太阳系的九大行星运转轨道
太阳系的九大行星
（编者提示：小学科学课程标准，地球与宇宙，天空中的星体）
除太阳外，组成太阳系的主要天体是围绕太阳运转的九大行星。按照距离太阳由近及远的顺序，分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。这些行星的大小和质量相差很大，但都比太阳小得多。
行星的分类方法有多种：（1）以小行星带为界，以内的叫内行星，以外的叫外行星；（2）根据行星的各种性质，可分为“类地行星”（包括水星、金星、地球和火星）和“类木行星”（包括木星、土星、天王星和海王星），冥王星属于例外。
（3）还有人将行星分为三类，水星、金星、地球和火星仍为“类地行星”，木星、土星为“巨行星”，天王星、海王星和冥王星属于“远日行星”。类地行星离太阳较近，质量小，体积小，平均密度大，卫星数目少，为固体星球。类木行星体积大，质量大，平均密度小，卫星数目多，各自组成自己的小天体系统，而且都有行星环，为气体星球。远日行星离太阳最远，表面温度低，主要由金属矿物和冰等物质组成。九大行星的主要参数见下表。
表1-1：九大行星的主要参数（⊕表示地球）
行星
质量
⊕=1
赤道半径
⊕=1
体积
⊕=1
平均密度
（g/cm3）
扁率
自转周期（日）
公转周期
距日距离⊕=1
卫星数
水星
0.0553
0.383
0.056
5.43
0.0
58.65
88天
0.39
0
金星
0.815
0.949
0.856
5.24
0.0
243.01
225天
0.72
0
地球
1.00
1.000
1.000
5.32
0.0034
0.9973
365天
1.00
1
火星
0.1074
0.532
0.150
3.94
0.009
1.0260
1.88年
1.52
2
木星
317.834
11.20
1316
1.33
0.0648
0.410
11.9年
5.20
28
土星
95.159
9.41
745
0.70
0.108
0.426
29.5年
9.54
30
天王星
14.50
4.06
65.2
1.30
0.0303
0.426
84年
19.2
21
海王星
17.20
3.88
57.1
1.76
0.259
0.058
165年
30.1
8
冥王星
0.002
0.2352
0.005
1.1
6.387
248年
39.5
1
除水星和金星外，其余七个大行星均有卫星。截至2003年，发现确认的太阳系卫星***91颗，其中，半径大于1000千米的有八颗。最大的是木卫三，半径达2631千米，其它依次是土卫六、木卫四、木卫一、月球、木卫二、海卫一和冥卫一。
水星 离太阳最近的大行星，在我国古代称之为“辰星”。由于距离太阳很近，经常淹没在太阳的光辉中。水星的化学组成与内部结构与地球类似，由于引力不够，大气含量极少。其表面像月球一样布满了环形山，还有盆地、裂谷、悬崖等地形，与地球不同的是其表面未经风化。由于离太阳很近，水星围绕太阳运转一周只需88天，但其自转却极其缓慢，它的“一日”要比“一年”长两倍。因此，水星表面背对着太阳处于夜晚的一侧冰冷至极，而面向太阳处于白昼的一侧却酷热难耐，温度差高达600摄氏度左右！
金星 在我国古代称之为“太白星”，当它在黎明出现时称“启明星”，当它在傍晚出现时又叫“长庚星”。金星是肉眼所见的最亮的行星，最大亮度可达-4.4等 ，比最亮的恒星还亮14倍。金星的大小、质量和平均密度都与地球接近，同样是一个有大气层的固体星球。金星表面的大气更浓密，气压是地球的96倍，大气中二氧化碳的含量占95％，由于强烈的温室效应，表面温度高达四百多度，达到了融化铅的温度，而且基本上没有季节和地区的区别。金星的表面完全被由硫酸雾组成的厚厚云雾遮住，浓云具有很高的反照率，可达70％，这就是从地球上看金星又白又亮的主要原因。由于大气的保护，金星表面不像月球和水星那样布满环形山，较为平坦。金星围绕太阳运转一周需要225个地球日，但它自转很慢，因此像水星一样，金星的“一日”比“一年”长得多，而且其自转方向与公转方向相反，是太阳系内唯一逆向自转的大行星。
地球 又称“蓝色行星”，其表面积的75%覆盖着辽阔的海洋，因此呈现蓝色。地球与太阳之间的距离恰到好处，从而在其表面能够保存住液态的水。而其他行星上只有固态的或气态的水，甚至可能完全没有水。液态水是生命现象出现的必需条件。地球是一颗不断演变的行星。厚厚的岩石地幔包裹着含铁的中央地核，在地幔之上，覆盖地球表面的地壳经年累月地发生着变化。构成地壳的板块缓慢漂移、火山爆发、地震、还有各种形式的侵蚀都在不断地改变着地球的面貌。地球自转一周需要24个小时，完成围绕太阳公转一周需要365.25天。地球绕其轴旋转，这个轴并不与其公转轨道平面垂直，而是倾斜23度左右。季节更替现象由此而产生。
地球拥有一颗天然卫星——月球。它的直径稍大于地球直径的1/4，大约和冥王星一样！月球上没有大气，没有液态水，没有活火山运动，只有深暗的玄武岩和环形山，是一片不毛之地。
火星 因为其表面布满了沙尘和岩块，沙尘主要由红色硅酸盐和赤铁矿等氧化物组成，因而呈现明显的红色，在我国古代称之为“荧惑”。火星的一些特性与地球极为相似，自转周期以及赤道面与轨道面的夹角都与地球相近，所以有大致相同的昼夜长短和四季变化，但是每个季节大约是地球上的两季那样长。火星上的大气稀薄，气压仅为500—750帕，大气中主要成分是二氧化碳，其次有少量的氦、氩、一氧化碳等气体，水汽含量很少，因此火星表面十分干燥。火星单位面积上接受的太阳辐射仅是地球表面的43％，因此其表面平均温度比地球大约低30℃。又由于稀薄和干燥的大气，使其表面昼夜温度变化很大，时常发生沙尘暴，大的沙尘暴可持续数月之久，几乎覆盖整个星球。火星上也有火山口和大峡谷，其中直径600千米、高26千米的奥林匹斯火山，是太阳系里最巍峨的山。从火星探测器传回的照片上可以看到，在火星表面有许多像树枝状的地貌，人们认为这些是水冲刷的痕迹，说明火星上曾经有过大量的水。近年来的探测表明，火星有大量的地下渗水，这对生命非常重要，使得火星有可能成为继月球后，人类造访的第二个天体。
火星拥有两颗卫星——火卫一和火卫二。这两颗卫星都非常微小（直径大约20千米左右），不呈球状，而更像是两颗大号的小行星。
木星 我国古代称为“岁星”，是九大行星中体积和质量最大的一颗行星。木星的质量是地球的318倍，是其他八大行星质量总和的2.5倍，体积是地球的1316倍，平均密度为1.33克／厘米3。巨大的体积和较高的反照率使木星成为天空中仅次于金星的明亮天体。木星没有固体表面，在其浓密的大气下面是液态氢的海洋。用望远镜观察，可以看到木星上有许多不同颜色的斑纹和与赤道平行的明暗条纹，这都是木星大气中的云带，在木星快速自转（木星的一“日”仅为9小时50分）作用下，云被拉成条纹状形成的。木星表面一个最显著的特征是“大红斑”，它是意大利天文学家卡西尼于1665年发现的，长2万千米，宽约1.1万千米，它其实是非常稳定的巨大气旋，逆时针方向转动，并不断变化着。1979年3月，旅行者1号火箭探测器发现木星有一个环，距离木星中心约128300千米，宽约6500千米，厚30千米，由黑色碎石组成，大约7个小时绕木星旋转一周。
研究表明，木星辐射(主要是红外)的能量约为它接受太阳能量的2倍多，这表明木星自身辐射能量。一般认为木星的多余热量不可能是核反应产生的，因为它的质量不到太阳质量的0.1％，而这正是恒星与行星的最本质区别。因此，有人认为木星既不是严格意义上的行星，更不是严格意义上的恒星，而是处在两者之间的特殊天体。
迄今已发现木星拥有28颗卫星，其中最亮的四颗（木卫一、木卫二、木卫三和木卫四）是伽利略首先发现的，称为伽利略卫星。这个伟大的发现为哥白尼的日心说提供了有力证据。旅行者1号的探测表明，木卫一上至少有6座活火山，火山喷发的强度比地球上大得多。木卫二的表面结着冰，人们认为其下可能存在着大面积的液态水。木卫三是整个太阳系中最大的卫星，其直径甚至超过水星！而木卫四的表面分布着许多环形山，人们猜测其厚厚的表层下面存在着液态水或冰冻水。
土星 我国古代称为“镇星”或“填星”，是太阳系的第二大行星，体积是地球的833倍，质量只是地球的95. 2倍，所以平均密度只有0.69克/厘米3，假如将土星放入水中，它会浮在水面上。土星最显著的特点是具有一个美丽的光环，是1659年由天文学家惠更斯首先宣布发现的。土星环位于土星的赤道面上，从地面看分为5道，后来经太空探测发现实际是无数道环，从土星云层顶一直延伸到32万千米的高空，整个光环像一张巨大的高密唱片。探测表明，土星环是由大小不一的粒子和砾石组成的。有人认为是很久以前，某颗卫星靠得太近，在土星巨大的引力作用下变得粉碎，从而形成光环。
到目前为止已经发现土星的30颗卫星，是太阳系中拥有卫星数最多的一颗行星，其中最大的土卫六，比水星和冥王星都大，还是惟一拥有大气的卫星，大气中有甲烷和分子氢，有人认为在太阳紫外线的作用下，有可能产生一些复杂的分子，这些分子最终沉降在土卫六的表面，会重复地球早期的生命过程。因此，科学家们对土卫六表示了极大的关注。
天王星 也是一颗巨大的气体行星，于1781年3月被天文爱好者威廉?赫歇尔用自制的望远镜发现。其实人们很早就观测过天王星，因其显得黯淡，人们一直把它当成恒星。天王星最大的特点就是它的赤道面与轨道面夹角是97°55′，自转轴几乎是平躺在轨道面上，所以它是“躺”着旋转。根据天文学家推测，在很久以前，曾有一个地球大小的物体与之相撞，将这一气体巨星撞得歪到了一边。天王星有较厚的大气层，主要成分是氢和氦，其次是甲烷。大气温度约为110K，由于大气中甲烷的吸收，天王星呈浅绿色。天王星在17个小时内就可以迅速地自转一圈，但是围绕太阳公转一周却需要84年。
天王星拥有15颗卫星。其中，主要5颗的直径大约在500千米到1500千米之间，分别为天卫五、天卫一、天卫二、天卫三和天卫四，是在地面上观测发现的。后来探测器发现天王星至少还有10颗卫星。
海王星 是太阳系中第四大气体巨星，直径与天王星近似，但是距离太阳大约45亿千米。天王星是偶然发现的，海王星却是先由天体力学计算出位置，再找到的。1846年，天文学家观察到，天王星的运行轨道总是与预想的有所偏离，并猜想这可能是因为存在着另一颗未知的行星，它的万有引力干扰了天王星的运行。法国人勒威耶精心计算出这颗假想行星的位置，由此发现了海王星。因为呈现漂亮的蓝绿色，所以被称为海王星。海王星最亮时只有8等星那么亮，肉眼看不到它，在大型望远镜里，它也不过是个淡绿色的小小圆盘状，视直径不到4〃。海王星被浓云包围，大气中有氢、甲烷和氨，一般认为它有一个和地球差不多的核，由岩石组成，核外是质量较大的冰包层，外面是分子氢。海王星自转速度极快，一日仅仅持续16个小时，然而它围绕太阳公转一周却需要165年，也就是说自1846年被发现到现在，它还没有绕过太阳一周。
1989年以前，人们只知道它的两颗最大的卫星——海卫一和海卫二。此后，火箭探测器又发现了它的另外六颗卫星，其中四颗在光环内运转。海卫一比水星稍大，表面结冰，温度为零下238℃，是太阳系中最冷的天体。
冥王星 冥王星的发现过程和海王星类似。人们对海王星的运动进行研究之后，发现也出现某些“越轨”现象，而根据已知行星得不到圆满解释，从而想到在海王星之外还存在一颗新行星。从1905年开始，经历了长达25年的艰苦搜索，终于在1930年，美国人汤博发现了这颗星。冥王星距离太阳大约60亿千米，围绕太阳运转一周需要248年。
1978年，美国天文学家克里斯蒂发现了它的卫星，取名卡戎。由此人们确定了冥王星的质量，约为地球质量的0.0024倍。冥王星是九大行星中最小的一颗行星，甚至比太阳系的7个卫星还要小，轨道面和黄道面的交角又是最大的，而且它的轨道偏心率也特别大，使它的轨道和海王星的轨道形成交叉。因此，从1979年到1999年，它离太阳都比海王星近。从这些特征看，它有些类似彗星。特别是近年来，人们在冥王星之外又发现了体积较大的天体，进一步动摇了冥王星的地位，所以它是一颗有争议的行星。