Planets and Planetary Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Eales, Stephen

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2009-8

价格:1081.00 元

装帧:

isbn号码:9780470016923

丛书系列:

图书标签:

• 行星
• 行星系统
• 天文学
• 宇宙
• 太阳系
• 系外行星
• 行星科学
• 空间探索
• 天体物理学
• 观测天文学

引言 宇宙的浩瀚无垠，星辰的神秘璀璨，总是激发着人类无尽的探索欲。从古至今，我们仰望星空，试图理解那些遥远而又熟悉的光点。它们不仅仅是夜空中闪烁的宝石，更是宇宙演化、物质形成、生命可能性的重要载体。本书正是以此为起点，带您踏上一段穿越时空的旅程，去深入探寻那些构成宇宙最基本单元——行星及其构成的行星系统的奥秘。 第一章：星辰的诞生与行星的摇篮 要理解行星，我们首先需要追溯它们的起源。行星并非凭空出现，而是宇宙大爆炸之后，由尘埃与气体在恒星周围的盘状结构中，通过引力聚集而逐渐形成的。本章将详细介绍恒星的形成过程，从巨大的分子云塌缩，到原恒星的诞生，再到恒星核聚变的开启。在恒星形成的后期，在其周围会形成一个旋转的星周盘，这就是行星的“摇篮”。我们将深入探讨这个星周盘的物质组成、温度分布以及它在行星形成初期的化学和物理演化。 星云的引力塌缩： 宇宙中最古老的物质——氢和氦，在引力作用下开始聚集，形成巨大的分子云。当分子云达到一定密度时，内部的引力会克服气体的热压力，导致塌缩。 原恒星的形成： 塌缩过程中，物质向中心聚集，形成一个致密的、炽热的核心——原恒星。原恒星的温度和亮度不断升高，但尚未开始核聚变。 星周盘的形成与演化： 原恒星周围的剩余物质在角动量守恒的作用下，会形成一个扁平的、旋转的盘状结构，即星周盘。盘中的尘埃颗粒在相互碰撞中逐渐增大，形成微小的石块，再进一步集聚成更复杂的结构。 盘中的化学过程： 星周盘中的温度梯度导致不同的化学反应发生。靠近恒星的区域温度较高，挥发性物质（如水、甲烷）会蒸发，形成岩石行星；而远离恒星的区域温度较低，挥发性物质可以凝结成冰，为形成巨行星提供了充足的原料。 第二章：行星的形成机制——从尘埃到巨擘 行星的形成是一个漫长而复杂的过程，从微小的尘埃颗粒到如今我们所见的各种大小和组成的行星，经历了多个关键阶段。本章将详细阐述这些形成机制，包括吸积过程、行星碎片的形成以及气体巨行星的核心吸积模型。 尘埃颗粒的吸积： 在星周盘中，微小的尘埃颗粒通过范德华力、静电力等作用相互吸附，形成越来越大的团块。这个过程是行星形成的第一步。 微行星的形成： 当团块的尺寸达到几公里时，它们的引力开始变得显著，能够更有效地吸引周围的尘埃和气体，形成微行星。微行星是行星形成过程中的重要“建筑材料”。 行星的碰撞与合并： 微行星之间会发生频繁的碰撞。一些碰撞是破坏性的，但也有很多是建设性的，微行星会相互合并，逐渐增大。这个过程可能持续数百万年。 核心吸积模型： 对于气体巨行星（如木星和土星），目前主流的理论是核心吸积模型。即先形成一个较大的岩石-冰核心，当核心的质量达到一定程度时，其强大的引力就能吸引周围大量的氢和氦气体，从而快速增长成气体巨行星。 盘不稳定性模型： 另一种关于气体巨行星形成的理论是盘不稳定性模型。在这种模型中，星周盘在特定条件下会发生局部的不稳定性，直接分裂形成大量的气体团块，这些团块在引力作用下进一步收缩，最终形成巨行星。 第三章：行星系统的多样性——从类地行星到冰封世界 宇宙中的行星系统千姿百态，每一个系统都拥有其独特的组成和结构。本章将带领您认识各种类型的行星，从我们熟悉的岩石行星到遥远的气体巨行星，以及那些可能隐藏着生命的冰封世界。 类地行星（Terrestrial Planets）： 这些行星主要由岩石和金属构成，拥有坚实的表面。它们通常质量较小，密度较高，且大气层较薄。例如，水星、金星、地球和火星。本章将分析它们的构成、大气特征、地质活动以及可能存在的液态水。 气体巨行星（Gas Giants）： 这些行星的质量巨大，主要由氢和氦构成，没有固定的固体表面。它们拥有稠密的大气层，内部可能存在一个岩石-冰核心。例如，木星和土星。本章将探讨它们的内部结构、强烈的风暴、磁场以及卫星系统。 冰巨行星（Ice Giants）： 与气体巨行星相比，冰巨行星含有更多的挥发性物质，如水、氨和甲烷，因此被称为“冰”巨行星。它们也拥有厚重的大气层，但内部的“冰”成分比例更高。例如，天王星和海王星。本章将介绍它们的独特之处，包括它们的倾斜轴和强烈的风。 超级地球（Super-Earths）与迷你海王星（Mini-Neptunes）： 近年来，通过系外行星探测，我们发现了许多介于地球和海王星之间的行星。超级地球质量比地球大，但小于海王星，可能拥有岩石或岩石-冰的构成。迷你海王星则比海王星小，但比地球大，通常拥有厚厚的大气层。这些新发现的行星类型为我们理解行星形成的普遍性与特殊性提供了新的视角。 冰封世界（Icy Worlds）： 在太阳系外围以及一些大型行星的卫星上，我们发现了大量富含冰的星球。这些星球可能在冰层之下拥有液态海洋，为生命的孕育提供了潜在的场所。例如，木卫二（Europa）和土卫六（Titan）。 第四章：系外行星的发现与研究——探索宇宙中的“另一个地球” 过去几十年，天文学家们在寻找太阳系之外的行星方面取得了突破性的进展。系外行星的发现极大地拓展了我们对宇宙的认知，也让我们对地外生命的可能性有了更深的思考。本章将详细介绍主要的系外行星探测方法，以及我们通过这些探测获得的关于系外行星系统的重要发现。 凌日法（Transit Method）： 当一颗行星从其恒星前方经过时，会造成恒星亮度的微小下降。通过监测恒星亮度的周期性变化，可以探测到行星的存在，并估算出其大小和轨道周期。 视向速度法（Radial Velocity Method）： 行星的引力会使恒星产生微小的摆动。通过测量恒星光谱的多普勒效应，可以探测到这种摆动，从而推断出行星的质量和轨道。 直接成像法（Direct Imaging）： 这种方法直接拍摄系外行星的照片，虽然技术难度很高，但可以提供关于行星大气成分、温度等更直接的信息。 引力微透镜法（Gravitational Microlensing）： 利用大质量天体（包括行星）对背景星光产生的引力透镜效应来探测系外行星。 已知的系外行星系统： 本章将展示一些著名的系外行星系统，例如拥有多颗类地行星的TRAPPIST-1系统，以及那些位于恒星宜居带内的行星。我们将分析这些系统的结构特征，以及它们与我们太阳系存在的异同。 行星大气的分析： 通过光谱分析，我们可以研究系外行星的大气成分。例如，探测到大气中的水蒸气、氧气、甲烷等，这些都可能是生命存在的迹象。 第五章：行星系统的演化与稳定性——动态的宇宙图景 行星系统并非一成不变，它们在漫长的时间尺度上不断演化，经历着动态的变化。本章将探讨行星系统的演化过程，包括轨道迁移、共振现象以及系统整体的稳定性。 轨道迁移（Orbital Migration）： 行星在星周盘中的相互作用以及与盘中物质的相互作用，会导致其轨道发生变化，向内或向外迁移。这种迁移过程是解释许多系外行星系统结构的重要因素。 共振（Resonance）： 当行星的轨道周期之间存在简单的整数比时，它们就会进入共振状态。共振可以使行星轨道在一定程度上得到稳定，但也可能导致轨道变得不稳定，最终被逐出系统。 引力相互作用与不稳定性： 行星之间的引力相互作用是影响行星系统稳定性的重要因素。过多的行星或行星质量过大，都可能导致系统在长期演化中变得不稳定。 恒星活动的影响： 恒星的活动，如耀斑和恒星风，也会对行星系统产生影响，特别是对行星大气层和生命存在的可能性。 太阳系的演化： 回顾太阳系的历史，从早期行星的形成到如今的格局，分析其演化的关键阶段，以及可能对地球环境产生深远影响的事件。 第六章：行星与生命——宇宙中的生命印记 行星的形成与演化，最终导向一个令人着迷的问题：宇宙中是否存在生命？本章将从行星科学的角度，探讨生命存在的条件，以及我们在探索宇宙生命过程中所做的努力。 宜居带（Habitable Zone）： 恒星周围存在一个特殊的区域，在该区域内的行星表面温度适宜，可能存在液态水。这个区域被称为宜居带。 生命的关键要素： 除了适宜的温度，生命还需要其他关键要素，如液态水、能量来源、必要的化学元素（碳、氢、氧、氮、磷、硫等）以及稳定的环境。 地球生命的启示： 以地球生命为例，分析地球独特的环境特征，如磁场、板块构造、大气成分等，以及它们对生命演化的重要作用。 地外生命的搜寻： 介绍我们目前搜寻地外生命的方法，包括探测系外行星大气中的生物标记物，以及对太阳系内可能存在生命的星球进行探测。 极端微生物（Extremophiles）： 研究地球上能够生存于极端环境的微生物，这有助于我们拓展对生命存在条件的理解，并为搜寻地外生命提供新的思路。 生命的起源与演化： 探讨关于生命起源的各种理论，以及在行星环境中，生命是如何开始并逐渐演化出多样性的。 结论 本书通过对行星形成、多样性、系外行星探测、系统演化以及生命可能性的深入探讨，希望能为您展现一幅壮丽的宇宙画卷。从微小的尘埃到浩瀚的星系，每一个天体都讲述着宇宙的故事。对行星及其系统的研究，不仅仅是对遥远世界的科学探索，更是对我们在宇宙中位置的哲学思考。每一次新的发现，都可能改变我们对宇宙、生命以及我们自身的理解。宇宙的奥秘远未穷尽，对行星世界的探索，仍将继续激励着我们不断前行，去揭开更多隐藏在星辰大海深处的秘密。

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