初识宇宙世界（六）太阳系的行星和卫星
行星及其卫星
太阳系有八大行星，根据它们的基本性质（见表1），可将它们分为两类。第一类是距太阳较近的行星，包括水星、金星、地球和火星，体积小，密度大，自转速率慢。第二类为距地球较远的行星，包括木星、土星、天王星和海王星，体积大，密度小，自转速率快。如果以地球为界按空间位置来划分，位于近太阳的内侧的行星性质与地球相近，一般称之为类地行星；而位于外侧的行星性质与木星相近，一般称之为类木行星
水星水星是八大行星中距太阳最近的一颗行星。它虽称水星，其实上面根本没有水，完全是一个枯寂的世界。由于没有大气层，昼夜温差很大，白天表面温度可达400℃以上，夜晚却在-170℃左右。水星表面布满了大大小小的环形山、平原和盆地，地貌形态与月球十分相似。
金星地球上天亮前后，在东方的天空中有时会出现一颗相当明亮的星，古代中国人通常称之为启明星；黄昏时分，在西方天空中有时也会出现一颗相当明亮的星，古代中国人称之为长庚星。它们实为一颗星，即金星。金星是天空中除太阳和月亮外最亮的星，故人们又称之为太白星或太白金星。金星的体积和质量都与地球相近，也有大气层，所以过去人们一直对在金星上发现生命抱有很大希望。后来的研究证明，金星上的大气成分和温度环境是不可能有生命存在的。
火星在除地球外的各行星中，最受人类关注的就要数火星了。一个多世纪以来，关于火星上是否有“火星人”存在的争论持续了好长时间。火星与地球有许多相似之处，如四季变化、昼夜交替、一昼夜为24小时37分、太阳东升西落等。但是火星表面干燥、寒冷，布满沙丘、岩石和火山口，一片荒凉景象，根本没有什么“火星人”的存在。原来曾被天文学家高度重视并被猜测为“运河”的火星照片上近于平行、等距的线条，只不过是排列整齐、间隔很近的火山口。那个曾经引起人们幻想的“极冠”，只不过是二氧化碳冷凝的干冰。
木星木星是八大行星中最大的一个，体积是地球的1300余倍，质量是地球的318倍，超过了太阳系中除太阳外的所有其他行星、卫星、小行星及其他小天体的质量的总和。木星上最独特的景观，是它拥有多达61颗的卫星，形成了一个庞大的星系群。木星是一个流体行星，表面是一个高温高压的液态氢海洋。
土星土星是仅次于木星的又一颗巨行星，但其密度很小，仅是水的密度的70％。土星最引人注目的就是它拥有一个美丽的光环。这个光环很薄，厚度只有15～20km，宽度却达200km，主要是由无数平均直径不足1m的石块和冰块所组成。土星也是一个流体星球，表面为液态氢海洋所覆盖。
天王星天王星与太阳的距离十分遥远，得到的热量极少，表面温度在-200℃以下。
海王星海王星是一颗体积比地球约大4倍的普通大行星，但是它的发现成为18世纪轰动一时的天文事件，原因是它的发现不是天文观测的结果，而是天文计算的成就，所以人们称之为笔尖下发现的行星。海王星距太阳很远，接受到的太阳光能和热量很少，因而其表面又暗又冷，温度在-200℃以下。
（注：由于观测技术的提高，不断有新的卫星被发现，所以不同时期的资料会有数据上的差异。最新数据请参阅网络资料和相关书籍。）
地球和月球
1.地球的形状和结构
地球的形状是指全球静止海面的形状，即不考虑地球表面海陆差异和地势起伏的大地水准面的形状。地球整体上看是一个球体，实则是一个赤道比较凸出、两极相对凹进的扁球体。各处的半径不一致，其分布的一个显著特征就是球半径随着纬度的增高而变短，赤道半径最长，为6378.16km，极地半径最短，为6353.76km，前者与后者之比为300：299。严格地说，地球与真正的扁球体也是有偏差的，它是一个不规则的扁球体（见图10）。地球的包括赤道在内的纬线大体上是正圆，但不是严格的正圆；经圈大体上是椭圆，但不是真正的椭圆。它的南、北半球是不对称的，北半球较为细长，而南半球较为粗短。据此，人们把地球的形状形象地说成是南极凹进而北极凸出的“梨形体”。
原始的地球是一个接近均质的球体，主要由碳、氧、镁、硅、铁、镍等元素组成。经过数十亿年的演化，随着自身温度的变化和重力的分异作用，地球逐渐出现了分层现象，其物质组成、运动形式、物理化学性状等都大致呈同心圆状分布，形成了明显的圈层结构特征。就地球本体而言，由内部向外部可以分为地核、地幔、地壳三个圈层。
2.地球的物理性质
地球是太阳系中一个中等规模的行星，质量为5.98×1021t，体积为1.08×1012km3，平均密度为5.52g/cm3。地球表面的温度因时因地而异，平均温度大致保持在15℃左右。地球内部的温度很高，这一点可由温泉热水和炽热岩浆都来自于地下而得到证明。地下的温度随深度的增加而升高，地温梯度在大陆地区约为0.01℃～0.1℃/m，在海洋地区约为0.04℃～0.08℃/m，全球平均状况为0.03℃/m。按照30℃/km的地温梯度来推算，地下70km深处的温度将是2100℃。在这样的温度下，几乎任何种类的岩石都处于熔化状态而成为岩浆。对地震波的研究表明，地温梯度从地幔层开始向内变小（见图11）。总之，从地面到地心，地温一直升高，至地心温度达到最高。但是温度梯度随深度的增加而减小。地壳表层温度升高很快，温度梯度大致为30℃/km。进入地幔后温度升高速度快速下降，温度梯度变得很小。到了地核，温度仍在继续上升，但是上升幅度已经很小。因此，在地球的内部，地心的高温并不是很突出。
地球是一个大磁体，有相当强的磁场，表现为磁针在地球上受到磁力的作用而指向一定的方向，即磁感线的方向。地球上各地的磁感线方向不同，地面上有两个地点的磁感线是垂直的，即地磁北极和地磁南极。在那里，磁针的方向垂直于地平面。按照地理学上的习惯，地磁北极位于北半球的地理北极附近，地磁南极位于南半球的地理南极附近。但是按照磁力作用的方向而论，位于北半球的是地磁南极，位于南半球的是地磁北极。因为按照磁体异性相吸的原理，磁针北极指向的是地磁南极，而磁针南极指向的是地磁北极。地球磁感线的方向通常不是水平的，磁针和地平面之间一般总有一个俯角或仰角，称为地磁倾角。这就是说，地理子午线（经线）与地磁子午线之间有着一个偏角，即地磁偏角。习惯上总是把地理子午线看成是正向的，而地磁子午线是偏向的。通常把地磁偏角定义为地磁北极对地理北极的偏角。如果地球是一个均匀的磁化球体，地球两极应该互为对趾点，地磁赤道应是距地球两极各90°的大圈，地磁强度和地磁倾角都应该因地磁纬度而异，在地磁赤道上地磁强度最小，地磁倾角为0，随着地磁纬度的增加，两者都逐渐增加，至地磁两极达到最大值。然而，地球不是一个均质的磁化球体，因此地磁要素的分布是非常复杂的，而没有简单的规律性。因此，在上述总的分布大势下，地磁各要素的分布都有一定变化。
3.月球
月球是地球唯一的一颗天然卫星，它与地球构成了地月系。月球与地球的距离平均为384400km，最近距离为356400km，最远距离为406700km。月球的体积很小，直径为3476km，体积仅是地球的1/49.3，质量仅是地球的1/81.3。其密度也不及地球的大，为地球密度的1/1.7。月球表面温度变化很大，最高可达127℃，最低可达-183℃，二者相差310℃。月球较小的质量使其上空没有大气和水分，因而月球上没有晨昏蒙影的现象，白昼和夜晚都是突然来临交替的。大气和水的缺乏，也使生命在月球上不能够存在。
月球表面存在着地势的高低起伏。从地球上看，月面上有明暗地区的区别。过去人们曾把比较暗的地区称为“海”，其实那里是一些宽广的平原，而比较亮的地区则是高原。平原地区之所以比较暗，是因为那里存在着大范围的熔岩流。对着地球的半个月面上，较大的“海”有10个，它们是位于西部的危海、澄海、静海、丰富海、酒海和位于东部的暴风洋、雨海、云海、湿海、汽海。月球的高原和平原上还分布着一些周围高起、中部低陷的环形山，最大的直径达295km，最小的直径不过数寸，它们是一些火山口或陨石坑。此外，月球上还有一些亮线和暗线，其中亮线都是月面上的隆起部分，而暗线则是深陷的裂缝。
月球自身不会发光，只能反射太阳的光辉。在太阳的照耀下，月球永远分为光明半球和黑暗半球。但是，由于地球、太阳和月亮位置的不同，从地球看去，月球的明暗半球的比例总是在不断变化的。月球明暗两部分不断变化的状况称为月相（见图12）。当新月出现的时候，月球和太阳位于地球的同侧，这叫做日月相合，也就是朔。当满月出现的时候，月球和太阳位于地球的相反的两侧，这叫做日月相冲，也就是望。月球逐渐由新月变为满月，又逐渐由满月变为新月。在由新月变为满月的过程中，要逐渐经过娥眉月、上弦月、凸月三个阶段；在由满月变为新月的过程中，要逐渐经过凸月、下弦月、娥眉月三个阶段。上弦月与下弦月的区别，在于上弦月西半边是亮的，下弦月东半边是亮的。月相变化一个周期的时间为29.5306日，即29日12时44分3秒，称为朔望月。
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