星星可分为行星、恒星和彗星等类型。恒星是由发光等离子体构成的巨型球体。太阳是离地球最近的恒星,内部通过氢和氦的热核聚变反应产生能量,并以光的形式向外释放,而夜晚能看到的恒星,几乎都处于银河系内。行星通常指自身不发光,环绕着恒星的天体,其公转方向常与所绕恒星的自转方向相同,行星需要达到一定的质量,才能通过自身引力成为球形,且清空轨道附近的小天体,而自身不能发生恒星的核聚变反应。彗星是太阳系中的一类小天体。彗星由彗头和彗尾组成,彗头包括彗核、彗发和彗云三部分,彗尾包括尘埃尾和离子尾两部分,彗星的主要成分是水,其次是二氧化碳。卫星是指围绕行星、矮行星和小行星的轨道上运行的天体。为与人造卫星相区别,也称天然卫星。其环绕哪一颗行星运转,就把它叫做哪一颗行星的卫星。
星星的亮度常用星等来表示,星星越亮,星等越小。最亮的行星是金星。最快的恒星运行速度每秒超过240千米,H1504+65是最热的伴星,表面温度高达20万摄氏度。在人类可观测宇宙内,恒星数量大概在1022到1024颗之间。从地球上看,天上绝大多数星星都绕着北极星转动。
定义
特点
颜色
每颗星星内部都在进行着剧烈的运动,由于它们一生中不同的时期,体表的温度不一样,所以呈现出来的颜色也就各不相同。这样,我们从地球上仰望星空,就会发现星星分别呈现出红色、黄色、橙色、白色、蓝色等不同的颜色。并且由于它们大小不同、发光能力不同、距地球远近不同,它们发出的光在传到地球的过程中的损耗也不同,所以有的忽明,有的忽暗。在U-B、B-V双色图上[(U紫外),B(蓝),V(黄)三色系统是最通用的星等系统之一。两者之差U-B、B-V就是常用的色指数,表示同一天体在任意两个波段的星等差(短波段星等减长波段星等)]塞佛特星系、N 星系和类星体也是连续分布的。以类星体紫外超最大,非热辐射最强。艾伦·桑德奇曾用一个标准类星体迭加上仙女座大星云那样的基底星系,按照两者对光度的相对贡献的大小不同,颜色逐步变化,从而得到了一条理论轨迹。威德曼(Weed-man)对塞佛特星系进行了多孔径测光,当孔径较小时,光线主要来自星系核心,结果颜色就偏蓝,反之就偏红,其变化轨迹与理论轨迹一致。这说明塞佛特星系的核心类似于一个典型的类星体,而外盘的颜色则与通常的旋涡星系一致。
亮度
天文物理学家以视星等表示在地球上观测到的恒星亮度,星星越亮,星等越小。星星的亮度主要取决于两个因素:发光能力和与地球的距离。天文学家将星星的发光能力划分为25个星等,最高与最低星等之间发光强度相差约100亿倍。距离较近且发光能力较强的星体显得更亮;然而,即使一颗星发光能力极强,若距离过远,其亮度可能远低于发光能力弱但距离更近的星。例如,恒星“心宿二”体积约为太阳的2.2亿倍,发光能力约为太阳的5万倍,但由于距离地球410光年,在地球上仅可见为一颗红色亮星。若将其置于太阳的位置,其释放的光和热将足以使地球蒸发殆尽。此外,星星的大小并不直接决定其亮度,某些体积巨大的恒星实际发光较弱,因此看起来反而较为暗淡。
形状
星星大多呈球形,这主要是万有引力作用的结果。在引力作用下,物体具有向中心聚集的趋势,并最终趋向于形成球形。尽管星星表面呈固态,但由于固体本身具有变形能力,且其表层颗粒可发生移动,因此具备逐渐转变为球形的条件。例如,高山上的岩石滚落至低处,河流将泥沙输送至海洋,均是物质向星体中心集中的体现。然而,受星体内部运动、离心力及其他天体引力等多种因素影响,星星的实际形状并非完美球体,而是接近于球形的椭球体。一些小行星,由于其自身的质量比较小,导致自身引力比较小,而且星体一般是由比较坚硬的固体岩石构成的,所以很难在自身引力的作用下完成向中心移动的过程,所以它们的形状就是奇形怪状的,有卵形的,有棒形的等。
分类
星星可分为行星、恒星和彗星等类型。行星本身不发光,人们所见的是其反射的太阳光;恒星是类似太阳的巨型球状天体,内部通过氢和氦的热核聚变反应产生能量,并以光的形式向外释放;彗星发出的光则是其物质在经过太阳系时被溶化形成彗尾的现象。
行星
行星(Planet)通常指自身不发光,环绕着恒星的天体,其公转方向常与所绕恒星的自转方向相同,行星需要达到一定的质量,才能通过自身引力成为球形,且清空轨道附近的小天体,而自身不能发生恒星的核聚变反应。2006年,国际天文学联合会将行星定义为:在环绕太阳的轨道上运行;具有足够质量来克服刚体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球体);必须足够大,以至于它的引力能够清除其轨道附近的近邻天体。关于行星定义的争议仍未完全消除,特别是围绕如何处理像冥王星这样位于边缘区域的天体,天文学界仍在不断讨论中。“行星”(Planet)一词,来自希腊语,意思为“游荡”。
行星起源于太阳周围散布的尘埃颗粒,它们经过不断碰撞、合并融合最后形成行星。太阳系中的行星可分为类地行星(近日行星)和气态巨行星(远日行星)。类地行星富含岩石、金属;类木行星则是气体(氢气、氦气等)占比更高。行星以椭圆轨道绕太阳运行,其周期的平方与其距太阳平均距离的立方成正比。大多数行星都有大气层。类地行星的岩石表面上有相对稀薄的大气层,气态巨行星的大气层则非常深厚。八个行星中,木星的磁场最强,土星、海王星以及天王星也拥有比地球强的磁场,水星磁场非常微弱,火星几乎没有磁场。类木行星由于自身引力较大,所以卫星数量比类地行星多。
科学家采用了多普勒效应探测法以及相互关技术对行星进行探测。截至2024年9月,已经认证约5736颗太阳系外行星,候选体约11000例。银河系中存在至少有与恒星数量级相同的行星数量,为千亿颗量级,因此已发现的系外行星仅是冰山一角。在探测器方面,有金星一号、勇气号火星探测器、航行者号、卡西尼号、新野号等。它们不仅收集了有关行星的地质、磁性和化学成分等数据,还发现了许多矮行星,以及太阳系外行星。历史上发生过许多与行星有关的事件(水星凌日、火星大冲、小行星爆炸、行星对齐等)。研究行星可以帮助人们更进一步了解地球以及寻找其他可以支持生命存在的星球。
恒星
恒星(英文名:Star)是一种天体,是由发光等离子体构成的巨型球体。太阳是离地球最近的恒星,而夜晚能看到的恒星,几乎都处于银河系内。与地球之间的巨大距离使它们看起来像固定的光点。最著名的恒星已经被归类为星座和星群,许多最亮的恒星都有专有名称。国际天文学联合会(IAU)工作组制定了相关规则,用以识别已知恒星并提供标准化的恒星命名。估计可观测宇宙包含 1022 到 1024 颗恒星。其中只有大约 4,000 颗恒星肉眼可见。
恒星是由巨大的气体云团压缩而成的,所以它们有很强的引力,这个引力会让内部的物质不断地向中心塌缩,使得恒星变得更小更密,一旦核心的核反应尽,恒星的生命就即将结束。其演化性质强烈依赖于恒星初始质量和组成,而恒星的总质量是恒星演化和决定最终命运的主要因素,根据演化过程和恒星质量,当恒星的生命结束时,它的内核会变成恒星残骸:、,如果质量足够大会变成黑洞。恒星的演化可分为三个阶段分别为:主序前(pre-main sequence)阶段、主序(main sequence)阶段、以及主序后(post-main sequence)阶段。
恒星会随着时间的演化,不断以辐射的形式从表面释放能量,这些能量主要来源是引力势能和核能,在能量释放过程中,恒星结构将发生改变。恒星的特征在生命的不同阶段都会变化,而恒星周围的环境会影响其自转和运动。描绘众多恒星的温度相对于亮度的图,即赫罗图(H-R图),可以用来测量一颗恒星的年龄和演化的状态。恒星可以与其它的天体形成轨道系统,比如行星系、由两个或两个以上恒星组成的恒星系统。恒星系统还可以构成一个更大的受引力束缚的结构,比如星团或星系。
彗星
彗星(Comet),又称为扫帚星、妖星等,天文符号为☄,是太阳系中的一类小天体。彗星由彗头和彗尾组成,彗头包括彗核、彗发和彗云三部分,彗尾包括尘埃尾和离子尾两部分。彗星的主要成分是水,其次是二氧化碳。
大彗星的质量一般在1000亿吨至1亿亿吨左右,有些彗星的质量要小很多,只有几百万吨至几十亿吨。彗星的质量大部分集中在彗核部分,平均密度约1g/cm3,彗头和彗尾的密度不超过10-19g/cm3。彗星中彗核的直径一般约为几千米,大的彗核直径有达十几千米的,小彗核直径只有几百米。彗星有三种轨道,即椭圆轨道抛物线轨道和双曲线轨道。按照彗星轨道周期,可以将彗星分为周期彗星和非周期彗星,周期彗星又可以进一步分为长周期彗星和短周期彗星。根据彗星大小划分,可分为大彗星和小彗星。此外,彗星还有三种独立类别,为主带彗星、掠日彗星、和不寻常的彗星。一切彗星都处在逐渐毁灭的过程,它们最终的命运为飞出太阳系、耗尽挥发物质、瓦解或失踪、碰撞四种形式。
彗星的起源是个未解之谜。根据彗星的轨道特征,研究认为奥尔特云是长周期彗星的发源地,短周期彗星则出自柯伊伯带;主带彗星的起源地是小行星主带;非周期彗星的起源地为太阳系外的星际空间。彗星的观测方法主要有目视观测、照相观测和光电观测三种。彗星每年会出现1到20个,平均6、7个。1985年,美国国家航空和宇航局发射的国际彗星探测器穿过贾科比尼—津纳彗星的气体彗尾,实施了彗星的首次太空探测计划。截至2022年,已发射14艘探测器对彗星进行了空间探测。截至2023年,已经发现的彗星有4446颗,而根据科学家推测,在奥尔特云附近,约有一兆颗彗星。2023年3月,中国科学院科研团队以中国最早发现的两颗彗星“紫金山1号”和“紫金山2号”为对象,首次定量展示了轨道变化对彗星活动性的影响,揭示出彗星表面的喷发活动受到彗星成分、与太阳距离、彗核大小等多种因素影响。
卫星
卫星(英文名:satellite),指围绕行星、矮行星和小行星(或其他小天体)的轨道上运行的天体。为与人造卫星相区别,也称天然卫星。其环绕哪一颗行星运转,就把它叫做哪一颗行星的卫星。比如,月亮环绕着旋转,它就是地球的卫星。已知的太阳系内有六个行星卫星系统。截至2023年,太阳系行星卫星数量为:土星146个,木星92个,天王星27个,海王星14个,火星2个,地球1个;矮行星已知的天然卫星有8个;已发现的小行星的卫星已超过450颗;以及临时卫星如2006 RH120、2020 CD3等。
关于卫星的起源,很多学说认为是行星形成的小规模重复。原太阳星云中的小颗粒物质凝结后,静电力使它们粘在一起。一些较大聚集体之间的碰撞导致米粒大小的颗粒或星子被吸积。最后,发生引力塌缩,形成更大的千米大小的星子。根据天体绕太阳运动轨道的分布,内太阳系中包括地球、火星和主小行星带的卫星(金星和水星没有卫星)。外太阳系包括木星、土星、天王星、海王星、矮行星以及小行星的卫星。
太阳系中最大的天然卫星是地球的卫星(月球)、木星的木卫三(木卫一、木卫二、木卫三和木卫四)、土星的卫星土卫六和海王星的卫星海卫一(特里同)。多数卫星呈三轴的椭球状。卫星主要受其主行星的引力作用而绕主行星转动,多数卫星的自转周期与它们绕行星轨道运动的周期相同(气态巨行星的外卫星除外)。太阳系中大多数常规天然卫星都被潮汐锁定在其主卫星上。
人造卫星指环绕地球飞行并在空间轨道运行一圈以上的无人航天器,简称人造卫星。第一颗被正式送入轨道的人造卫星是苏联1957年发射的人卫1号。从那时起,已有数千颗环绕地球飞行。人造卫星常见的功能有:通信功能、遥感功能、空间科学探测实验功能以及军事应用功能。人们多次发现候选系外卫星,但其身份都有待确认。
星星之最
最亮的行星
在地球上,人类肉眼可以看到的五大行星中,最亮的是金星。金星的亮度虽然远不如太阳和月亮,但比著名的天狼星(夜晚最亮的恒星)还要亮14倍,犹如一颗耀眼的钻石。金星不仅亮度很高,也很有“个性”,它是太阳系内唯一逆向自转的大行星,自转方向与其他行星相反,是自东向西。因此,在金星上看太阳是西升东落。
最古老的恒星
自古以来,人们会用“天荒地老”来比喻时间的长久,可是天荒地老的时间也没有一颗星星的寿命长。在距离地球3.6万光年的地方,有一颗编号为HE 0107-5240的巨星,它的年龄大约有132亿岁。
最快的恒星
2005年,美国的天文学家发现了一颗恒星,其运行速度每小时超过240万千米。天文学家推测这颗星星运行速度如此之快,很可能是由于约8000万年前,它和银心的特大质量黑洞相遇促成的。不过这颗高速运行的恒星最终将飞离银河系,这也是人类发现的第一颗将要“逃跑”的恒星。
最大的恒星
盾牌座的史蒂文森2-18,是目前已经探知的最大恒星,它是一颗红超巨星,距离地球约2万光年。其半径约为太阳的2158倍,体积比太阳大100亿倍。
最热的白矮星
一颗编号为H1504+65的伴星表面温度高达20万摄氏度,是温度最高的白矮星。
恒星摇篮地带
海山二位于船底座Ⅹ,距离地球约7500光年,质量约为太阳的150倍。此星的亮度变化极不规则,1677年最早被发现时是颗4等星,1843年曾经亮至全天第二亮星,又曾多次暗至肉眼不可见。亮度约为5等。
最美的星系
在距离地球约3亿光年的银河系边缘,存在两个相互作用的巨大螺旋星系。这两个星系均由数十亿颗恒星和气体云构成。右侧较大的星系其恒星、气体和尘埃形成一条带状结构,环绕在左侧较小的星系周围。受引力相互作用的影响,这两个星系的形态正在逐渐发生变化。
Solar system planets, order and formation: A guide.SPACE.2023-08-26
首位女性彗星发现者卡罗琳•赫歇尔226岁诞辰.环球网.2023-12-04
卫星.中国大百科全书.2024-01-13
planets.NASA.2023-08-26
The Major Planets.Kryss Tal.2023-09-25
Exploration of the Planets in the Solar System.science.2023-09-02
十几天前一颗小行星闯入地球大气层解体爆炸,匈牙利提前预警!.北京日报.2023-09-02
10 Amazing Astronomical Events.earthnworld.2023-09-02
PROSPECTS OF PLANETARY STUDIES.biblio.2023-09-24
Why is it important for scientists to study other planets?.onews.2023-09-25
NamingStars.iau.2023-11-22
太阳能有多亮?介绍爱丁顿极限.微信公众平台.2023-11-20
恒星演化简史.澎湃新闻.2023-11-20
带你走进恒星的一生:从诞生至消亡的宇宙旅程.微信公众平台.2023-11-14
揭开恒星“返老还童”之谜.微信公众平台.2023-11-20
彗星——据说是“毒液”的母星呢.中科院地质地球所.2023-12-02
韦布望远镜在罕见彗星上发现水.央视新闻客户端.2023-12-04
彗星:轨道、起源‘结构’.中国科学院科普云平台.2023-12-04
彗星.中国大百科全书.2023-12-01
5万年一遇的彗星来了!这份一生仅一次的观测指南,速速收下 .科普中国.2023-12-03
星空有约丨这两颗彗星的“秘密”被发现了!.新华网.2023-12-04
星空有约丨这两颗彗星的“秘密”被发现了!.新华网.2023-12-04
Moons: Facts.NASA.2024-01-26
Satellite Formation.Science.2024-01-13
Natural satellite.新世界百科全书.2024-01-17
真正的“系外卫星”现身了?.光明网.2024-01-17