行星科學(xué)

前言

　　近半個世紀(jì)以來，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是航天科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，太陽系的探測研究進入了黃金時代。太陽系是有太陽、行星和矮行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星等組成的天體系統(tǒng)。處理太陽在專門的太陽物理學(xué)研究外，太陽系的其他主要天體統(tǒng)稱“行星體”。過去用望遠(yuǎn)鏡才依稀看到個別行星體的某些表面特征，如今展現(xiàn)為豐富多彩的大千世界。它們不僅是天文學(xué)的研究對象，而且成為空間科學(xué)、地球科學(xué)各學(xué)科（地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、大氣科學(xué)等）、物理學(xué)、化學(xué)以及生命科學(xué)等多門學(xué)科共同關(guān)心和研究的對象，一門新興的邊緣交叉學(xué)科——行星（Planetary Science）迅猛地形成和發(fā)展起來。　　行星科學(xué)研究的內(nèi)容極其廣泛，從行星體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)到表面特征及大氣結(jié)構(gòu)，從他們形狀、大小、質(zhì)量、密度、引力場、磁場、運動等宏觀物理性質(zhì)到巖石礦物及有機物成分等化學(xué)性質(zhì)，從極光、閃電、火山噴發(fā)等短期過程到形成演化的長期過程。行星科學(xué)的研究方法不僅有從地球上所作的多種天文觀測，而且有高空和大氣外的多種觀測，更有飛船蒞臨行星體的近距探測，乃至著陸探測和取回樣品到實驗室分析，幾乎所有可用的現(xiàn)代尖端技術(shù)都被用于取得行星體的資料，相應(yīng)地進行各種理論研究以及實驗室和計算機模擬研究。行星科學(xué)的探測研究成果極其豐碩，展現(xiàn)出一幅幅新的畫卷，引人人勝，驚奇小已。例如，過去只知道土星有美麗的光環(huán)，而今發(fā)現(xiàn)了木星、天王星、海平星各有其奇特的環(huán)系，已發(fā)現(xiàn)木星和土星的衛(wèi)星分別有63顆和60顆之多，木衛(wèi)一仍有活火山在噴發(fā)。

內(nèi)容概要

行星科學(xué)是新興的熱門交叉學(xué)科之一。近幾十年來，太陽系的航天探測研究進人了黃金時代，行星體（行星、矮行星、衛(wèi)星、小行星、彗星）成為天文學(xué)、空間科學(xué)、地球科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)乃至生命科學(xué)等共同關(guān)注和研究的對象，具有重要的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用意義。    本書較全面系統(tǒng)地論述行星科學(xué)的綜合知識、基礎(chǔ)理論和最新研究進展，共15章。緒論概述太陽系及其宇宙地位和行星科學(xué)的研究方法。接著，從作為行星的角度來論述地球。然后依次論述月球、水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星（包括它們的衛(wèi)星和環(huán)系）、矮行星、小行星、彗星。最后綜合地論述比較行星學(xué)與行星演化、太陽系之外的行星。書中配有很多圖表，論述力求簡練，書后有八個附錄給出常用的數(shù)據(jù)，給出重要參考文獻。    本書主要作為有關(guān)專業(yè)研究生的教材，也可以作為高年級大學(xué)生和有關(guān)專業(yè)教師和科學(xué)普及工作者的參考書。

作者簡介

　　徐偉彪，男，1962年8月出生，紫金山天文臺研究員，博士生導(dǎo)師。徐偉彪研究員是紫金山天文臺天體化學(xué)和行星科學(xué)實驗室主任，財政部和中國科學(xué)院2002年從美國加州理工學(xué)院引進的海外杰出青年人才。徐偉彪博士長期從事天體化學(xué)和行星科學(xué)研究工作，應(yīng)用地球化學(xué)的手段研究天體物理的重大基礎(chǔ)問題，取得了一系列令人矚目的成果，并已多次被同行在《Science》和《Nature》等國際重要SCI刊物上引用。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1 太陽系概況  1.2 太陽系在宇宙中的地位  1.3 太陽簡況  1.4 行星的軌道運動  1.5 行星的基本物理性質(zhì)  1.6 行星的結(jié)構(gòu)  1.7 衛(wèi)星和環(huán)系的一般性質(zhì)  1.8 行星科學(xué)的研究方法  1.9 太陽系的起源第2章  行星地球  2.1 固體地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  2.2 固體地球的物質(zhì)成分  2.3 巖石圈與地質(zhì)過程  2.4 大陸漂移、海底擴張和板塊構(gòu)造  2.5 隕擊構(gòu)造和隕擊變質(zhì)作用  2.6 地球大氣圈  2.7 地球的磁場、磁層和輻射帶  2.8 地球的水圈  2.9 地球系統(tǒng)科學(xué)  2.10 地球的形成和演化第3章  月球  3.1 月球的運動特性和物理性質(zhì)  3.2 月球的表面特征  3.3 月球的空間探測活動  3.4 月球表面物質(zhì)  3.5 月球隕石  3.6 月球的多色測光  3.7 月球的地質(zhì)過程  3.8 月球表面的物質(zhì)分布和地層一地質(zhì)年代  3.9 月球的內(nèi)部  3.10 月球的起源和演化第4章  水星  4.1 水星的運動特性和物理性質(zhì)  4.2 水星的飛船探測  4.3 水星的表面  4.4 水星表面物質(zhì)  4.5 水星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化史第5章  金星  5.1 金星的運動特性和物理性質(zhì)  5.2 金星的觀測和飛船探測  5.3 金星的大氣  5.4 金星的表面  5.5 金星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化史第6章  火星及其衛(wèi)星  6.1 火星的運動特性和物理性質(zhì)  6.2 火星的探測  6.3 火星的大氣  6.4 火星的表面  6.5 登陸器考察——物質(zhì)成分和地質(zhì)過程  6.6 火星上的生命問題  6.7 火星隕石  6.8 火星的內(nèi)部和演化史  6.9 火星的衛(wèi)星第7章   木星及其衛(wèi)星和環(huán)系  7.1 木星的運動特性和物理性質(zhì)  7.2 木星的觀測和飛船探測  7.3 木星的大氣和云  7.4 蘇梅克－利維9彗星撞擊木星  7.5 木星的磁場、磁層和射電輻射  7.6 木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  7.7 木星的衛(wèi)星  7.8 木星的環(huán)系第8章  土星及其衛(wèi)星和環(huán)系  8.1 土星的運動特性和物理性質(zhì)  8.2 土星的觀測和飛船探測  8.3 土星的大氣和云  8.4 土星的磁場和磁層  8.5 土星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  8.6 土衛(wèi)六  8.7 土星的其他衛(wèi)星  8.8 土星的環(huán)系第9章  天王星及其衛(wèi)星和環(huán)系  9.1 天王星的運動特性和物理性質(zhì)  9.2 天王星的觀測和空間探測  9.3 天王星的大氣和云  9.4 天王星的磁場和磁層  9.5 天王星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  9.6 天王星的衛(wèi)星  9.7 天王星的環(huán)系第10章  海王星及其衛(wèi)星和環(huán)系  10.1 海王星的運動特性和物理性質(zhì)  10.2 海王星的觀測和空間探測  10.3 海王星的大氣和云  10.4 海王星的磁場和磁層  10.5 海王星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  10.6 海王星的衛(wèi)星  10.7 海王星的環(huán)系第11章  矮行星及其衛(wèi)星  11.1 谷神星和冥王星的發(fā)現(xiàn)  11.2 谷神星和灶神星  11.3 冥王星  11.4 冥王星的衛(wèi)星  11.5 鬩神星和柯伊伯帶天體  11.6 矮行星的飛船探測第12章  小行星及其衛(wèi)星  12.1 小行星的命名和軌道特性  12.2 小行星的飛船探測  12.3 小行星的物理性質(zhì)  12.4 小行星的表面特征和分類  12.5 幾顆著名小行星  12.6 小行星的衛(wèi)星  12.7 小行星及其衛(wèi)星的演化史第13章  彗星  13.1 彗星的命名和軌道特性  13.2 彗星的形態(tài)結(jié)構(gòu)  13.3 彗星的性質(zhì)和物理一化學(xué)過程  13.4 彗星的亮度變化、爆發(fā)和彗核分裂  13.5 彗星的空間探測  13.6 幾顆著名彗星  13.7 流星雨與彗星的關(guān)系  13.8 彗星的演變史第14章  比較行星學(xué)與行星演化  14.1 行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  14.2 行星的磁場和磁層  14.3 行星地質(zhì)學(xué)  14.4 行星的大氣  14.5 原始太陽星云的物理和化學(xué)  14.6 星子和行星的形成  14.7 行星的演化第15章  太陽系之外的行星  15.1 尋找環(huán)繞恒星的原行星盤  15.2 天體測量法尋找恒星的行星  15.3 視向速度法搜尋恒星的行星  15.4 恒星測光法搜尋恒星的行星  15.5 微引力透鏡法搜尋恒星的行星  15.6 其他方法搜尋恒星的行星  15.7 尋找恒星的行星的成果  15.8 恒星的行星與生命  15.9 恒星的行星系形成的理論研究  15.10 尋找恒星的行星展望附錄A 天文和物理常數(shù)附錄B 天文符號附錄C 希臘字母附錄D 星座名附錄E 行星和矮行星的主要特性附錄F 已永久編號命名的周期彗星附錄G 流星群表附錄H 太陽系的元素豐度參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　太陽系是由太陽、八顆行星和三顆（及更多）矮行星及它們的衛(wèi)星、眾多的小天體（小行星、彗星和流星體）以及行星際物質(zhì)組成的天體系統(tǒng)。除了太陽之外，太陽系主要成員可以統(tǒng)稱為“行星體”，這個系統(tǒng)也常稱為“我們的行星系”。本章從整體上講述太陽系的概況，包括太陽和行星系的基本知識以及太陽系在宇宙中的地位，然后介紹行星科學(xué)研究的一般方法，提供全書的背景知識和常用概念及一些理論基礎(chǔ)?！　?.1 太陽系概況　　古代人仰望天空，最矚目顯然是太陽和月球；還看到大多數(shù)星星的相對位置不變，好像嵌在天球上一起東升西落，把它們稱為“恒星”（Star），又把星空劃分為一些“星宿”或“星座”。也注意到五顆亮星在眾恒星之間游蕩，稱為“行星”（Planet），它們分別是金星（Venus）、木星（Jupiter）、水星（Mercury）、火星（Mars）、土星（Saturn）。我國古代有“司天官”，“觀乎天文，以察時變”（《易經(jīng)》），在公元前14世紀(jì)留下的甲骨文上記載日食、月食等天象，觀測太陽和月球相對于恒星的視運動來定歲時，編制歷法，推算并預(yù)報日食和月食的發(fā)生。到西周時代，對行星的視運動也有了一定認(rèn)識，例如，已知道歲星（即木星）大約l2年“一周天”——在黃道帶的眾恒星中穿行一圈。在長沙的馬王堆漢墓出土的帛書中有《五星占》（約寫于公元前l(fā)70年），列出了公元前246年到公元前177年的70年間木星、土星和金星的位置和動態(tài)，還有29幅彗星圖。在《開元占經(jīng)》輯錄了戰(zhàn)國時甘德看到“若有小赤星附于（歲星）其側(cè)，是謂同盟”，按席澤宗先生論證，甘德發(fā)現(xiàn)了木星的衛(wèi)星。

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