行星是什么意思(行星是什么意思解释)

空中课堂｜最难以捉摸的行星——火星

小伙伴们大家好，

天文馆“空中课堂”上课啦！

在肉眼可见的5 颗行星中，火星的亮度和大小变化最为显著。在一个运行周期中，火星的亮度变化可达58倍（4.4 个星等），视大小变化达7.2 倍，均高居行星之首（表1）。最亮的时候可以盖过全天第一亮星——天狼星，最暗的时候比夏季大三角都逊色不少，“名次”已在30 左右了。

图1 2018 年火星的视大小变化示意图。当年7 月27 日发生火星冲日，7 月31 日火星距离地球最近，视直径达到了24.3 角秒，而年初和年尾都只有6 角秒左右。图源：《天文爱好者》杂志

表1 行星的视直径、视亮度变化表。图源：《天文爱好者》杂志

除了忽明忽暗的特性以外，火星的“行踪”也是行星中最变化多端的。这是由火星的会合周期决定的（图2）。太阳、地球和一颗行星（或月球）的相对位置循环一次的时间，称为“会合周期”。会合周期对于外行星来说就是行星相继两次“合”或“冲”经历的时间。火星的会合周期也在行星中排在榜首，平均为780 天左右，比排第二的金星长了近200 天。从图2 中我们可以看到，火星在冲日的时候，和太阳分别位于地球的两边，太阳落山时它升起，太阳升起时它落下，一整夜都能看到。并且这时它离地球更近，亮度也更亮，观测条件最好。在冲日前后一段时间里，即从东方照到西方照的这段时间里（平均约为200 天），火星的观测条件也都不错。而在合日时恰恰相反，它整天淹没在太阳的光芒中，无法看到。合日前后有差不多半年的时间，它离太阳的角距离都在30 度以内，不易观测。总之，在780 天的会合周期里，火星有超过200 天易于观测，但也有将近200 天踪迹难寻，“荧惑”之称可谓名副其实。

图2 外行星的运动示意图。当外行星与太阳位于地球两侧时（行星与太阳的黄经相差180°），叫做“冲日”，当外行星与太阳都在地球的同一侧时（行星与太阳黄经相同），称为“合日”。从合（看不见）→西方照（子夜升起）→冲（整夜可见）→东方照（正午升起）再到合，称为一个会合周期。从东方照到西方照的这段时间里行星和太阳的角距离比较大，观测条件比较好。图源：《天文爱好者》

表2 行星的平均会合周期。其中火星最长，水星最短。外行星越往外，会合周期越接近1 年。

另外，火星还会发生著名的“火星大冲”现象，这在行星中也是独此一家。我们知道，行星绕太阳公转的轨道都是程度不一的椭圆形。它们公转一圈时，会有一点离太阳最近，这时所在的轨道位置叫做近日点；还会有一点离太阳最远，这个位置叫做远日点。行星的公转轨道越扁，则远日点比近日点离太阳远得越多。火星的轨道偏心率（为0.09335825）是地外行星中最大的，它的近日点离太阳2.07 亿千米，而远日点离太阳2.49 亿千米，相差约1/3 个日地距离！相比而言，地球近日点距太阳1.471 亿千米，远日点距太阳1.521 亿千米，差别只有0.05 亿千米左右。如果冲日时的火星恰好位于近日点附近，那么我们就会看到一颗离地球几乎最近的火星，此时它又大又亮，是观测它的天赐良机。这就是火星大冲。如果火星冲日时，恰好位于其公转轨道的远日点附近，就称为“火星小冲”。其他外行星的轨道偏心率都比火星小，再加上距离遥远得多，大冲、小冲之别就远不如火星这么明显了。

每年的8 月30 日前后，地球经过太阳与火星轨道近日点的连线。如果这时发生火星冲日，那将是最佳的火星大冲（例如2003 年8 月27 日），火星视直径、亮度都达到最大。每年的2 月25 日左右，地球经过太阳与火星轨道远日点的连线。如果此时发生火星冲日，就是典型的火星小冲，它的亮度只有大冲时的1/6 左右。

像木星这样的气态行星内部有什么？人类未来能登陆木星吗？

自从2006年国际天文学会经过讨论将冥王星由行星降级为矮行星后，太阳系内九大行星就变成了八大行星，这八大行星按照距离太阳的距离由近到远分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

这八大行星虽各有特点，但按照结构的不同可以分为三大类：

一类是像地球这样主要由岩石构成的岩石行星，这类行星也叫做类地行星。水星、金星、地球和火星这4颗行星都是岩石类行星；

另一类就是像木星、土星那样主要由氢等物质构成的气态行星，这类行星也叫做类木行星；

还有一类就是像天王星、海王星那样主要由冰等物质构成的冰质行星，这类行星也叫做类海行星。

木星、土星这类气态行星都非常大，其中木星的质量约为太阳质量的千分之一，比太阳系内其它七大行星的质量总和还要大得多。

说到气态行星，很多人以为它们完全是由气体构成的，这是不对的。所谓的气态行星并不是说它们完全由气体构成，而是说它主要是由氢、氦这种在常温常压下以气体形式存在的物质构成。

实际上，根据科学家的推测，气态行星也拥有岩石质的固态内核。其实，你可以认为气态行星内部藏着一颗岩石行星，只是这颗岩石行星的大气实在是太过厚重了，大气的质量占比远超这颗行星的岩石主体。

火星与木星之间的小行星带将太阳系分割成了内太阳系与外太阳系两部分。小行星带以内的这4颗类地行星之所以没有木星、土星这么厚重的大气，主要就是因为该区域温度较高，太阳风相对较强，像氢、氦这类轻质气态元素很容易被蒸发吹到外太阳系，比如离太阳最近的水星目前就只剩一个光秃秃的岩石主体。

那像木星这样的气态行星，其内部有什么呢？

虽然NASA已经通过伽利略号和朱诺号这两个专门用来探测木星的行星探测器，了解到了许多关于木星的详细信息。不过木星内部究竟有什么，木里内部的结构如何？科学家们至今都不是很清楚，只能根据目前所了解到的信息，在理论上给出预测模型。

探测器发回来的数据显示，木星主要由80%以上的氢，以及大约10%的氦构成，不过这些物质并非完全以气态形式存在。根据科学家的推测，木星应该拥有一个固态的岩石核心，而包裹着该岩石核心的氢也像地球大气层这样会形成分层现象。按照推测，木星这类气态行星从岩石核心向外，依次是金属氢、液态氢和气态氢构成的厚厚大气。

像月球、火星这类岩石星球，人类能够驾驶宇宙飞船在其表面登陆，那么像木星这样的气态行星，人类能够登陆吗？

理论上来说登陆的可行性非常低。像木星这样的气态行星并没有岩石行星那样固态的表面，其外层是厚厚的大气，在大气之下应该是液态氢构成的海洋，木星上的海洋和大气真的是海天相接，因为这两者之间并没有明显的分界面。如果你驾驶宇宙飞船驶向木星内部，根本就找不到着陆的表面。

1995年，NASA向木星大气内部投放了一个探测器，该探测器是伽利略号探测器携带的一个子探测器。传回来的数据显示，木星内部的温度和压力极高，木星深处的温度估计高达数万摄氏度，比太阳表面的温度还高得多，并且由于木星的自转速度极快，自转一圈仅需10小时，这导致木星大气的活动十分剧烈，闪电和风暴的强度和频率都远超地球。

总之木星上的环境极其恶劣，以人类目前的宇宙飞船在其内部根本坚持不了几分钟就报废了，几乎没有登陆的可能性。木星内部深处的压力，理论上来说很难有材料能够承受得住。人类未来想要探测木星，也只能发射无人探测器在木星大气上部进行短暂的探测。

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行星为啥会分两类？岩石行星咋还不如气态行星大？木星再大会怎样

太阳系八大行星可以分为两类，较大的四颗行星是气态行星，较小的四颗行星是岩质行星，水星，金星，地球和火星四颗行星质量较小，是有固态表面的，木星、土星、天王星和海王星四颗较大的行星是气态行星，没有明显的固态表面。

这些行星之所以是这个样子，当然是有其原因的，但归根结底，还是和它们的质量有关系。在八大行星开始形成的时候，实际上它们都是具有岩质表面的固态行星，但是木星、土星这两颗星球获取的物质较多，所以它们成长的也比较快，当它们的质量大到一定程度的时候，通常在到达地球的3到7倍质量时，它们自身产生的引力就足以把表面的一些大气压成液态，开始向着成为一颗气态行星演变。

当星球吸附的物质再继续增多，那么它本身的引力也就更强，就可以大量吸附宇宙中最多的氢元素和氦元素（两者占宇宙元素总量的90%以上），这样星球的大气层中将会大部分都是氢元素和氦元素，星球会随着成长质量越来越大，大到一定程度的时候会将氢元素也压成液态，也就是液态氢了，星球的质量在继续增大，那么液态氢就会被压成金属氢，这样一来，一颗木星模式的气态巨行星就形成了，其从内到外的结构模式基本就是岩质和金属核心→固态金属氢→液态氢→氢元素为主的大气层。

木星，土星都是如上这样的结构模式，天王星和海王星近似于这样的模式，它们都属于气态行星。

太阳系八大行星中木星最大，它的质量是地球的330倍，体积这是地球的1300倍，内部的温度高达3万摄氏度，如果木星继续增大的话，那么它内部的压力就会越来越强，温度也会越来越高，当木星的质量增长到目前质量的13倍的时候，那就可以引发内部的氘核聚变，从而成为一颗褐矮星，而当它的质量增长到目前的80倍的时候，它就可以完全引发内部的氢核聚变从而成为一颗恒星，不过即便如此，它也只是一颗红矮星，因为它的质量较小，发出的光也不强，和太阳还是完全没法比较的，因为太阳的质量是地球的33万倍。