
第七站:木星大家好啊,我们又见面了!上一次我们讲完了我们火红色的邻居,今天我们就来看看整个太阳系中最大的行星,也是距离太阳最近的一个气态行星——木星。没错,就是那颗有着猛烈风暴和大红斑的巨无霸,一直以来都是科学家关注的重心。 首先,按照我们的传统,先从它的名字开始介绍。首先明确一点,木星上是没有到处都是森林的。木星在中国古代属于是福星,因为在五行里排行为木,故称其为木星,是天空中为数不多肉眼可见的天体,不过其实近距离看,木星表面大部分地方其实都呈现出了树干的那种棕红色,所以叫它木星也还算贴切。当然,它在西方还有另一个名字,叫做朱庇特,算是罗马神话的一个主神——方便大家有个概念,在希腊神话中,朱庇特一般对应着宙斯——这一切都得益于木星庞大的体积和在东西古代不可或缺的崇高地位。 那么,我们就来近距离看看这个庞然大物的外观以及轨道,看看它究竟有多大。首先,我先明确一点,木星和我们之前讲的行星都有所不同。它是一颗气态巨行星,是没有像地球这样可以明确被区分的地表的,虽然也有岩石构成的核心,但绝大部分上层区域都只是由气体构成,或者说主要是氢和氦来组成。包括我后面要讲的土星,天王星以及海王星,气态巨行星一般情况下都是体积庞大,或者至少会比地质行星要大一些,所以木星的大体积也不算是特别特殊。具体来看的话,木星的重量差不多是地球的300倍还多,而体积则是有地球体积的1300倍;也就是说,一个木星里可以放下1300个地球,相当震撼。不过,虽然木星有如此大的体积,它的密度确实比较小,大概只有地球的四分之一,毕竟大部分体积都是由气体组成的,作为气态巨行星密度小很正常。木星除了巨大的体积,还有一个特别之处就是它其实是整个太阳系中自转最快的行星;它转一圈只需要10小时不到,所以在它上面从一次日出到下一次日出只需要10小时。也正因为如此快的自转速度,自身所产生的离心力让它的赤道很明显的隆起,如果用天文望远镜的话即使是业余观测也可以很明显的看到这一现象。 说完这个轨道,我们就可以讲一讲木星上最出名的特征了,也是大家最想听的部分:大红斑。用光学天文望远镜进行观测的话,在木星的南半球中间部分可以看到一个巨大的呈椭圆状的深褐色斑纹,倍数够高的话甚至可以看到里面的漩涡和不断移动的边界。那么事实上,大红斑是一团激烈上升的气流,且以逆时针方向不断旋转。它差不多长2万公里,宽1万公里,完全可以轻松塞进一个地球。如果仔细看的话,可以看到在大红斑的中央还有一个颜色更深一点的小红斑,那个就是大红斑的核,相当于龙卷风的风眼。因为大红斑巨大的体积以及木星极快的自转速度所带来的超高风速,大红斑并不会像地球上的台风飓风那样吹个几天就消失了,它的寿命可以维持几百甚至上千年,所以这样的天文奇观我们人类还可以观测很久呢。 讲完这些,我们可以来简单了解一下木星的起源,毕竟能长到这么大也属实不容易。根据科学家现有的太阳系模型和演变过程,木星可以说是太阳系中最古老的一颗行星了。它最早形成于太阳的冻结线以外,那里的温度极低,导致水资源和气体都被冻成了固态。在这些冰块和尘埃不断的碰撞中,木星的固体核心逐渐形成。在这期间,根据由科学界所提出的大迁徙假说,木星在复杂的天体引力相互作用下逐渐开始从原来距离太阳3.5个天文单位的地方向内部迁徙,但又因为和邻居土星的相互作用,不久后开始向外迁移。而在这整个过程中,那时太阳周边的太阳星云还没有消散或者被其他行星利用殆尽,所以这给木星提供了充足的机会去捕获这些气体,并以早期就已形成核心的优势拿到了太阳星云中大部分的物质,最终长成了现在的巨行星,拥有的物质总量差不多是太阳系其他天体的总物质量的两倍。而且,经过长期的迁徙过程,木星也定居在了现在所在的位置,也就是小行星带的外侧。 好了,今天的旅程就先到这里,大家稍作休息,我们已经完成了对木星轨道,外貌,著名大红斑以及起源的探索。下一次,我会带大家看一看我们要讲的第二位气态行星,木星的邻居,也是以暗夜中那耀眼的光环所著称的巨行星——土星。感谢您的收听,我们下次不见不散!
第六站:火星大家好啊,我们又见面了!上一次我们讲完了我们最亲爱的地球,接下来我们就来好好看看那个以红色著称的邻居,也是被人类视为未来可能可以进行移居的有力潜在竞争选手——火星。 首先,按照老样子,我们还是从名字出发。虽然火星叫火星,但上面并不是像这个名字所说的一样到处是火,反而呢,跟地球一样,有着岩石大陆和各种地形。之所以叫它火星,只是因为从地球看过去它的表面是火红色的,代表着五行里的火元素,才取名为火星。当然,在西方,火星也有另外一个名字,叫玛尔斯,代表的是古罗马神话里的战神,所以火星不管是在东方还是西方都有着极高的威望和地位。 讲完名字,我们来看一下火星的外表和轨道。火星要比地球小一些,直径只有地球的一半,如果把地球比作一个篮球的话,那么火星大概只有一个柚子那么大,而这也间接导致了火星上较小的引力场。它上面的引力场强度只有地球上的三分之一不到,也就是说,如果你在上面轻轻一跳,就可以轻松打破人类在地球上的跳高纪录。不过排除掉大小和质量以外,火星其他的特征基本跟地球是一样的,包括自转周期和自转倾角,只是他的公转周期是地球的两倍,也就是他的火星年是我们地球年的两倍。虽然我们人类已经在着手登陆火星并将火星纳入未来可能可以移居的地质行星,它上面的气候也不是一般人可以忍受得了的。首先就是它表面大量的氧化铁,也就是我们俗称的铁锈,东西一旦生锈了,它整体就会呈现出血红色,而这也是导致火星从地球上看通红的原因。同时,火星上没有很厚的大气,而且二氧化碳的含量很高,差不多有96%,导致空气稀薄又寒冷,平均温度有时可以达到零下60度,足以把一个正常人冻僵,所以如果要在火星上定居的话,恒温室成为了必不可少的科技之一。不过这样的温度也算情有可原,毕竟火星离太阳的距离有超过1.5个天文单位那么远,比地球冷也是可以理解的。 虽然火星和地球有很大的不同,但在某一些方面确实有着共通之处。首先,二者都有较为分明的四季,这在八大行星中较为罕见,但得益于他们巨大的自转倾角和较长的公转周期,二者皆有春夏秋冬四个季节,只是火星因为公转周期是地球的两倍,四季的轮回周期也增到了两倍。其次,二者都有卫星,这在小型的地质行星中也是比较独特的点;甚至,火星有两个天然卫星,比地球还多了一个呢,但形状倒是相当的不规则,也没有月球那么大,有一个卫星甚至是整个太阳系中最小的卫星之一,也是反射率最低的一位,所以平常观测根本没办法用肉眼看到它。另一个相同之处就是南北两极的极地和冰,我们也叫做极冠。在火星的南北两极,因为极端的寒冷气候和长年晒不到太阳,形成了面积较大的极冠区域;事实上,NASA曾表示如果这些表面冰全部化掉的话,形成的液态水可以覆盖整个火星的表面,为生命的诞生提供一定的条件,更何况在火星地表下或许还藏着含有更多水资源的地下冰层,所以火星也算是未来可期。大家可能会问:“既然火星和地球一样有如此多的特殊之处,生命是不是有可能已经存在了呢?”那么答案是仍有争议:NASA声称在火星陨石上发现了微型的生物化石结构,但有人反驳这只是矿物结晶体而已;又 有探测器在火星土壤上做微生物检测并测出了阳性,也就是有微生物的存在,但被大部分科学家否定了结果,所以关于火星上是否有生物这一块目前没有任何定论。 讲完这些,我们最后来看看火星的地貌特征。和地球和月球一样,火星上有着极为丰富的地貌,包括平原,沟壑,高原和高山。不过,有几个点是比较特殊的。首先,火星其实属于沙漠行星,尽管之前有着大量的水,河,湖泊甚至海洋,现在的水资源仅仅勉强存在于极冠地区,剩下的都作为水蒸气挥发掉了,所以地表干燥,沙丘和由铁矿石构成的砂砾遍布,给探测器的降落增加了难度。同时,火星上还有着大量的高原火山,其中最高的当属十分出名的奥林匹斯山,整个太阳系中最大最高的山脉,高度差不多有27千米,也就是珠穆朗玛峰的三倍有余;而且光中心的火山口直径就有80公里,完全可以放下整个上海市。最后就是一些小型洞穴,比如阿尔西亚火山侧面的七个洞穴,每个差不多有100米深,里面或许有着地下水。有时在夏季,这些洞穴会释放少量的甲烷气体,这也被一些科学家认为是生命可能存在的迹象之一,不过如果哪天人类决定登陆火星的话,这些洞穴倒算是不错的居住地点。 好了,今天的旅程就先到这里,大家稍作休息,我们已经完成了对火星轨道,地貌以及一些和地球的共同特点的探索。下一次,我会带大家看一看我们要讲的第一位气态行星,也是太阳系中最大的行星并以大红斑著名的木星。感谢您的收听,我们下次不见不散!
第五站:地球(下)大家好啊,我们又见面了!上一次我们讲完了地球的轨道,整体和外表,接下来我们就要来近距离看看地球的大气层,地球起源以及可能会有的未来走向。今天的内容可能会有点难,大家要做好心理准备哦! 那么,我们就先从大气层开始吧。我们平时可能意识不到这个所谓的大气层,觉得它离我们十万八千里远,但我现在就这么明确的告诉你们,其实我们现在就处在大气层中,只是“身在层中不知层”。不过啊,其实仔细想想也觉得是有道理的,毕竟我们人类想要活下来就必须要呼吸空气,而自然界中的空气就会由大气层来提供;或者,不如说,大气层本身的定义就是被地球引力固定住的且环绕地球一圈的一层气体,也就是我们俗说的空气。当然,大气层中不可能只有氧气这一种气体。事实上,氧气只占了空气的一小部分,差不多21%左右,剩下的大部分是氮气,占了差不多78%,不过这种气体对我们人体没有什么用处,呼吸的时候吸进来多少就会呼出去多少。另一种比较重要的气体就是我们常说的温室气体的一种——二氧化碳,但它的占比并没有我们想象中的那么大,只有0.04%不到,不过即使如此,哪怕它的含量只增高了一点点,这都会给地球的生态圈带来巨大的影响,比如全球变暖什么的,威力还是不容小觑的。除了这些气体,空气中剩下的都是一些占比小到几乎可以忽略不计的其他稀有气体或惰性气体,例如氦气和氢气之类的。现在,你可能会有些小小的疑惑:这个大气层除了让我们可以呼吸外还有什么别的功能吗? 虽然说提供空气让我们可以呼吸已经是最可喜可贺的功能了,但大气层确实还不止这一个用处。第一个就是臭氧层,它可以阻挡外来太阳光中的大部分紫外线,防止地表的生物被严重晒伤。不过就算有这层所谓的保护膜,大家也不可以长时间呆在太阳底下哦,可能会对身体,尤其是皮肤,造成伤害。大气层的第二个用处就是提供空气使得陨石在撞击到地球表面前就因为摩擦生热而燃烧殆尽,避免对地球上的生物圈造成严重不可逆伤害。另外的一个用处就是提供温室效应出现的条件。这个的话,你可以想象大气层就像一层棉被一样盖在了地球表面,起到了保暖的作用,这样,在温室气体的加持下,地球表面常年保持在15摄氏度左右,为生命的出现做出了卓越的贡献。总而言之,如果地球没有这宝贵的大气层,我们人类乃至所有的生命都不太可能出现在这世间了。 接下来,我们可以近距离看看地球的起源。根据很多科学家的测算,地球大致起源于45亿年前,最开始的胚胎状态只是个由太阳系形成后残留下来的小冰块,气体以及大量尘埃组成的块状物,直径也就只有不到十千米,相当的小。然而,这在早期的太阳系中已经算是比较大比较罕见的了,而且这整个过程相当随机,即使在现代的科学实验中也几乎不可能能够再现了。这些尘埃团在距离太阳较近的地方飘荡,又因为自身的引力不断吸引周边的尘埃聚拢到一起,渐渐地变得越来越大,引力也就越来越大,加速了这整个过程,直到再也没有多余的尘埃或小碎块可以被吸引被聚拢。这样,地球的雏形就形成了。不过,它表面的样子和现在的样子截然不同:表面没有被海洋覆盖,而是岩浆海;它只有一层薄薄的大气层,虽然因为水蒸气的缘故在慢慢变厚;火山活动也极其活跃,到处都有大规模的火山喷发;虽然大气层很薄,但因为高温和大量的带电粒子,云层间电闪雷鸣属于常态。我们一般把这个时期的地球称作“冥古宙”,用来表明那个时候环境究竟有多恶劣。不过,幸运的是,慢慢的,地球的地质活动平息了下来,环境也逐渐稳定,最终变成了我们现在看到的快乐家园。 至于未来的地球会怎么样,其实学术界并没有一个定论,大家各有各的说法,有乐观派的,认为人类科技可以改变世界,也有悲观派的,认为我们地球最终会走上金星的道路一去不复返。不过不管怎样,大家在一点上是统一的:地球的发展和太阳的发展以及温室效应是息息相关的。科学家们认为,长久来看,抛开人类活动,地球大气层中的二氧化碳和氧含量可能会慢慢减少到致命的水准,海洋的面积也在水蒸气的蒸发下不断缩小,在8亿年以后,现在的复杂生命可能会在达到极盛之后慢慢衰亡,走向灭绝。不过不管未来的生命能不能适应这一切的剧烈变化,太阳的衰亡都将会是对地球生命的绝对打击。大约50亿年后,太阳将衰老成为红巨星——这个我们后面会讲——体积会增加很多。这样的膨胀可能会把地球完全吞噬掉,或几乎吞噬掉。这样的话,地球上应该不会有任何生物还能够存活下来。所以,正常来说,地球的生物圈寿命可能只有50亿年了,不过也不用过于悲观,说不定未来人类的科技可以改变一切,像刘慈欣的流浪地球一样改写人类乃至整个地球的命运呢。 好了,今天的旅程就先到这里,大家稍作休息,我们已经完成了对地球大气层,地球起源以及可能会有的未来走向的探索。下一次,我会带大家看一看我们地球的另一位邻居,也是人类登陆的另一个目标——火星。感谢您的收听,我们下次不见不散!
第五站:地球(上)大家好啊,我们又见面了!上一次我们讲完了金星的轨道,整体和外表,接下来我们就要来近距离看看八大行星中唯一宜居的行星,也是我们人类现在赖以生存的唯一家园——地球。 首先,按照之前我们讲的八大行星的顺序,地球是夹在了金星和火星之间,是距离太阳第三近的行星。而且,对于地球上的生命而言,特别幸运的一点是地球恰巧位于太阳的宜居带中,也就是说,在这个距离上,平均地表温度不高也不低,水刚好可以以液态的形式存在于地球表面,而不是冰或者连水都没有,从而使得生命可以顺利的生存和繁衍。正因为这样的巧合,地球也成为了人类迄今为止唯一发现有生命存活的天体,所以我们要好好爱护这唯一的家园啊!顺带一提,我们一般把地球到太阳的这段平均距离叫做“一个天文单位”,大概长度为1.5亿公里——这主要是因为整个宇宙太大了,如果我们要用公里来衡量一个天体到另一个天体的距离的话,那真的是天文数字了,所以用天文单位或光年来衡量的话,科学家们就不用写那么多数字了,方便很多。 说完地球的位置,我们来讲讲地球的轨道吧。整体来讲,地球的轨道非常接近一个正圆,不过它并不像我们想象中那样完全水平;地球的轨道其实是有一些倾斜的,和完全的水平平面有一个夹角,角度刚好为23.5度,也就是南北回归线所在的纬度位置,还是挺神奇的。因为地球也是行星大家族的一员,所以它肯定也有分公转和自转。众所周知,地球上一般讲是分四个季节的,春夏秋冬,那么这四季的变化是由公转还是自转引起的呢?大家可以暂停播客先自己仔细思考一下。现在,我来公布答案了:那就是公转!因为地球的轨道是倾斜的,而地球本身贯穿南北极的那根假想的自转轴也是倾斜的,所以当地球绕着太阳转时,太阳直接照射到的位置也不同,导致了不同地区不同的温度,但因为地球会绕着太阳转一整圈,所以同一个地区总会经历温度上的一个循环,从高温到低温再回到高温,而这就是我们常说的春夏秋冬。四季的一个循环恰好是一年,也刚好是地球公转一圈的时间,所以地球的公转周期就是一年,也就是365天。那么相对应公转,我们还有自转,不过这个就好理解多了,就跟乒乓球会自己转圈一样,地球会绕着刚才说的由人类假想出的自转轴转圈,周期正好是一天,也就是24小时。所以,这里可以看出来,地 球自转是和昼夜交替有关的:被太阳照着的那面就是白天,而另一面没被太阳光笼罩的就是黑夜,这也直接导致了全球时差的出现——比如现在中国是中午12点的话,另一边的美国就是晚上的12点。 知道了地球的公转和自转,我们可以看一下地球本身。整体来看,地球的形状呈椭圆形,赤道较为突出,全长差不多有4万千米,如果开车的话需要不停歇的开至少21天才能绕一整圈。地球的大小和质量方面和之前讲的金星差不多,或者只是略大了一点,但也足以让它成为太阳系中最大的类地行星。不过地球的密度总体讲要更大一些,在八大行星中排名第一,而这都要归功于地球核心的极高铁含量,差不多有90%。除了这些,地球最为突出的特点就是它的大气层,大陆和海洋。我们先说一下大陆和海洋好了。地球的表面由陆地和海洋共同构成,但海洋的占比明显要大很多,差不多达到了70%,而陆地只占了30%且分布不均匀,大部分集中在了北半球,也就是地球的北半边。虽然海洋之间都是相通的,但我们也人为的将地球上的海洋传统的分为四部分:大西洋,太平洋,印度洋和北冰洋,其中太平洋是最大的,相当于17个中国的陆地面积。而对于陆地来讲,因为它被海洋分割成了不同的部份,我们也给每部分都取了名字:亚洲,欧洲,非洲,大洋洲,北美洲,南美洲以及南极洲。我们统称这些洲和洋为“七大洲四大洋”。当然,每个洲和洋都有自己的特点,而这就属于地理的研究范畴了,我们今天就不细讲了。顺带一提,作为 一点知识积累,全球的最高点在陆地上,也就是珠穆朗玛峰的峰顶,而全球最低点在海洋中,是位于太平洋的马里亚纳海沟的沟底。 好了,今天的旅程就先到这里,大家稍作休息,我们已经完成了对地球位置,轨道以及海陆分布的探索。下一次,我会带大家继续探索地球的大气层,地球起源以及可能会有的未来走向。感谢您的收听,我们下次不见不散!
第四站:金星大家好啊,我们又见面了!上一次我们讲完了水星的整体和外表,接下来我们就要来看看咱们的邻居,家喻户晓的“启明星”——金星,地球天空中亮度仅次于月亮的天体。 先来看一下它的名字:这次和水星不一样,金星从太空中看确实是金色的,或者不如说是有点偏土黄色,而从地球上观测则因为亮度极高而呈现银白色,所以在中国也被叫做“启明星”。当然了,虽然被叫做金星,看上去也在黑夜中闪闪发亮,但它上面可是没有成片的黄金的。顺带一提,在欧洲金星被称作维纳斯,罗马神话中代表爱与美的女神,有着极致的容貌和璀璨的光芒,侧面反映出金星在日出和黄昏时耀眼夺目的光彩。 现在我们来看看金星的轨道。它被夹在了水星和地球的轨道之间,是八大行星中离太阳第二近的行星,也是我们地球的邻居。金星的公转周期大致为224天,所以它的一年和地球上的一年差距不是特别大——一个金星年约等于地球上的224天,不过有趣的一点是,金星的自转特别慢,也就是说,金星上的一天特别的长。金星的自转周期是八大行星里最为缓慢的,差不多需要243天才能转一整圈,比它的一年还要长了,作为对比呢,地球自转一圈也只需要24小时。正因为金星的超慢自转速度和很小的离心力,它的整体形状才会极其接近球体,看上去圆滚滚的。不只是自转的周期,金星自转的方向也相当特殊:它自转的旋转方向和其他七个行星的自转旋转方向是完全相反的,而这也被称作逆行旋转。 那么在了解了金星的位置后,我们可以近距离看看金星的结构。整体来讲,金星在密度,大小,重量以及体积方面都和地球差不多,两者离太阳的距离也没有特别大的差距,所以金星也被叫做地球的“姊妹星”。不过话虽这么说,它们之间还是有一些不同的。首先,不像地球有月亮这一颗这么大的天然卫星,金星是没有任何天然卫星的,不过它有一个在轨道上和它一起运行的准卫星——虽然有点小,毕竟是个小行星。除此之外就是金星那十分吓人的大气层和温室效应了。金星具有前四颗行星中最浓厚的大气层——没错,比地球的大气层还要厚的多——而其中含量最高的气体是二氧化碳,达到了差不多96%的恐怖占比。众所周知,二氧化碳是一种十分有效的温室气体,也是现在全球变暖的罪魁祸首,所以可想而知,金星上的环境能有多么恶劣。具体来讲的话,金星上的大气压差不多是地球大气压的90倍还多,如果人类不穿任何的保护装置站在金星表面,一瞬间就会被压成薄片。而且不仅如此,由于早期的大规模火山喷发所释放出的大量二氧化硫和水蒸气,通过大气层中复杂的化学反应和循环流动,金星的大气层中布满了硫酸,一种强度很高的化学品。当然,这个不用特别担心,因为金星极高的地表温度会在这些“硫酸雨”落地前就 蒸发掉它们,所以即使人类站在金星上也不会被这些硫酸淋到,只是要警惕大气中硫酸被蒸发时留下的那些有毒气体。最后呢,金星上其实最危险的还是失控的温室效应,也就是温度疯狂上升。其实一些科学家们推测,在很久以前,金星其实不像现在这么环境极端,反而和地球一样,整体的气候还是很舒爽的,甚至可能拥有像地球一样的海洋。但是后来,它的气候渐渐被大气中升高的二氧化碳含量所控制,水慢慢的消失,大气层变得越来越厚,温室效应愈发严重,温度逐渐增高,一切一发不可收拾而且没法逆转,最后变成了现在看到的吓人样子。而这样的假说也被叫做“失控温室模型”。 最后的最后,我们可以看一下金星的地表特征。其中最为显著的就是它的台地,一种近似于高原的地貌,在极地和赤道附近都有分布。其次,还有一个明显的特征就是金星上的环形山,不过不同于之前讲的月球,金星上大多数的环形山并不是由陨石撞击形成的,而是火山爆发。在剧烈的火山运动后,一些火山会保持活跃,不断的爆发,但其他一些火山会就此休眠或直接变成死火山,不再喷发,形成了所谓的环形山地貌。另外一个值得说的特征就是金星的峡谷地貌,由一些在火山喷发后在较浅的地方缓缓流动的岩浆所形成;这些岩浆经过金星表面时会产生流动所留下的痕迹或者渠道,而这些痕迹慢慢的形成了狭长的峡谷,有些长度可达上千公里。 那么,今天的旅程就先到这里好了,大家稍作休息,我们已经完成了对金星的探索。下一次,我会带大家继续探索我们最熟悉的家园,也是人类赖以生存的地方——地球。感谢您的收听,我们下次不见不散!
第三站:水星大家好啊,我们又见面了!上一次我们讲完了太阳的结构以及各种由太阳导致的奇观,接下来的一段时间,我们要来近距离了解一下所谓的八大行星:离太阳从近到远分别是水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星以及海王星。而今天的主角就是其中距离太阳最近的水星。 首先,在讲水星之前,我还是会老样子做点铺垫,所以我们先看一下行星究竟是什么样的存在。行星一般来讲是指本身不发光且围绕恒星进行公转的球状天体,而且他们能依靠自身清理途经的空间,也就是我们常说的“轨道”。当然,虽然我们这样定义行星,但其实背后还是有一套很严格的规矩的。在2006年,国际天文学联合会正式提出了三个行星的条件:一,行星必须围绕恒星公转;二,行星必须要有足够大的质量维持球体的形状;三,行星的轨道内不能存在其他行星或极大型天体。这三个条件缺一不可,而且顺带一提,冥王星就是因为缺了第三条件才在2006年被踢出了行星大家族。不过有意思的是,这些规则只适用于大部分的行星,但凡事总有例外——我们后面要讲的流浪行星就是一种另类。行星一般根据温度和内部的材质可以分为四大类:熔岩行星,岩质行星,热气态巨星以及气态巨行星,而我们今天要讲的水星就是岩质行星。 终于到水星了呢!首先我们来看看这个名字,其实相当迷惑人啊:明明离太阳那么近,温度肯定不低,怎么可能还会有水在表面呢?其实啊,这个名字只是跟中国古代的五行,就是常说的金木水火土,有关,实际上上面连一滴水都没有。在欧洲,大家叫它墨丘利,是信使之神,所以从这里就可以看出来水星的一大特征——跑得快。那具体有多快呢?可以这么说,水星上的“一年”,即水星年,其实只有地球上的“88天”那么短,而且它有一个很独特的地方,那就是水星上的一天比一年要长。有点匪夷所思对吧,但数据上显示如果一个人在水星生活的话,在一次太阳升起后,他需要花大概地球上的176天才能再次看到落下的太阳升起;换言之,他要等两个水星年,简直难以想象。 说完水星的公转,接下来我们看看水星的整体和表面。水星是八大行星中最小的行星,尺寸只有地球的三分之一,只比月球大了一点点,而它的重量也只有地球的5.5%,相当的轻。但很特殊的是,水星的密度特别高,在八大行星中仅次于地球,而这都要归功于它那个含铁量极高的核心——可以这么说,水星有一颗钢铁般的内心。水星的表面温度幅度极大,晚上的时候因为没有太阳的照射和大气层的保暖作用,温度甚至会下降到零下190摄氏度;白天的时候又因为离太阳太近了,照射的强度过大,导致温度飙升到430摄氏度,极其夸张。不过,据科学家们推测,因为水星的北极地区有一些深坑,里面从来未被太阳光照射到过,所以极有可能有冰的存在。正如刚才所言,水星是没有像地球那样厚的大气层覆盖的,不过它有一个由各种气体构成但不稳定的小薄层,叫外逸层,拥有各种轻元素,但这些元素在不断地逃离水星,所以为了补充这些流失,水星也不断的在从太阳那里或者撞过来的陨石中“夺取”逃走了的那部份元素。 之前在第一站的时候我们就提到过,月球表面其实是坑坑洼洼的,那么水星也是一样的。根据天文学家们的观测,水星表面有成片的平原以及大量的陨石坑,而这也表明了水星已经冷却了很久,长时间没有经历过大范围的地质活动了,比如地震或者大型火山喷发之类的。同理,和月球一样,水星上也有山脊,山脉,低谷,高原和悬崖等地形。但是有一点是值得一提的,在水星的北极位置处,有两个陨石坑中存在盐冰川的痕迹,说明可能会有水的存在。所以,有些科学家就推测在水星环境极端的地表下面说不定真的有生命可以存活,虽然这也只是假设而已。 那么,今天的旅程就先到这里好了,大家稍作休息,我们已经差不多完成了对水星的探索。下一次,我会带大家继续探索离太阳第二近,天空中极亮的那颗行星——金星。感谢您的收听,我们下次不见不散!
第二站:太阳(下)大家好啊,好久不见! 上一次,我们讲到了太阳的整体结构以及每一层的特征和重要性,从太阳的内部到外部,从核反应区到日冕层;这一次呢,我们要履行之前的约定,讲一讲那些家喻户晓的天文奇观:耀斑,黑子以及极光。 首先,在讲这些奇观前,我们先来聊一聊太阳上的磁场。众所周知,地球上是有磁场的,就跟磁铁有南极和北极一样,地球也是有南极和北极的。那么同理,太阳和地球一样也是有很活跃的磁场的,只是不一样的是,太阳上的磁场是随时变化的,而且具有一定的周期性。每隔大概11年,它的磁场就会整个翻转方向,导致很多明显的影响,而这也叫做太阳活动,包括我们今天要涵盖的太阳黑子,耀斑和地球上的极光。 好了,介绍完太阳上的磁场,我们可以先来近距离看看奇观之一——太阳黑子。太阳黑子是太阳光球层上的暗斑,看上去就像披萨上黑色的胡椒粒一样,微小,不规则且分布不均匀,但是,是很明显的黑斑。啊,虽然我这里说很小,但那只是相对整个太阳而言,其实最大的太阳黑子直径也是可达数万公里的,能放下不止一个地球,相当震撼。当然太阳黑子也不可能平白无故就是黑色的,这自然有它的道理,你们可以暂停一下,先结合前面说的磁场来想一想。那么现在我来公布一下答案:原因就是太阳黑子里的高密度磁场。事实上,太阳黑子中的磁场密度可以达到太阳其他区域的密度的1000到1500倍,极其夸张。如此高的磁场密度导致热量没办法轻易到达光球层,就像被一层铁墙堵住了一样,使得黑子区域的温度比其他区域要低了很多,所以看起来就要暗一些。有趣的一点是,太阳黑子一般集中出现在太阳的赤道附近,也就是太阳的中间部份,而这一现象被称作史波勒定律。 介绍完黑子,我们可以来看看所谓的大名鼎鼎的耀斑。 其实呢,耀斑就是太阳黑子的反面,是一种极其剧烈的太阳活动,一般发生在色球层,所以有时也叫做“色球爆发”——也就是说,耀斑形成的地方要比黑子更高一些。耀斑看上去就是太阳表面突然出现的一个亮斑,而且极其迅速的在扩张,持续时间不等,从几分钟到一小时的都有。不过,虽然耀斑远远看上去只是像一个小亮点,但其实有非常大的强度,一次大规模爆发所释放出来的总能量可以对应几十亿颗普通核弹同时爆炸的能量,不可小觑。既然有这么大的能量,太阳耀斑对人类的影响自然也是不小的。当耀斑爆发时,耀斑所释放的辐射也会波及到地球大气层中,干扰部分地区的无线电通信,有时甚至能完全中断电视台的广播,威力相当的大。 那么最后我们要讨论的就是耳熟能详的极光,出现在南北极圈的灿烂光彩,吸引了无数游客去打卡的“网红景点”。极光一般呈带状或者放射状,最常见到的颜色是绿色,但当然也有蓝色,红色和紫色的极光。这种自然奇观的形成原因与太阳密不可分。之前我们讲到过,太阳内部的温度极高,绝大多数物质都只能以等离子体或带电离子形式存在;而当这些带电粒子被太阳抛出来后,一部分会径直撞向地球,并被吸引到南北极两侧的大气层中。这些粒子和大气层中的分子相互摩擦碰撞,就像火焰一样产生了灿烂的光芒,总体看上去就像天空整个在闪耀,这也就是所谓的极光。 那么,今天的旅程就先到这里好了,大家稍作休息,我们已经完成了对太阳的探索。下一次,我会带大家继续探索离太阳最近的第一颗行星——水星。感谢您的收听,我们下次不见不散!
第二站:太阳(中)大家好,我们又见面啦。上一次,我们讲到了太阳的外貌以及它的部份结构,又着重讲解了核反应区的一些特征以及重要性,那么这一次我们就从辐射区开始讲起。 在辐射区中,能量也是非常高的,但和核反应区不同的是,它包含了很多的电磁辐射和到处乱撞的粒子,对外形成了大量的辐射和电磁波。这些波和辐射向外扩散,被不断的吸收后又释放出来,成为了太阳发光的一部份来源,也就是说,我们常说的一些可见光,紫外线和X光都要归功于辐射区了。 辐射区之外是对流层,厚度约有十几万公里,如果一个人想要用步行的方式横跨对流层,需要不吃不喝不停歇的走3年左右。对流层,正如它的名字所暗示的,在这一层中,太阳里的物质其实相当的不稳定,而且热度也没有高,温度在5500摄氏度左右,相较于核反应区温度也是下降了不少。不过对于我们而言,对流层真正重要的是对流层中粒子的运动以及热对流的产生所导致的磁场,即我们平常所说的南极北极。可以说,太阳的磁场是人类研究的经久不衰的一大课题,毕竟太阳黑子,耀斑,极光等等天文奇观都是太阳磁场的存在所导致的,而这些我们都会在下一篇播客中进行讲解。 以上从核反应区到对流层的总体区域我们统称为太阳的内部,而接下来相对应的,我们要讲一讲太阳的外部,专业上讲叫做太阳的大气层,即光球层以及光球层以外的区域。对于光球层而言,它其实是一层不透明的由气体所组成的薄层,厚度也就只有500公里左右,所以如果开车的话4小时就能跨越整个光球层。值得一提的是,虽然如前面所讲的,大多数的电磁波包含部份可见光是来源于辐射区,但绝大部分的可见光却是从光球层散发出来的。所以呢,我们平常看到的太阳那圆圆的边界线其实就是光球层,只是因为我们距离太远而光球层本身又太薄了,所以在人类眼中,就只是一条细细的轮廓线了。 现在讲完光球层,我来考一考上一次博客中所提到的太阳结构:请听题,光球层外面的一层结构叫什么呢?大家可以先想想自己的答案,而我就直接公布了:答案呢是色球层,如果答对了那么恭喜恭喜!色球层在光球层的外围,厚度有差不多2000公里,属于不薄不厚的一层,而这一层本身是不怎么散发出可见光的,所以我们自然在非特殊条件下看不到这个和它名字相悖的结构层。不过啊,有一点很有趣:正常来讲,离太阳核心区域越远的地方温度就会越低,但到了色球层这一区域,这个规律就反过来了。色球层最里面的地方温度较低,而色球层最外围的区域温度则最高,基本到达几万摄氏度的样子,而这种反常现象科学家们尚未找到明确的原因。有些人可能会问,如果色球层看不到的话,我们人类是怎么发现它的存在的呢?那么答案就是日食:在日全食期间,它会产生极其特殊的光学现象,在太阳周边呈现出一圈亮丽的紫红玫瑰色的圆环,而那个就是日食期间的色球层。当然啦,日全食期间我们肯定看不到太阳,所以啊这个圆环其实是围绕着一个圆盘状的,理应是太阳所在位置的黑色阴影的。 最后我们要讲的是日冕,太阳大气的最外层,由之前介绍过的高温但很稀疏的等离子体所组成,温度很高,可以达到几百万摄氏度,相当吓人。不过它的亮度相较于整个太阳而言很低很低,所以只有在日全食期间我们才能完全且清晰的看到圆形或椭圆状的它。这里呢稍稍做个温馨提示,大家千万不要在白天长时间盯着太阳看,不然眼组织会被损坏的。 那么,今天的旅程就先到这里好了,大家稍作休息,我们下一次播客会彻底完成对太阳的探索,讲解一些大家耳熟能详的奇观,例如耀斑,黑子,极光,太阳风等等以及它们背后的原理。感谢您的收听,我们下次不见不散!
第二站:太阳(上)大家好,欢迎来到天文的科普小课堂。上一次,我们讲到了月球的外貌以及地表特征,还有一些相关的月球起源假说,那么今天呢,我们就来了解了解另一位老朋友,太阳。想必大家已经对它很是熟悉了,毕竟每天的生活都离不开它:我们平常吃的蔬菜都是在太阳的光照下成长的,白天暖暖的温度也全靠它,现在甚至可以用太阳来发电了,即所谓的太阳能。但是,太阳还有很多我们平时生活接触不到的地方,所以在这次的旅途中,我会着重介绍太阳究竟是什么,它都有些什么特殊的外貌和结构以及一些相关的奇观。 首先,我想先明确一下,我们口中的太阳,其实是宇宙里广大的恒星家族中的一员。恒星这个词或许大家会有些耳熟,但其实啊,它的概念很简单:所谓恒星就是一种自发光的极高温天体,温度高到天体里的所有元素均已气化,或者不如说是等离子体化,即一种物质获得极高能量后所呈现出的第四状态(顺带一提,我们平日接触到的大多数物体都是前三种状态:固态,液态以及气态)那么言归正传,我们的太阳就是这样的一颗恒星,而仅在银河系中就存在上千亿颗这样的恒星,所以这样来看,好像我们的太阳也不是特别独特的存在呢,尽管对我们而言它是独一无二的。一般来讲,大多数恒星都有自己的系统,就比如太阳有太阳系,天狼星有天狼星系统,而在这宇宙中,大概有一半的恒星系统是双星系统或多星系统。大家可能有听过刘慈欣写的《三体》:小说中的三体文明就是建立在三星系统上的,也就是说他们有三个太阳,而由于这三个恒星的运动轨迹过于混乱且不可预测,三体文明的生存环境是极其恶劣的,成为了后来攻略地球的导火索。之前我们可能都会觉得三星系统是极其罕见的,但事实上这种系统在宇宙里遍地可见,例如半人马座阿尔法系统以及坐落于天鹅座的HD 188753系统;相反,像我们的太阳系这种单星系统其实在宇宙中相对罕见。 那么,接下来说完恒星后,我们就可以具体来聊聊太阳本身了。太阳是太阳系的中心,距离地球正好是一个天文单位,而一个天文单位大约是1.471亿公里;或者我们不如这么说,如果要坐时速1000公里每小时的喷气式飞机,大概要花上17年才能到太阳。所以,尽管太阳看上去近在咫尺,事实上却是差之千里。我们平时看向太阳,总觉得它很小,跟一个拳头一般大,但这都是距离造成的;可以说,太阳是整个太阳系中最不可忽视的存在。它质量很大,占了太阳系总质量的99%甚至更多,而且它的体积也很大,半径足足有70万公里(换言之,一个太阳可以装下130万个地球,可见它有多么的大),但是呢,有个地方很有趣,虽然太阳又大又重,但它的密度其实不算高,基本与纯塑料或者纤维的密度差不多。之前在上一站月球的时候我们就讲过,月球作为卫星会绕着行星转,而地球作为行星会绕着太阳转,那么太阳会绕着谁转呢?事实上,太阳会绕着银河系中心转,而它自己也会绕着自己的一根在中央的,由人类假想出的轴进行自转,一圈差不多要花上25天。 讲完这些,我们可以来近距离看看太阳的结构了。太阳本身其实是分层的,而研究人员分别给这些不同的层取了名字:最外层为日冕层,依次往里面走是色球层,光球层,对流层,辐射区以及核反应区。我们可以从最内部讲起。核反应区是太阳的中心部分,温度可以达到1500万摄氏度,压强也是极高,相当于地球上的大气压的3000亿倍。在如此高的温度与压力下,核反应的条件轻而易举就能达到,能量也就随之产生,成为了太阳发热的主要能量来源。依据现代研究人员的计算,太阳里的氦元素的含量大概能够支撑核反应进行50亿年左右,也就是说,太阳至少还有50亿年的寿命。 今天呢,我们的旅行可以先稍作休息,太阳的相关知识可是超级多的,一时半会可能讲不完,所以我把这趟旅行分成了上,中和下三集,大家也就有时间可以消化今天学到的东西了。那么,下一次,我们会从辐射区继续讲,谢谢您的收听,我们下次不见不散。
第一站:月球大家好,欢迎来到天文的科普小课堂。仰望星空是人类自古的习惯,但现如今随着城市的逐渐发展,光污染愈发严重,彻夜的霓虹灯一闪一闪让银河慢慢淡出了视野,就算是天空中最亮的北极星有时候也不见踪迹,微微亮的天空仅剩一轮明月。尽管几乎所有人都知道月亮,但它到底是个什么存在,长什么样子,怎么来的,想必很多人都会有些迷茫。那么,这些疑问这里都将为您解答。 首先,月亮,也叫月球,是一种天然卫星,也是地球唯一的卫星。想必大家平时都会听到人造卫星这种词汇,那这个“卫星”到底是什么呢?简单来说,卫星是一种可以绕一特定行星进行全闭合轨道且周期性运转的一类天体。这里面,有三个要素要符合:一是卫星的轨道需要闭合,或者说运行轨迹是个椭圆形,不能断开;二是卫星必须要绕着行星,例如地球,火星这样的天体来运转;三是在运转特定时间之后,卫星会回到最初的位置。这三个要素缺一不可,而我们的月球就正好符合这些要求,而且因为它是自然形成的,我们就把它划到了天然卫星。 那么作为卫星的一员,月球也有着一些共有的特点,最出名的就是自身不会发光。当然,这听起来有些违背常理,毕竟“明月当空照”,平常我们一抬头就能看到的亮的晃眼的月亮怎么可能自己不发光?但其实我们所看到的光都源于太阳。月球本身和地球一样是不产生核聚变的,也没有足够的能量能产生大规模的放光现象,但它可以反光,也就是将太阳时时刻刻释放出的各波频的光都反射到地球表面以及观察者眼中,看起来就好像月球自己会发光一样。知道了这点后,月食的原因就变得显而易见起来。被天狗吃掉这种理由仅是传说,事实上只是月亮被地球挡住了。在理想的情况下,当月球,地球和太阳共线,且地球在中间时,太阳释放出的光会被地球挡住,从而照不到月亮表面,也就没有反光可言。因此,在月全食期间,理论上,月亮就是全黑的,根本看不到。但现实中会有很多偏差,例如其实三个天体并未完全共线,或者光没有被完全挡住等情况,导致我们还是能看见一部份月亮反射的光,也就是我们常说的月偏食。 了解了这些后,我们就可以近距离看看月球到底长什么样子了。月球基本上是个圆球体,体积放眼于整个太阳系内也是较大的,排名在第五位,仅次于木星的卫星“艾奥”,半径在3500公里左右。也就是说,月球的体积是地球体积的49分之一,类比起来的话,大概就是地球相当于一个篮球大小时,月球就是一个网球的大小。虽然月球形状上长得规规矩矩,但表面可是惨不忍睹。我们平常一想到月亮时可能觉得月球表面是光滑平整的,事实则是截然相反:月球上遍布了大大小小的陨石坑,地表相当不平整。现在的研究人员认为可能是双重因素造成的:一是月球上相当荒芜,没有大气层作为保护,导致大量的陨石直接撞击在表面,留下几乎不会被侵蚀的陨石坑;另一方面是月球曾经有一段时期火山运动非常频繁,重复的火山喷发和熔岩冷却在月球表面留下了各种各样的痕迹。逐渐的,因为没有空气,雨水和风,这些痕迹和坑洼都保存了下来,累积至今形成了相当壮观的地表特征。 研究人员在仔细观察和分类后,给这些不同形状和高度的地貌取了不同的名字。月球的平原地带,也就是我们看月亮时较暗的区域,叫做月海,目前已确定的有22个,其中最大的是“风暴洋”,差不多是2.4个新疆维吾尔自治区的面积。接下来,高于月海的地区,也就是我们看月亮时较亮的区域,叫做月陆,是月球表面最古老的地形特征之一。而穿插于这两大地形之间的是最家喻户晓的环形山,也就是所谓的撞击坑,但不一定所有的环形山都是撞击导致的。有趣的一点是,环形山这个名字是由著名的天文学家伽利略赋予的。在20世纪,撞击坑的分类法横空出世:研究人员将环形山分为了两大类:克拉维型和哥白尼型。前者一般是古老的撞击坑,而后者是较为年轻的且呈辐射状的撞击坑,在坑的中央一般存在一个小小的凸起,即中央峰。最后就是月谷了,月表的深且长的裂缝,形状类似于地球上的东非大裂谷,若从上空观察,则是呈现出曲折的黑色线条。最有名的月谷是阿尔卑斯大月谷,长度有130公里,相当于3个马拉松的距离,宽度则有足足10公里。 介绍完这些后,有的人可能会注意到这些特征都是慢慢积累起来的,那么月球的历史必然也很悠久,所以很多亿年前,月球究竟是怎么来的呢?目前来讲,现今最被普遍认可的假说是大碰撞说,虽然也有别的一些设想,但都相对没有那么成熟,且违背部份事实。根据大碰撞说里的观点,在太阳系形成的早期阶段,也就是还年轻的时候,空间中有很多除了八大行星以外游荡的小天体,也就是“星子”,而其中有一个质量体叫做“忒伊亚”,与早期地球相距不远。然而,偶然间,在各种力的作用下,忒伊亚以每秒5公里的速度和地球发生了非对心碰撞,也就是说它以高铁速度的60倍撞上了地球的一角,不仅使地球的倾斜导致了四季的出现,同时忒伊亚本身连带着地球被撞上的部份都被撕裂成碎片甩到了地球周边的空间。这些蒸发的气体和粉碎的尘埃受到地球引力的影响,以地球为中心运转,并相互吸引堆叠,渐渐形成了一个环,而后是一个基本是融化状态的月球。经过数亿年的时光,月球渐渐冷却了下来,成为了现在熟悉的模样。当然,这个假说虽然受到很多证据支持,但也有一些小疑点。比如说大撞击过程会产生大量的热量和压力,导致地球受撞击的一面完全融化成岩浆的海洋,不过事实上并没有证据能够表明曾经地球拥有 过岩浆海。而且,理论上讲,构成月球的一部份物质是来自于地球的,而地球上有大量的亲铁元素,及融化状态下容易与铁元素结合的元素,但问题是月球却缺乏该种元素,增加了这个假说的瑕疵。 听了这么多,可能大家也会觉得即使是平常最熟悉的月亮,也是有很多值得探索的地方,包括它的构造,历史以及未来的走向。虽然科学家仍然没有对这个一直陪伴着地球的,也是人类除地球外第一个踏上的天体研究清楚透彻,目前所提出的理论也是极其有趣的。所以,希望这篇播客可以帮到大家,大家在播客之余也可以做做关于月球的调查。谢谢收听,我们下次不见不散。