[机经背景分类] 天文类

JUPITER
Jupiter has thick, gaseous atmospheres and low
densities. It has no solid rock surface. The
temperature ranges from about -190°F (-124°C) for
the visible surface of the atmosphere, to 9°F
(-13°C) at lower cloud levels; localized regions
reach as high as 40°F (4°C) at still lower cloud
levels near the equator. Jupiter radiates about four
times as much heat energy as it receives from the sun,
suggesting an internal heat source. This energy is
thought to be due in part to a slow contraction of the
planet.
At least 17 natural satellites are known to orbit
Jupiter. They are conveniently divided into three
groups. The four largest—Io, Europa, Ganymede, and
Callisto—were discovered by Galileo in 1610, shortly
after he invented the telescope, and are known as the
Galilean satellites. A second group is comprised of
the four innermost satellites. The final group
consists of the eight satellites with orbits outside
that of Callisto. The seventeenth satellite, 1999J1,
was discovered in 2000. Eleven small previously
unknown satellites were reported in 2001. If these
sightings should be confirmed, it would raise the
number of Jovian moons to 28.
… The spot and other markings of the atmosphere also
provide evidence for Jupiter’s rapid rotation, which
has a period of about 9 hr 55 min.
Jupiter
木星是太阳系九大行星中最大的一个，它的体积可以容纳1300多个地球。它的质量是地球质量的300多倍。把太阳系所有其他行星的质量全加起来还不及木星质量的一半。 木星在椭圆轨道上绕太阳运行一周需要11.86年，与太阳平均距离是7.78亿千 米.由于木星离太阳遥远, 木星表面温度比地球表面低得多。根据“先驱者”11号宇宙飞船测得的温度约为-150°C。 木星自转很快，自转一周只需9小时50分30秒，是太阳系中自转最快的一个。由于快速自转，使木星形状变扁，不是正圆形，而是中腰鼓起的椭圆形。很快的旋转速度带动它的大气层顶端的云层，竟以约35400千米/小时的速度旋转，这种高速产生的离心力就把云层拉成线丝，从而使木星赤道上空高高隆起。木星圆面上有许多带状纹，每条带状纹都与木星的赤道平行。这些带状纹是木星的大气环流。 木星是一个没有固体表面的星球，表面充满液态的氢。地球上的物体只要获得11.2千米/秒的速度就能飞离地球，木星上的物体必须具有60千米/秒的速度才能摆脱木星的引力，飞离木星。 在离木星几十万千米处围绕木星赤道的区域，有一个由黑色碎石块构成的环，叫做木星环。木星环的厚度约30千米，宽数千千 米，以7小时的周期围绕木星高速旋转。每个石块的直径从数十米到数百米。这个木星环的外缘距离木星中心约12.8万千米。在木星的南半球，有一个颜色明亮而鲜艳的大红斑，300多年来，大红斑的形状几乎没有变化，大小和颜色却经常变幻。长度最长时达到4万千米，最少也有1万多千米，一般保持在2万千米左右，宽度变化不大。大红斑颜色有时鲜红，有时略带棕色或淡玫瑰色。当它的位置在东西方向上时会有漂移。 木星探测器探明：大红斑原来是木星大气云层中的一个大旋涡，其中飘浮着五颜六色的云，有棕红色的、棕黄色的、橙色的、白色的，五彩缤纷。
它们主要由红磷化合物构成，而且不停地激烈运动。科学家们批出，这实际上是木星大气中的带电粒子，在木星旋转磁场作用下的螺旋运动中形成的猛烈风暴。

(MARS)Giant Shield Volcanoes
The giant shield volcanoes on Mars are truly huge. The largest are three times as high as the biggest Earth volcanoes. They also are bigger in diameter. Thus, the biggest volcano on Mars is comparable to a pile of nearly 100 Hawaiian volcanoes. Despite this difference in size, the Mars shields look a lot like shield volcanoes on Earth. Both have the same broad flat profiles, large central calderas, and similar lava flow features. The giant martian shields are also much older than any Earth volcano. The youngest lavas on the martian shields are about 20 to 200 million years old. The oldest lavas are near 2.5 billion years old. Thus, these giant volcanoes were active for billions of years. This may explain their large size. On Earth, plate tectonics is always moving volcanoes away from their magma sources. Such movements are very slow, but they mean that most Earth volcanoes have distinct lifetimes. In the Hawaiian islands, for instance, volcanism lasts fo only a few million years on any given island. In contrast, the lack of plate tectonics on Mars allowed volcanoes to just keep growing. The only limit on their final size was the volume of lavas available.
Olympus Mons
a gigantic (about 600 km/375 mi in diameter) shield volcano on Mars, is larger across than the length of the Hawaiian Islands strung together. The Mars Pathfinder Mission of 1997 returned data that Martian volcanic rocks appear to be similar to those found on Earth, including some evidence of the rock andesite. The volcanism on
加一下^^
the Earth's moon, Mars, Mercury, and Venus mostly occurred billions of years ago; these planetary bodies are now cold and dead. However, scientists have found evidence in Martian meteorites that indicates volcanic activity on Mars may have occurred as recent as 150 million years ago.

Mars has the largest volcano in the solar system, Olympus Mons. It is 26 km (16 mi) high (almost twice as high as Earth¡¦s Mount Everest) and covers an area comparable to the state of Arizona. Near it, three other volcanoes almost as large¡XArsia Mons, Pavonis Mons, and Ascraeus Mons¡Xform a line running from southwest to northeast. These four volcanoes are the most noticeable features of a large bulge in the surface of Mars, called Tharsis. Another volcano, Alba Patera, is also part of the Tharsis bulge, but is quite different in appearance. It is probably less than 6 km (4 mi) high, but has a diameter of 1,600 km (1,000 mi). None of Mars¡¦s volcanoes appear to be active.

The Tharsis bulge has had a profound effect on the appearance of the surface of Mars. The Tharsis bulge includes many smaller volcanoes and stress fractures, in addition to the large volcanoes. Its presence affects the weather on Mars and may have changed the climate by changing the rotation of the planet.

MOON
The study of the moon’s surface increased with the
invention of the telescope by Galileo in 1610 and
culminated in 1969 when the first human actually set
foot on the moon’s surface. It has been established
that the moon completely lacks both water and
atmosphere.

A neutron telescope
It is a big tube made of some metal, which will absorb
neutrons. Neutrons collide the metal to produce
another kind of particle, which can be studied by
scientists

VENUS
Venus is often referred to as the sister planet of the
earth, because it is only slightly smaller in both
size and mass. Several important differences, however,
exist between the two planets.

SUNSPOT
Galileo observed them systematically for several weeks
before concluding that they had to be events taking
place on the solar surface. The temperature of the
spots is lower than that of the surrounding
photosphere; thus the spots are darker. All but the
smallest show a dark central portion (the umbra) with
a lighter outer area (the penumbra).
An 11-year cycle from one period of maximum activity
to the next is usually observed. During each 11-year
period sunspots appear first at higher latitudes and
later at latitudes closer to the solar equator as the
period progresses. The spots often form in pairs or
groups.
太阳黑子的活动
一般认为太阳黑子和其他活动性都起因于热对流和各部份自转速度不同。
可以设想在太阳上原来存在南北两个磁极,在对流层里面行成的经向磁场。太阳物质的不同部位以不同转速运动(这称为较差自转),赤道附近自转较快靠近及区转得较慢。于是“冻结”在太阳物质里的磁力线就会逐步被拉长并环绕太阳,带有纬向成分。经多次缠绕之后纬向成分愈来愈强。磁场强度与磁力线的密度成正比,在多次缠绕之后太阳物质里的磁场基本变成纬向而且强度大为增加。磁力线之间互相有斥力,磁场加强时斥力愈来愈强。既然磁场“冻结”在太阳物质里面,磁力线的斥力就给太阳物质加上一种膨胀压力,通常称为磁压。在太阳内部对流层内,由于不均匀性,各处的气体压力并不完全相同,如果某处磁压超过气压,这一团物质就会膨胀,结果会像水里的气泡一样受到上浮力的作用向表面升起,最后连磁力线带物质都冒出太阳表面。在磁力线集中穿过对流层顶部进入光球的地方就会形成黑子。在磁力线集中和穿入的部位形成的黑子分别为N极性和S极性。且赤道两侧的磁力线走向正好相反,所以在南半球和北半球形成的黑子对的极性也相反。
到此为止，我们发现所找到的资料对以上的说明差异性不大，均是以同一理论为观点。但在下来，讨论到为何磁力线会影响到温度时，便出现了新、旧两种差异性颇大的理论。
依照旧理论的说法，由于黑子里面磁力线大量密集，强大的磁场阻碍着太阳由内部到日面的对流，也就是电浆在黑子区的强大磁场之下不能随意移动，形成类似栓塞的效果，防止能量继续从内部流向表面。当栓塞上方的物质冷却后，已将近五千公里的时速流回太阳表面，周围的电浆便朝向黑子中心的磁场中进一步冷却并沉降，在磁场强度未衰之前，冷却效应便能够继续维持黑子结构的稳定。
由于磁拴塞能够防止热流向太阳面，因此黑子下层温度逐渐升高。天文学家在 1998 年六月的观测发现，太阳黑子其实很浅，表面下五千公里处的声速明显较高，显示该处的温度也较周围为高，与太阳黑子在表面处所呈现的现象刚好相反。新的理论同样以强大的磁场为基础，但却认为磁场不但没有抑制，反而大大加速能量的传送。
黑子的强大磁场把大部份热流变为磁流体波﹐沿磁力线迅速传播出去﹐能量就此化为波动(wave)﹐因而冷却下来。此点理论弥补了旧理论的不足﹐但其可信度仍有待证实。

红外望远镜Ultra red telescopes
将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波﹐人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱﹐必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来﹐红外辐射照射物体所引起的任何效应﹐只要效果可以测量而且足够灵敏﹐均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量﹐或者可用适当的方法转变成电量。一个红外探测器至少有一个对红外辐射产生敏感效应的物体﹐称为响应元。此外﹐还包括响应元的支架﹑密封外壳和透红外辐射的窗口。有时还包括致冷部件﹑光学部件和电子部件等。
简史 1800年﹐F.W.赫歇耳在太阳光谱中发现了红外辐射的存在。当时﹐他使用的是水银温度计﹐即最原始的热敏型红外探测器。1830年﹐L.诺比利利用当时新发现的温差电效应(也称塞贝克效应)﹐制成了一种以半金属铋和锑为温差电偶的热敏型探测器。称作温差电型红外探测器(也称真空温差电偶)。其后﹐又从单个温差电偶发展成多个电偶串联的温差电堆。1880年﹐S.P.兰利利用金属细丝的电阻随温度变化的特性制成另一种热敏型红外探测器﹐称为测辐射热计。1947年﹐M.J.E.高莱发明一种利用气体热膨胀制成的气动型红外探测器(又称高莱管)。在40年代﹐又用半导体材料制作温差电型红外探测器和测辐射热计﹐使这两种探测器的性能比原来使用半金属或金属时得到很大的改进。半导体的测辐射热计又称热敏电阻型红外探测器。
60年代中期﹐出现了热释电型探测器。它也是一种热敏型探测器﹐但其工作原理与前三种热敏型红外探测器有根本的区别。最早的光电型红外探测器是利用光电子发射效应即外光电效应制成的。以 Cs-O-Ag为阴极材料的光电管(1943年出现)可以探测到 1.3微米。外光电效应的响应波长难以延伸﹐因此﹐它的发展主要是近红外成像器件﹐如变像管。
利用半导体的内光电效应制成的红外探测器﹐对红外技术的发展起了重要的作用。内光电效应分光电导和光生伏打两种效应。利用这些效应制成的探测器分别称为光导型红外探测器和光伏型红外探测器(见光子型探测器)。
分类 按所利用的效应﹐红外探测器可分成三大类。
热敏(型)红外探测器 响应元吸收红外辐射而使温度升高﹐利用温度升高所导致的体积膨胀﹑电阻的改变﹑温差电动势的产生或自发电极化的改变等﹐度量入射辐射的强弱。
光子(型)(或光电型)红外探测器 响应元内的电子直接吸收红外辐射的光子能量而发生运动状态的改变﹐利用这一改变所导致的电导的改变或电动势的产生等﹐度量入射辐射的强弱。
整流(型)红外探测器 红外辐射是频率比无线电波更高的电磁波。与无线电波一样﹐也可用结型器件(如半导体结﹑金属-半导体结﹑金属-金属结﹑约瑟夫逊结等)作混频器﹐进行外差接收。不过﹐这种方法通常用于相干性的远红外辐射(即远红外镭射)的探测。

sunwind
从日冕不断发射出的稳定的粒子流。日冕具有极高的温度，作用于日冕气体上的引力不能平衡压力差，因此日冕中很难维持流体静力平衡，日冕不可能处于稳定静止状态，而是稳定地向外膨胀，热电离气体粒子连续地从太阳向外流出，就形成了太阳风。
近年来的观测表明，存在于日冕中的冕洞同地球附近的太阳风有很好的相关性，而长寿命的冕洞 [M区] 更是太阳风的风源。
    开始人们是从慧尾总是背向太阳这种天象中猜测到太阳风的存在，近年来利用卫星观测近地空间，终于证实了太阳风的存在。
太阳风的理论模型，是按稳定态球对称的日冕向外扩张的物质流处理的，这种理论模型必然导致无结构的太阳风。但实际上太阳风中很少存在这种状态，几乎所有观测到的参量都有一种无规则的起伏。起伏的原因可归诸于空间的不均匀性或随时间变化的因素，是日面上发生的天体物理现象在行星际空间的反映。相对宁静的太阳风只有在太阳活动极小年才会存在。从太阳活动水平不同的年份的观测结果中可以看出，随着太阳活动程度的降低，太阳风的流速也降低。当太阳风流速降至每秒320公里时，可近似认为太阳风处于宁静状态。

    既然太阳风起源于日冕，人们有理由认为太阳风的化学成分和日冕的化学成分相似。奇怪的是，根据“水手2号”、“探险者34号”、“维拉3号”的观测结果，长时期的平均氦丰度约为氢的4.5%左右，低于太阳光球中的氦氢丰度比。这个事实意味着氢在日冕膨胀过程中也许比氦更加容易从太阳中逃逸，也就是说，不同荷质比的离子在日冕膨胀中会分离，导致日冕重粒子的引力沉淀。此外，太阳风中氦氢丰度比变化很大，升降幅度有时可达一个数量级之多，成因至今还是个谜。观测表明，高氦量等离子体常常在日地间激波或地磁扰动突然开始后5—12小时内出现，这说明它与太阳爆发有关。

    太阳风中的动力学现象包含许多随时间变化的复杂结构 [高速等离子体流、日地间激波、阿尔文起伏等] ，大致可分为2类：

·        同日面上长寿命的活动区有关的；

·        同日面上爆发过程有关的。常以激波的形式出现，这种激波是由耀斑区抛射出的快速等离子体压缩太阳风而形成的。因为等离子体具有较高的电导率，阻止了快速的相互渗透，所以只要抛射出来的快速等离子体与太阳风的相对速度超过声速，就会形成这种激波波阵面。在地球附近，这种激波的平均传播速度约每秒500公里；日地间激波平均传输的时间约55小时，由此算出平均传播速度每秒为760公里，较地球轨道附近实测激波速度略大，因此传输过程中可能有某些微小的减速。

    太阳风的大尺度性质可用流体模型来描述，其初级理论是美国天体物理学家帕克完成的。近年来的理论发展主要集中在研究2种模型上：

·        单流体模型     假设能量方程中电子温度和质子温度相同，并且认为在日冕底层区域之外唯一的能源来自热传导。

·        双流体模型     假设电子温度和质子温度不同，需要分别建立电子气体和质子气体的能量方程，并且通过电子和质子间的库仑碰撞交换项将2个能量方程耦合起来。

    目前尚难判断哪种模型更好。单流体模型所预言的温度值与观测值较为吻合，但未能导出电子和质子的温度差异；双流体模型导出电子温度大于质子温度，这个推断与观测结果一致，但是与实际观测值比较起来，电子温度的理论值偏高，质子温度的理论值过于偏低。不论是单流体模型还是双流体模型，只靠来自热传导和对流的能量传输是不够的，也许还有另外的能量传输形式，如激波、磁流体力学波、磁湍流等。同样，太阳附近对日冕增温有影响的机制，可能在日冕外区域仍起作用。

太阳系的行星
九大行星通常按以下几个方法分类：

根据组成：
　　固态的由石头构成的行星：水星，金星，地球和火星：
　　固态行星主要由岩石与金属构成，高密度，自转速度慢，固态表面，没有光环，卫星较少。
　　较大的气态行星：木星，土星，天王星和海王星：
　　气态行星主要由氢和氦构成，密度低，自转速度快，大气层厚，有光环和很多卫星。
　　冥王星。
根据大小:
　　小行星：水星，金星，地球，火星和冥王星。
　　小行星的直径小于13000公里。
　　巨行星：木星，土星，天王星和海王星。
　　巨行星的直径大于48000公里。
　　水星和冥王星有时被称作次行星(lesser planets)（不要与次级行星(minor planets)－－小行星的官方命名－－相混乱）。
　　巨行星有时被称为气态行星。

根据相对太阳的位置：
　　内层行星：水星，金星，地球和火星。
　　外层行星：木星，土星，天王星，海王星和冥王星。
　　在火星和木星之间的小行星带组成了区别内层行星和外层行星的标志。

根据相对地球的位置：
　　地内行星：水星和金星。
　　离太阳与地球较近。
　　地内行星看起来的如同地球上看有时不完整的月亮。
　　地球。
　　地外行星：火星到冥王星。
　　离太阳与地球较远。
　　地外行星看起来通常是完整的，或近乎完整的。

根据历史：
　　古典行星：水星，金星，火星，木星和土星。
　　史前即以得知
　　可用肉眼观测
　　现代行星：天王星，海王星，冥王星。
　　近现代所发现
　　用望远镜观测
　　地球

未知点：
　　太阳系是怎样起源的？一般来说是由尘粒与气体的星云压缩形成的，但详情很不清楚。
　　行星系统如何与其他星系共处？已有了木星般大小的在附近轨道运动的物件的恒星的极好的证据。组成固态行星的条件是什么？看起来地球这样的星体并不是独一无二的，但目前还没有直接证据证明这个或其他。

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*************************************************************************************************************黑洞
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。

　　根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

　　等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。

　　那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

　　我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

　　质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。

　　这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

　　与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

　　在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。

　　更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！

　　“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。