所含的水量比所有其他已知岩石世界的总和还多。地球仅排名第五,土卫六、木卫四和木卫二都优于我们。
在牛顿的引力理论中,当轨道围绕单个大质量时,它们会形成完美的椭圆形。其他质量(例如其他行星)的存在会导致这些椭圆轨道进动。然而,在广义相对论中,由于时空曲率和行星相对于太阳运动的事实,进动会产生额外的影响,这会导致轨道随着时间的推移而变化,有时是可测量的。水星在我们的太阳系中表现出最大的此类效应,由于这种附加效应,水星每世纪以额外 43 英寸(其中 1 英寸为 1/3600 度)的速度进动。
7.) 哪颗行星对水星进动贡献最大?
该图显示了行星绕太阳轨道的进动。太阳系中存在极少量的进动是由于广义相对论造成的。水星以每世纪 43 角秒的速度进动,是所有行星中最快的。尽管进动的总速率为每世纪 5,600 角秒,但其中 5,025 角秒是由于分点进动造成的,532 角秒是由于太阳系中其他行星的影响造成的。如果没有广义相对论,一个世纪的最后 43 角秒就无法解释。金星(277角秒/世纪)领先,其次是木星(150角秒)和地球(90角秒)。
就尺寸而言,很明显气态巨行星比任何类地行星都要大得多,质量也是如此。然而,就邻近性而言,岩石世界彼此之间的距离比气态巨行星之间或彼此之间的距离要近得多。质量和接近度在确定行星轨道进动程度方面都起着重要作用。另外一个无法解释的每世纪 43 角秒有助于证明广义相对论的正确性。
火神星的假设位置,被认为是造成 1800 年代观测到的水星进动的原因。人们已经对一颗可以在牛顿引力的背景下解释水星异常运动的行星进行了详尽的搜索,但这样的行星并不存在,这反驳了太阳系内行星的预测。相反,广义相对论解释了这种反常的进动。 |
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