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太阳系简史


太阳系简史

作  者:[英] 约翰·钱伯斯、杰奎琳·米顿 著

译  者:杨洁玲

出 版 社:中信出版集团

出版时间:2018年09月

定  价:65.00

I S B N :9787508691008

所属分类: 科普读物  >  天文航天    

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TOP内容简介

  这是一本全面介绍太阳系起源的普及读物,它会解答关于太阳系起源的所有疑问。

  太阳系的起源和演化这个主题神秘而充满诱惑,揭示其中的奥秘能够帮助我们*终找到人类起源的答案。本书讲述了几十亿年前太阳系中各天体的起源故事,揭示了几个世纪以来的科学家和哲学家是如何解开这其中的奥秘的,他们如何将很多细节拼凑在一起,从而推导出太阳系为什么会呈现如今的样子,太阳系已存在了多久,以及它是如何形成的。
  两位作者通过讲述天文学的历史以及天体物理学和行星学的*新发现,为读者提供了*新、***的解读。他们解释了演化中的宇宙为太阳的出现创造了怎样的条件,随之产生的气体云和尘埃云是怎样形成了今天的行星、彗星、卫星以及小行星的。他们还分析了这些行星为什么会有各种特质,为什么有些坚硬,有些雾气缭绕,尤其讲述了地球这个独特的行星,它为生命的诞生提供了完美的庇护。
  如果你想了解太阳系是如何形成的,一定要阅读本书。跟随作者,你将踏上现代研究的*前沿之旅,这其中不乏矛盾和争论。这本书也会告诉你关于外太空的行星和行星系的*新发现将如何改变你对太阳系历史和宿命的理解。

TOP作者简介

  约翰?钱伯斯,曼彻斯特大学天文学博士,天文学家,地球和行星学研究专家。美国国家研究委员会研究助理,曾任职于美国国家航空航天局艾姆斯研究中心,2002年与南森?开布提出了“行星五”理论。

TOP目录

序言 / Ⅶ

 

第1章 我们从哪里来? /001

时光魅影 /003

平淡无奇的太阳系 /005

第一次亲密接触 /012

昔日重现 /015

拼凑太阳系的拼图 /018

 

第2章 太阳系探索之旅 /023

太阳系有多大? /025

从众神漫步到几何模型 /028

异军突起的日心说 /031

秩序的建立 /033

引力定律 /035

失踪的行星 /037

小行星登场 /040

天外飞石 /043

不守规矩的天王星 /044

近年的发现 /048

 

第3章 太阳系演化假说 /051

达尔文的地球演化论 /053

星云假说初形成 /054

星云假说陷囹圄 /058

偶然碰撞说 /061

星云假说卷土重来 /065

 

第4章 时间之谜 /067

读懂宇宙的时钟 /070

艰难曲折的前期探索 /070

开尔文的失败 /072

改变一切的放射性 /074

关于宇宙年龄的猜想 /077

放射性同位素计年法 /078

陨石是制胜关键 /081

太阳年龄之谜 /084

宇宙年龄再谈 /086

 

第5章 陨石的故事 /089

陨石震撼登场 /091

陨石的故乡 /092

铁陨石和石陨石 /096

追根溯源 /099

月球陨石和火星陨石 /101

珍稀的资源 /102

指路的陨石 /103

 

第6章 宇宙中的化学元素 /107

失踪的43号元素 /109

丰富多彩的元素 /111

宇宙混沌初开时 /113

恒星熔炉里的试炼 /115

重元素的诞生 /120

超新星 /122

 

第7章 恒星的诞生 /125

银河之子 /127

恒星的形成与演化 /131

太阳系形成的条件 /136

关键的元素 /139

 

第8章 行星的摇篮 /141

尘埃盘的启示 /143

寻找真正的原行星盘 /146

揭秘太阳星云 /148

星际间的尘埃凝聚 /151

气体的作用 /153

星子的形成 /154

原行星盘的消亡 /156

 

第9章 分道扬镳的类地行星 /159

熟悉又陌生的金星 /161

看不见的星子 /162

行星胚胎接管 /165

4个幸存天体 /168

地球的构造 /169

与太阳最近的水星 /173

走上陌路的金星 /177

移居火星? /179

 

第10章 月球的由来 /187

今天的月球 /189

月球的成分 /191

月球的轨道 /193

分裂说 /194

俘获说 /196

同源说 /197

大碰撞说 /198

邂逅忒伊亚 /199

地球、月球和潮汐力 /201

晚期重轰击期 /203

 

第11章 生命的摇篮 —— 地球 /207

冥古宙时的地球 /209

生命之树 /214

组成生命的基本材料 /216

氧气的形成 /218

宜人的气候 /221

雪球地球 /224

地球未来的生存环境 /225

 

第12章 气态行星和冰冻行星 /227

太阳系的巨行星 /229

核吸积塑造巨行星 /234

盘不稳定性模型 /238

自转和自转轴倾斜 /239

拥有众多卫星的巨行星 /241

规则卫星的形成 /242

不规则卫星的形成 /244

行星环 /245

 

第13章 解密小行星带 /249

今日的小行星带 /251

碰撞粉碎说 /252

引力清空说 /255

小行星族 /257

地幔消失之谜 /259

小行星的真实面目 /261

 

第14章 太阳系的尽头 /269

彗星的身世之谜 /271

半人马型小行星 /274

探索海王星轨道以外 /276

柯伊伯带 /277

塞德娜 /280

海外天体的本质 /282

类冥天体去哪儿了 /285

尼斯模型 /288

 

第15章 关于未来的预测 /291

从一个坚果壳开始 /294

未解之谜 /296

从太阳系寻找答案 /298

系外行星 /301

太阳系何去何从 /303

新版后记 /307

术语汇总 /321

 

参考文献和延伸阅读 /337


TOP书摘

第1章 我们从哪里来?

时光魅影

  坐落在尼罗河东岸的卡纳克神庙是古埃及帝国遗留的最壮观的建筑之一。这座宏伟的庙宇群始建于3 000多年前,在接下来1 000多年的时间里,先后又经历了30多位埃及法老的改良和扩建。神庙内到处布满了石墙和石柱,上面镌刻着历史文献、祈祷文和详细的宗教礼仪。今天,到此观光的游客可以从导游的解说中了解到这些符号的含义,以及这座神庙的非凡意义。但你可知道,在长达1 500多年的时间里,无人了解这些文字的含义,古埃及文明也因此蒙上了一层神秘的面纱?

  卡纳克神庙的铭文使用的是古埃及象形文字,古埃及象形文字是世界上最古老的文字符号之一。这种图形文字被广泛应用于正式文件和宗教性文本中,但公元前30年埃及成为罗马帝国的行省后,它的使用逐渐减少。到公元4世纪,随着基督教的传入,象形文字逐渐失传。接下来的几个世纪里,学者们一直尝试将它们破译,但始终没有成功。

  1799年,拿破仑军队里的一名法国士兵无意间在一个堡垒的旧址中发现了一块灰色的石碑,该堡垒位于埃及一个叫作拉希德(又名罗塞塔)的城镇附近。石碑上刻着以古希腊文、古埃及象形文字和埃及草书(埃及草书比古埃及象形文字更接近近代埃及文字)三种语言书写的宗教宣言。学者们很快翻译出了古希腊文和埃及草书的内容,发现三种语言传达的意思毫无二致。遗憾的是,石碑的顶部缺了一角,象形文字只剩下14行,但事实证明这已经足够了。经过仔细的语言比对和一系列灵感迸发的查证工作后,学者们终于首次破译了象形文字。而就是这块在罗塞塔发现的石碑,成了打开古埃及和古埃及人民珍贵信息宝库的钥匙。

  深入研究历史长河中遗留下来的罕见的人工制品有助于考古学家拼凑出人类的发展历史,罗塞塔石碑的故事就是一个很好的例子。过去的证据有时就和卡纳克神庙的石碑一样近在眼前,只待被人们鉴定出来。而更多时候,它们和充满传奇色彩的特洛伊城(位于今日的土耳其)一样,尘封几百年而不见天日。历史的真相往往隐藏在最令人意想不到的地方,就如同遗传密码里记录着人类历史一样。

  想要从林林总总的来源里筛选出有用的信息是一项非常庞大的工程。今天科学家们用到的工具和技术无一不是人类几个世纪以来艰难摸索的成果,运用这些工具,人们可以解读过去留下来的线索,从而解释人类的发展历史。考古学和其他科学领域想取得进展,往往有赖于偶然的考古发现(如罗塞塔石碑)、新技术的发明,或者某个天马行空的先觉。尽管困难重重,但科学家们仍然孜孜不倦地探索着一个让所有人都着迷的问题:我们从哪里来?

  科学家对太阳系历史的刨根问底犹如考古学家对埃及沙子的锱铢必较。虽然他们的工作方法和工具各有千秋,但都是为了尽可能多地搜集珍贵的历史遗物,再将新发现与现有信息结合在一起。虽然他们所涉及的空间距离和时间范围不同,但他们讨论的基本问题是一样的:人类从哪里来,是怎样出现在地球上的?过去的世界是怎样的?这些都是他们共同关心的问题。探索太阳系的演化史本身就是一场浩大的考古活动 —— 人类社会出现的前提条件是,我们首先得进化成为人类;要想进化出人类,宇宙中必定得存在一颗围绕长生命周期恒星运动的宜居行星,这样才能出现生命。而这一切能够实现的前提是:太阳系已经在混沌的星际空间中脱颖而出。这一转变是如何发生的,以及科学家是如何将这些前因后果串联起来的,正是本书的主题。

平淡无奇的太阳系

  我们先来认识一下今天的太阳系。太阳位于太阳系的中心,它的质量是太阳系总质量的99.8%。它的直径约等于1 400 000千米,相当于地球直径的109倍,远远大于任何一颗行星。太阳只是银河系中一颗普通的恒星,但“普通”和“平均”的含义可不一样 —— 无论从亮度还是质量上来说,它都大大超过银河系中90%的恒星。太阳的寿命约等于100亿年,至今已经过去快一半,它目前正处于稳定而旺盛的中年期。太阳还有几个比较显著的特点。有些恒星具有多变性、特殊的成分和强大的磁场,这些特性太阳统统都没有,这对于地球上的生命来说是一件好事:恒星的稳定性和可预测性可以为生命的繁衍生息提供良好的环境。

  太阳的平均密度接近于水,但是它的绝大部分成分是比水还要轻的氢和氦,氢和氦由于太阳引力而紧紧挨在一起。这两种化学元素占太阳成分的98%,其余的2%为其他物质,这样的配比广泛存在于大多数恒星中,也是恒星的重要特征之一。太阳与其他恒星一样由等离子体组成,等离子体是太阳内部一种温度高达数百万摄氏度的带电气体。太阳核心的核反应释放出源源不断的能量,使太阳持续发光,而太阳光是地球以及太阳系其他行星的一个重要热源。

  太阳占据太阳系的绝大部分质量,它的强大引力主宰着太阳系其他天体的一举一动。太阳所处的位置接近太阳系的正中心,其他天体都绕着它公转。奇怪的是,太阳的质量如此之大,但它的角动量,也就是转动的惯性却只占了太阳系的2%。太阳的自转速度极慢,自转一圈大概需要一个月。它的组成物质是流动的,不同圈层的自转速度各不相同。推动整个太阳系自转的大部分能量来自绕太阳运行的行星,这一点曾困扰了科学家很长一段时间,而且对太阳系形成学说也产生了深远的影响,这个问题我们会在第3章中讨论。

  围绕太阳公转的大行星一共有8个。从太阳的北极点俯瞰,八大行星均按照椭圆轨道逆时针方向绕日公转。它们的公转轨道几乎(但不完全)位于同一个平面上,看上去就像放在同一张桌面上的几个同心圆环一样(见图1 -1)。除水星和火星以外,其他6颗大行星的轨道都非常接近圆形,水星和火星的轨道相对比较狭长,用数学术语来说就是轨道偏心率较大。火星轨道的偏心率是帮助早期天文学家了解各行星运动的一个重要线索,这点会在第2章中展开。


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