第一章 光明顶星系

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光明顶星系的叫法，来自于地球中国科学家2129年首次发现并予以命名。由于科学家喜欢武侠，所以命名光明顶，以为着光明和幸福。</p>

但光明顶星系却并不安宁。</p>

就和有些俗语说的一样，你猜中了故事的开头，却猜不中故事的结尾。光明顶星系并不安全。</p>

首先，大家先了解一下光明顶星系。光明顶星系共有8大行星，其中最中间的我们按照地球的叫法，称之为太阳，这个太阳正处于青年时期，体积是地球太阳的1.5倍。其他行星按照地球的叫法，依次按照离太阳的距离从近到远，它们依次为被地球上的中国科学家叫做水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。</p>

水星，水星的轨道偏离正圆程度很大，近日点距太阳仅四千六百万千米，远日点却有7千万千米，在轨道的近日点它以十分缓慢的速度按岁差围绕太阳向前运行。</p>

在2062年前，人们一直认为水星自转一周与公转一周的时间是相同的，从而使面对太阳的那一面恒定不变。这与月球总是以相同的半面朝向地球很相似。但在2065年，通过观察发现这种理论是错误的。我们已得知水星在公转二周的同时自转三周，水星是太阳系中唯一已知的公转周期与自转周期共动比率小于1:1的天体。</p>

水星上的温差是整个太阳系中最大的，温度变化的范围为90开到700开。相比之下，金星的温度略高些，但更为稳定。</p>

水星在许多方面与月球相似，它的表面有许多陨石坑而且十分古老；它也没有板块运动。另一方面，水星的密度比月球大得多，(水星 5.43 克/立方厘米月球 3.34克/立方厘米)。水星是太阳系中仅次于地球，密度第二大的天体。事实上地球的密度高部分源于万有引力的压缩；若非如此，水星的密度将大于地球，这表明水星的铁质核心比地球的相对要大些，很有可能构成了行星的大部分。因此，相对而言，水星仅有一圈薄薄的硅酸盐地幔和地壳。</p>

巨大的铁质核心半径为1800到1900千米，是水星内部的支配者。而硅酸盐外壳仅有500到600千米厚，至少有一部分核心大概成熔融状。</p>

事实上水星的大气很稀薄，由太阳风带来的被破坏的原子构成。水星温度如此之高，使得这些原子迅速地散逸至太空中，这样与地球和金星稳定的大气相比，水星的大气频繁地被补充更换。</p>

水星的表面表现出巨大的急斜面，有些达到几百千米长，三千米高。有些横处于环形山的外环处，而另一些急斜面的面貌表明他们是受压缩而形成的。据估计，水星表面收缩了大约0.1%（或在星球半径上递减了大约1千米）。</p>

水星上最大的地貌特征之一是Calori 盆地，直径约为1300千米，人们认为它与月球上最大的盆地Maria相似。如同月球的盆地，Calori盆地很有可能形成于太阳系早期的大碰撞中，那次碰撞大概同时造成了星球另一面正对盆地处奇特的地形。</p>

除了布满陨石坑的地形，水星也有相对平坦的平原，有些也许是古代火山运动的结果，但另一些大概是陨石所形成的喷出物沉积的结果。</p>

水星有一个小型磁场，磁场强度约为地球的1%。</p>

金星的自转非常不同寻常，一方面它很慢（金星日相当于243个地球日，比金星年稍长一些），另一方面它是倒转的。另外，金星自转周期又与它的轨道周期同步，所以当它与地球达到最近点时，金星朝地球的一面总是固定的。这是不是共鸣效果或只是一个巧合就不得而知了。</p>

金星是光明顶星系的第二颗行星。金星有时被誉为地球星的姐妹星，在有些方面它们非常相像：</p>

－－金星比地球略微小一些（95%的地球直径，80%的地球质量）。</p>

－－在相对年轻的表面都有一些环形山口。</p>

－－它们的密度与化学组成都十分类似。</p>

由于这些相似点，有时认为在它厚厚的云层下面金星可能与地球非常相像，可能有生命的存在。但是不幸的是，许多有关金星的深层次研究表明，在许多方面金星与地球有本质的不同。</p>

金星的大气压力为90个标准大气压（相当于地球海洋深1千米处的压力），大气大多由二氧化碳组成，也有几层由硫酸组成的厚数千米的云层。这些云层挡住了我们对金星表面的观察，使得它看来非常模糊。这稠密的大气也产生了温室效应，使金星表面温度上升400度，超过了740开（足以使铅条熔化）。金星表面自然比水星表面热，虽然金星比水星离太阳要远两倍。</p>

云层顶端有强风，大约每小时350千米，但表面风速却很慢，每小时连几千米都不到。</p>

光明顶星系的第三颗行星是火星</p>

火星的轨道是显著的椭圆形。因此，在接受太阳照射的地方，近日点和远日点之间的温差将近30摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K（-55℃，-67华氏度），但却具有从冬天的140K（-133℃，-207华氏度）到夏日白天的将近300K(27℃，80华氏度）的跨度。尽管火星比地球小得多，但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。</p>

除地球，火星是具有最多各种有趣地形的固态表面行星。其中不乏一些壮观的地形：</p>

－奥林匹斯山脉：它在地表上的高度有24千米（78000英尺），是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过500千米，并由一座高达6千米（20000英尺）的悬崖环绕着；</p>

－ Tharsis:火星表面的一个巨大凸起，有大约4000千米宽，10千米高；</p>

－ Valles Marineris:深2至7千米，长为4000千米的峡谷群；</p>

－ Hellas Planitia:处于南半球，6000多米深，直径为2000千米的冲击环形山。</p>

火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。</p>

在火星的南半球，有着与月球上相似的曲型的环状高地。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原组成。这些平原的形成过程十分复杂。南北边界上出现几千米的巨大高度变化。形成南北地势巨大差异以及边界地区高度剧变的原因还不得而知（有人推测这是由于火星外层物增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的）。一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。这个疑点将由“火星全球勘测员”来解决。</p>

火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成；外包一层熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外层是一层薄薄的外壳。相对于其他固态行星而言，火星的密度较低，这表明，火星核中的铁（镁和硫化铁）可能含带较多的硫。</p>

如同水星和月球，火星也缺乏活跃的板块运动；没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。由于没有横向的移动，在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。再加之地面的轻微引力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是，人们却未发现火山最近有过活动的迹象。虽然，火星可能曾发生过很多火山运动，可它看来从未有过任何板块运动</p>

火星上曾有过洪水，地面上也有一些小河道，十分清楚地证明了许多地方曾受到侵蚀。在过去，火星表面存在过干净的水，甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间，而且据估计距今也有大约四十亿年了。（Valles Marneris不是由流水通过而形成的。它是由于外壳的伸展和撞击，伴随着Tharsis凸起而生成的）。</p>

在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。</p>

火星的那层薄薄的大气主要是由余留下的二氧化碳（95.3%）加上氮气（2.7%）、氩气（1.6%）和微量的氧气（0.15%）和水汽（0.03%）组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴（比地球上的1%还小），但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴，而在Olympus Mons的顶端却只有1毫巴。但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应，但那些仅能提高其表面5K的温度，比我们所知道的金星和地球的少得多。</p>

火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层。这种现象的原因还不知道，但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的。或许在火星表面下较深处也有水存在。这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化使火星的气压改变了25%左右。</p>

光明顶星系的第四颗行星是木星</p>

气态行星没有实体表面，它们的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大（我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径）。我们所看到的通常是大气中云层的顶端，压强比1个大气压略高。</p>

木星由90%的氢和10%的氦（原子数之比，75/25%的质量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。土星有一个类似的组成，但天王星与海王星的组成中，氢和氦的量就少一些了。</p>

木星可能有一个石质的内核，相当于10－15个地球的质量。</p>

内核上则是大部分的行星物质集结地，以液态金属氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿巴压强下才存在，木星内部就是这种环境（土星也是）。液态金属氢由离子化的质子与电子组成（类似于太阳的内部，不过温度低多了）。在木星内部的温度压强下，氢气是液态的，而非气态，这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的“冰”。</p>

最外层主要由普通的氢气与氦气分子组成，它们在内部是液体，而在较外部则气体化了，我们所能看到的就是这深邃的一层的较高处。水、二氧化碳、甲烷及其他一些简单气体分子在此处也有一点儿。</p>

云层的三个明显分层中被认为存在着氨冰，铵水硫化物和冰水混合物。然而，来自伽利略号的证明的初步结果表明云层中这些物质极其稀少（一个仪器看来已检测了最外层，另一个同时可能已检测了第二外层）。但这次证明的地表位置十分不同寻常（左图）－－基于地球的望远镜观察及更多的来自伽利略号轨道飞船的最近观察提示这次证明所选的区域很可能是那时候木星表面最温暖又是云层最少的地区。</p>

木星和其他气态行星表面有高速飓风，并被限制在狭小的纬度范围内，在连近纬度的风吹的方向又与其相反。这些带中轻微的化学成分与温度变化造成了多彩的地表带，支配着行星的外貌。光亮的表面带被称作区（zones），暗的叫作带（belts）。这些木星上的带子很早就被人们知道了，但带子边界地带的漩涡则由旅行者号飞船第一次发现。伽利略号飞船发回的数据表明表面风速比预料的快得多（大于400英里每小时），并延伸到根所能观察到的一样深的地方，大约向内延伸有数千千米。木星的大气层也被发现相当紊乱，这表明由于它内部的热量使得飓风在大部分急速运动，不像地球只从太阳处获取热量。</p>

木星表面云层的多彩可能是由大气中化学成分的微妙差异及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩缤纷的视觉效果，但是其详情仍无法知晓。</p>

色彩的变化与云层的高度有关：最低处为蓝色，跟着是棕色与白色，最高处为红色。我们通过高处云层的洞才能看到低处的云层。</p>

木星表面的大红斑早在300年前就被地球上的观察所知晓（这个发现常归功于卡西尼，或是17世纪的Robert Hooke）。大红斑是个长25，000千米，跨度12，000千米的椭圆，总以容纳两个地球。其他较小一些的斑点也已被看到了数十年了。红外线的观察加上对它自转趋势的推导显示大红斑是一个高压区，那里的云层顶端比周围地区特别高，也特别冷。类似的情况在土星和海王星上也有。还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间。</p>

木星向外辐射能量，比起从太阳处收到的来说要多。木星内部很热：内核处可能高达20，000开。该热量的产量是由开尔文-赫尔姆霍兹原理生成的（行星的慢速重力压缩）。（木星并不是像太阳那样由核反应产生能量，它太小因而内部温度不够引起核反应的条件。）这些内部产生的热量可能很大地引发了木星液体层的对流，并引起了我们所见到的云顶的复杂移动过程。土星与海王星在这方面与木星类似，奇怪的是，天王星则不。</p>

木星与气态行星所能达到的最大直径一致。如果组成又有所增加，它将因重力而被压缩，使得全球半径只稍微增加一点儿。一颗恒星变大只能是因为内部的热源（核能）关系，但木星要变成恒星的话，质量起码要再变大80倍。</p>

木星有一个巨型磁场，比地球的大得多，磁层向外延伸超过6.5e7千米（超过了土星的轨道！）。（小记：木星的磁层并非球状，它只是朝太阳的方向延伸。）这样一来木星的卫星便始终处在木星的磁层中，由此产生的一些情况在木卫一上有了部分解释。不幸的是，对于未来太空行走者及全身心投入旅行者号和伽利略号设计的专家来说，木星的磁场在附近的环境捕获的高能量粒子将是一个大障碍。这类“辐射”类似于，不过大大强烈于，地球的电离层带的情况。它将马上对未受保护的人类产生致命的影响。</p>

伽利略号号飞行器对木星大气的探测发现在木星光环和最外层大气层之间另存在了一个强辐射带，大致相当于电离层辐射带的十倍强。惊人的是，新发现的带中含有来自不知何方的高能量氦离子。</p>

木星有一个同土星般的光环，不过又小又微弱。它们的发现纯属意料之外，只是由于两个旅行者1号的科学家一再坚持航行10亿千米后，应该去看一下是否有光环存在。其他人都认为发现光环的可能性为零，但事实上它们是存在的。这两个科学家想出的真是一条妙计啊。它们后来被地面上的望远镜拍了照。</p>

不像土星的，木星的光环较暗（反照率为0.05）。它们由许多粒状的岩石质材料组成。</p>

木星光环中的粒子可能并不是稳定地存在（由大气层和磁场的作用）。这样一来，如果光环要保持形状，它们需被不停地补充。两颗处在光环中公转的小卫星：木卫十六和木卫十七，显而易见是光环资源的最佳候选人。</p>

光明顶星系的第五颗行星是土星</p>

土星是最疏松的一颗行星，它的比重（0.7）比水的还要小。</p>

与木星一样，土星是由75%的氢气和25%的氦气以及少量的水，甲烷，氨气和一些类似岩石的物质组成。这些组成类似形成太阳系。</p>

土星内部和木星一样，由一个岩石核心，一个具有金属性的液态氢层和一个氢分子层，同时还存在少量的各式各样的冰。</p>

土星的内部是剧热的（在核心可达12000开尔文），并且土星向宇宙发出的能量比它从太阳获得的能量还要大。大多数的额外能量与木星一样是由Kelvin-Helmholtz原理产生的。但这可能还不足以解释土星的发光本领，一些其他的作用可能也在进行，可能是由于土星内部深层处氦的“冲洗”造成的。</p>

木星上的明显的带状物在土星上则模糊许多，在赤道附近变得更宽。由地球无法看清它的顶层云，所以直到旅行者飞船偶然观测到，人们才开始对土星的大气循环情况开始研究。土星与木星一样，有长周期的椭圆轨道以及其他的大致特征。在1990年，哈博望远镜观察到在土星赤道附近一个非常大的白色的云，这是当旅行者号到达时并不存在的；在1994年，另一个比较小的风暴被观测到。</p>

从地球上可以看到两个明显的光环（A和B）和一个暗淡的光环（C），在A光环与B光环之间的间隙被称为“卡西尼部分”。一个在A光环的外围部分更为暗淡的间隙被称为“Encke Gap”（但这有点用词不当，因为它可能从没被Encke看见过）。旅行者号发送回的图片显示还有四个暗淡的光环。土星的光环与其他星的光环不同，它是非常明亮的。（星体反照率为0.2 - 0.6)</p>

尽管从地球上看光环是连续的，但这些光环事实上是由无数在各自独立轨道的微小物体构成的。它们的大小的范围由1厘米到几米不等，也有可能存在一些直径为几公里的物体。</p>

土星的光环特别地薄，尽管它们的直径有250，000千米甚至更大，但是它们最多只有1.5千米厚。尽管它们有给人深刻印象的明显的形象，但是在光环中只有很少的物质－－如果光环被压缩成一个物件，它最多只可能是100千米宽。</p>

光环中的微粒可能主要是由水凝成的冰组成，但它们也可能是由冰裹住外层的岩石状微粒。</p>

旅行者号证实令人迷惑的半径的不均匀性在光环中的确存在，这被叫做“spokes（辅条）”，这是首先由一个业余天文学家报道的。它们的自然本性带给了我们一个谜，但使得我们有了弄清土星磁场区的线索。</p>