【太陽系起源】

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【太陽系起源】

 

前言
 
本章將先介紹太陽系的成員與主要特性，進而利用己知的知識來探討太陽系的起源。

首先讓我們來瀏覽太陽系的成員與主要特性。
 
太陽系的成員
 
太陽系主要成員有：太陽、 九大行星 、柯伊伯帶與歐特雲。

 

太陽系

 

太陽與九大行星

 

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太陽系的九大行星，以太陽為中心依序為：水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth) 、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune) 、冥王星(Pluto)。

 

圖中各行星的大小代表其真實的相對大小。九大行星的順序常易混淆，下列的記憶法或許有幫助。

My Very Educated Mother Just Showed Us Nine Planets. 或 My Very Easy Method: Just Set Up Nine Planets.

 

 

引用：http://www.phys.ncku.edu.tw/~astrolab/e_book/

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【全部成員】

太陽 (Sun)	水星 (Mercury)	金星 (Venus)	地球 (Earth)	火星 (Mars)	小行星 (Asteroids)
木星 (Jupiter)	土星 (Saturn)	天王星 (Uranus)	海王星 (Neptune)	冥王星 (Pluto)	彗星 (Comets)
歐特雲 (Oort cloud)	柯伊伯帶 (Kuiper Belt)	流星體 (Meteoroid)

 

 

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【太陽(The Sun)】
 

與地球的平 均距離 1 AU
150,000,000 km
直徑(km) 1,392,530
質量(M/M地球) 330,000
密度(g/cm3) 1.41
表面溫度(K) 5,800

自轉週期赤道為25天而兩極為35天

 

太陽為一平凡的黃色主序星，太陽的質量、大小、表面溫度與化學組成，在繁多的恆星中，皆屬於中庸型。

 

太陽為離我們最近的恆星，不過陽光仍需發8.3 分鐘才能到達地球，地球與太陽的距離約為一億五千公里，如以每小時一百五十公里的平均時速開車，須費時114年才能到達太陽。
 

 

 

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【水星(Mercury) 】
 

與太陽的平均距離 0.39 AU
57,900,000 km
直徑(km) 4,880
質量(M/M地球) 0.06
密度(g/cm3) 5.4
表面溫度(℃) -173 到430
公轉週期 87.97 days
自轉週期 58.6 days

探索聯結：九大行星： 水星。

 

水星是最靠近太陽的行星，在天空和太陽之間的夾角永 遠小於28度，因此常受陽光的影響觀測不易。

 

水星的表面 與月球非常類似，滿佈隕石坑，其中最著名的是Caloris Basin。

 

水星沒有衛星，它的軌道在九大行星 中也是較特殊的，水星的軌道離心率為0.206，而公轉軌道和黃道面的夾角也高達7度。

 

水星的大氣非常稀薄，主要的成份有極微量的氦、鈉、氫和氧。

 

水星的大氣成份，來自受太陽風吹襲與撞擊出的表面物質。

 

由於水星表面的高溫，大氣分子很 容易脫離水星，所以水星並沒有穩定的大氣，需要靠太陽風不斷的補給。

 

由於水星的大氣稀薄，無法保持穩定的表面溫度，水星的日夜溫差非常極端，白天溫度可高達攝氏430度，足以融化鋅，而夜間的溫度降至攝氏零下173度，可以讓鈍氣氪凝結。

 

水星的密度高達5.4公克/公分3，所以天文學家相信，水星有相當大的鐵核。

 

以體積計算，水星的 鐵質核心約佔全部體積的42%。

 

相較 之下，地球核心只佔總體積的16%，火星的核心更只佔總體積的9%。

 

受太陽所引起的潮汐力的影響，水星的自轉周期長達59個地球日，而它的公轉周期約是88個地球日，水星的自轉與公轉的時間比幾近2:3。

 

水星是本太陽系裡， 自轉/公轉產生共振的比率不是1:1的天體。

 

唯一曾經造訪水星的探測船是水手10號，它分別在1973年與1974年飛越水星三次，但只探測了45%的水星表面，發現水星有磁場是水手10號探測任務的重大成就之一。

 

水星的磁場約是 地球磁場的1%，乍聽之下似乎不大，但水星自轉非常緩慢，它如何維持這麼強的磁場，仍是有待解決 的水星謎題。

 

美國計劃在1999年進行二次水星探測任務，以進一步了解這個最靠近太陽的行星。

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【金星(Venus)】
 

與太陽的平均距離 0.72 AU
108,200,000 km
直徑(km) 12,100 km
質量(M/M地球) 0.95
密度(g/cm3) 5.2
表面溫度(℃) 450
公轉週期 226 days 
自轉週期 243 days

 

金星是天空中除了太陽與月亮之外最亮的天體，也是 距地球最近的行星。

 

金星與太陽的最大夾角恆小於48度，僅可見于日出之前或日後之後，故有「晨昏星」之稱，我國古代曾把它誤認為兩顆星：啟明與長庚。

 

金星的公轉週期，半徑、質量與密度，皆與地球相近，故天文學家常稱金星為地球的姐妹星。

 

但金星的大氣組成和地球迥然不同，95%為二氧化碳，氮約佔2～4%，氧氣的含量不到0.003%。

 

金星的大氣壓力，約為地球大氣壓 力的90倍，表面溫度高達攝氏450度，足可熔鉛。

 

金星的 表面雲霧彌漫，靠可見光無法透視金星的大氣﹙如左半 圖﹚，而微波則可穿透其大氣層，得以分辨金星的表面﹙ 如右半圖﹚。

 

金星與地球的內部成份與結構很近似，天文學家認為它們的起源與歷史也應相近，但為何它們的大氣組成，表面溫度有如此懸殊的差異？

 

現在多數的研究者認為金星發生了失控的溫室效應，金星大氣中過量的二氧化碳，容許來自太陽的可見光與紫外線通過，但阻礙熱以紅外線的方式重新輻射到金星之外，表面溫度不斷上昇，造成今日所見的狀態。

 

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【地球(The Earth)】
 

與太陽的平均距離 1 AU
150,000,000 km
直徑(km) 12,760
質量(M地球) 5.976*1024 kg
密度(g/cm3) 5.497
表面溫度(℃) -50 至50
公轉週期 365.26 days
自轉週期 24 hours

 

由外太空看地球，地球為一藍色的行星，70%的表面佈有 「 生命之泉」的液態水。

 

地球是現知的本太陽系中，唯一有生命存在的星體。

 

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【火星(Mars)】
 

 

﹙圖片：NASA﹚

與太陽的平均距離 1.52 AU
228,000,000 kmm
直徑(km) 6,800
質量(M/M地球) 0.53
密 度(g/cm3) 3.9
表面溫度(℃) 22 至-169
公轉週期 686 days
自轉週期 24 hours, 37 minutes

 

火星為一紅色色澤的行星，其色澤是源自氧化鐵，可以說火星是一顆鏽朽的行星。

 

火星有兩顆衛星：Phobos(火 衛一) 與Deimos(火衛一)，火衛一難逃於數百萬年後撞擊火星的宿命。

 

火星表面曾有河川水流，極冠現在仍有冰存在，稀薄的大氣含有微量的氧，海盜一號與海盜二號探測 船雖未找到火星生命的證據，但科學家仍未完全絕望。

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【小行星帶(Asteroid Belt)】

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【木星(Jupiter)】
 

與太陽的平 均距離 5.20 AU
778,400,000 km
直徑(km) 143,800
質 量(M/M地球) 317.89
密度(g/cm3) 1.3
表面溫度(C) -110
公轉週期 11 year 321 days
自轉週期 9 hours, 56 minutes

 

小行星帶外之行星，其性質與組成和內行星有很大的差異，它們大多有厚重的大氣，大氣的主成份為氫、氦、甲烷與氨，外行星的典型代表為木星，故外行星常通稱為「類木行星(Jovian planets)」。

 

木星為太陽系最大的行星，它的組成較不像行星，而 與恆星類似，天文學家常稱木星為「未成形的恆星」。

 

木星至少有十六個衛星，其中有四個與月亮大小相當(木衛 一～四)，為伽利略在1610 年用新發明的望遠鏡所發現，故又合稱為伽利略衛星。

 

伽利略的發現是哥白尼日心學說的第一個實測證據。

 

木星的自轉週期相當短，大約為10小時，赤道的自轉較快，而兩極稍慢。

 

木星最顯著的特徵為明暗交替的帶 狀條紋與斑點，咸信帶狀條紋係源自快速的自轉，而斑點為差速自轉所引起的氣旋與風暴。

 

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【土星(Saturn)】
 

與太陽的平 均距離 9.54 AU
1,425,600,000 km
直徑(km) 120,000
質 量(M/M地球) 95.15
密度(g/cm3) 0.7
表面溫度(C) -180
公轉週期 29 years年, 168 days天
自轉週期 10 hours小時, 14 minutes分

 

要求任何人去辨識一疊未標示的天文圖片，土星也許是最易被正確辨識的天體。

 

長期以來，土星的美麗的光環系即吸引觀星者的目光，光環的主要組成物質為小冰塊、塵埃與小石塊，土星光環至少由五道同心環所組成，比較明顯的部分總寘度達六萬公里，而厚度則少於數 公里。

 

土星是目前己知衛星最多的大行星，總數多達23顆， 其中17顆有詳細的觀測數據。

 

土星的密度為0.7公克/立方公分，而水的密度為1公克/立 方公分，亦即如你能找到一個夠大的水盆來裝土星，土 星將漂浮在水面上。

 

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【天王星(Uranus)】
 

與太陽的平 均距離 19.2 AU
2,867,000,000 km
直徑(km) 52,300
質 量(M/M地球) 14.54
密度(g/cm3) 1.2
表面溫度(C) -220
公轉週期 84.01 years年
自轉週期 約17 hours小時, 14 minutes分

 

天王星的自轉軸與其公轉面近乎平行，換言之，天王星 是躺在軌道面上自轉，因此它的自轉週期一直很難準確測量，航行者2號飛越時，才測出其上大氣層的白轉週 期為17.24 小時。

 

天王星上大氣層的溫度只有攝氏-213度，水和氨皆凍結 成冰晶難以探測。

 

天王星接受的太陽輻射很少，又缺乏內部能源，所以大氣層裡很平靜。

 

天王星有15 顆衛星，並有光環系統。

 

為何天王星會帶著它的衛星與環系躺在繞日軌道上公轉？

 

有研究者認為，天王星在形成的初期，曾受地球大小的天體撞擊，導致自轉方向發生變化，而撞下來的許多碎片也在赤道面上空散開，然後才逐漸形成衛星與環系。

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【海王星(Neptune)】
 

與太陽的平 均距離 30.06 AU
4,497,000,000 km
直徑(km) 49,500
質 量(M/M地球) 17.23
密度(g/cm3) 1.7
表面溫度(C) -216
公轉週期 164.79 years年
自轉週期 16 hours小時, 30 minutes分鐘

 

海王星為太陽系的第八顆行星，1979年1月與1999年3月間為太 陽系最外圍的行星。

 

海王星與天王星的大小、組成與密度 很相近。

 

由於海王星極為遙遠，直到航行者二號飛越前，我們幾乎對海王星一無所知。

 

現知海王星有6顆衛星，並有五道光環。

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【冥王星(Pluto) 與冥衛一(Charon)】
 

與太陽的平 均距離 39.5AU
5,890,000,000 km
直徑(km) 2,300
質 量(M/M地球) 0.0022
密度(g/cm3) 2.03
表面溫度(C) -230
公轉週期 247.7 years 年
自轉週期 6.37 days 天

內容綱要

冥王星的發現
雙行星：冥王星與冥衛一
冥王星的組成與大氣
冥王星的起源
　

冥王星的發現

 

1845年找到了海王星之後，天文學家發現，海王星並不足以解釋，天王星軌道所受擾動的程度。

 

而海王星的軌道，也像受另一個未知天體的引響。

 

所以，很自然的引發了，尋找太陽系第九個行星的工作。

 

1930年二月十八日，美國天文學家 湯苞(Clyde W. Tombaugh, 1906-1997)，在他所拍的乾版厎片上，發現了亮度為十五 視星等的第九顆行星，後來命名為冥王星(Pluto)。

 

Pluto在羅馬神話中，是掌管冥界 的神祗。

 

在尋找冥王星的初期，天文學家沿用海王星發現的模式──計算、預測與拍照尋找。

 

所以在表面上，冥王星的發現，像是天體物理計算的另一次重大成就。

 

不過，後來天文學家發現，天王星與海王星軌道的不規則，事實上並不存在。

 

另則，冥王星的 質量也太小，不足以造成原來認為存在的干擾。

 

現在回顧，我們只能說冥王星的發 現，幸運的成份居多。

 

冥王星的軌道面和黃道面夾17.2度，軌道較扁長，離心率達0.248。

 

近日點時，距太陽 29.64 AU，遠日點時，距太陽49.24 AU。

 

在1979年一月與1999年三月間，進入海王星 的軌道之內，成為本太陽系次遠的行星。

 

冥王星的公轉周期為247.7年，發現至今繞 行了不到1/4軌道。

 

因冥王星距離遠且體積小，其質量甚至小於部份的衛星，哈柏太空望遠鏡最近才 略辨其表面特徵，我們對冥王星的認知相當有限。

 

過去的外行星探測器，如先鋒者、水手號與航行者皆未造訪冥王星，揭開它神祕的面紗的任務，只有留待未來發射的其他探測器來完成。

雙行星：冥王星與冥衛一

 

冥王星既遠又暗，觀測不易。

 

到1970年代，我們只知道它的自轉周期大約是一星期， 但對其半徑與質量，仍一無所知。

 

但在1978年，美國天文學家克利斯第(J. Christy) 發現了冥衛一(Charon) 後，情勢就從此改觀。

 

Charon 在羅馬神話中，相傳是冥河 的擺渡人，用來命名冥王星的衛星，非常貼切。

 

因潮汐鎖定(tidal locking)，冥衛一為冥王星的同步衛星，即冥衛一繞行冥王星 的周期，和冥王星的自轉周期相同，都是6.37天。

 

經由克卜勒第三定律及食現象，更進一步找出，冥王星的質量是0.0022 地球質量，半徑為2250 公里。

 

冥衛一 的半徑是1270 公里，質量為1.47 x 1021 公斤(冥王星質量的1/9)，與 冥王星相距19640 公里。

 

在本太陽系的衛星，如月球、木衛一(Io)、木衛二(Europa)、木衛三(Ganymede)、 木衛四(Callisto)、土衛六(Titan) 與海衛一(Triton) 的質量，都比冥王星大。

 

因此，有天文學家認為冥王星不能歸類成大行星。

 

由於冥衛一與冥王星的質量差距不大，系統的質量中心在冥王星外部。

 

所以，冥王星與冥衛一繞行其共同質心的運動，非常顯著，故有天文學家提議，應把冥王星和冥衛一看成是雙行星。

冥王星的組成與大氣

 

冥王星的組成，和類地行星與類木行星差異很大。

 

但冥王星海衛一(Triton) 在組成與大小都很接近。

 

主要是由80%的岩石與20%的水冰所組成，表面由甲烷冰、氮冰(%)及一氧化碳冰所覆蓋，可知其表面溫度低於攝氏-223 度。

 

冥衛一的密度略低於冥王星，約是1.8 g/cm3。所以，在其組成中， 岩石所佔的比率低於冥王星。

 

由光譜分析得知，冥王星的大氣是氮及微量的甲烷所組成。冥衛一的質量太小，無法保有大氣。

冥王星的起源

 

天文學家認為冥王星的行為很像彗星，在近日點時，表面受熱，行星物質被蒸發，離開行星散逸到太空。但冥王星的質量又太大，無法歸類成彗星。

 

冥王星與海衛一，有能是原始太陽系失去的族類─冰矮星(ice dwarfs)。

 

冥王星 和海衛一是近親，而其他冰矮星，可能在柯伊伯帶之內，或甚至在歐特雲之中。

 

這種假說是現在相當風行的觀點，但其正確仍有待未來觀測的證實。

 

太陽系初形成時，內太陽系可能有相當數量的冰矮星。

 

在類木行星的重力作用下，離太陽50AU的範圍內，只有冥王星和海衛一，找到安身的穩定軌道，其餘的冰矮星皆被驅離。

 

海衛一為海王星所捕獲，冥王星沿著與海王星所 形成的共振軌道(resonance orbit) 繞太陽運行。

 

海王星公轉兩圈的時間，恰好 和冥王星公轉三圈的時間相同，或者說它們之間形成2:3 的共振軌道。

 

冥衛一 可能是冥王星，和其他冰矮星正面碰撞，或擦撞的結果。

 

碰撞後的許多碎片， 繞冥王星運行，後來逐漸結合成冥衛一。

 

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【彗星】

 

 

(以恆星為"導星")

 

 

 

 (以百武彗星為"導星") 

 

三月廿五日凌晨攝於墾丁國家公園之百武彗星

 

拍攝者:徐明敏先生(台南市天文協會)

 

位置: 墾丁國家公園、社頂公園停車場(凌晨二時)

 

說明：真色照片。上圖：以恆星為"導星"，上圖：以百武彗星為"導星"。

 

技術資料：

 

Vixen SP赤道儀，Nikon FM2 機身+180 mm ED鏡頭，Kodak 400負片，曝光時間：12分鐘。

 

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【歐特雲(Oort cloud)與太陽系】

 

天文學家相信太陽系大家族中，應包含彗星的故鄉–歐特雲(Oort cloud)與柯伊伯帶(Kuiper belt) 。

 

如將週期長於 200年的彗星歸類為長週期彗星，長週期彗星可能來自歐特雲，而週期短於200年者為短週期彗星，短週期彗星可 能來自柯伊伯帶。

 

柯伊伯帶在距離太陽30到100 AU之間，其形狀近乎圓盤。

 

而歐特雲在距太陽50,000到一光年，其形為球殼狀。

 

天文學家己經發現了，數十顆柯伊伯帶物體，故柯伊伯帶的存在己被確認。

 

但歐特雲理論，仍然只是假設性的學說，並未有任何的直接証據 。

 

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【第一被發現的柯伊伯帶物體(1992 QB1)】
 

 

柯伊伯帶物體(Kuiper Objects)

Credit: Gary W. Kronk(Comets and Meteor Showers)

名稱            發現日期          發現者                  直徑(公里)            i              a
1992 QB1     1992, Aug. 30      Luu and Jewitt        283                     2.2           43.9
1993 FW      1993, Mar. 28      Luu and Jewitt        286                     7.7           43.9
1993 RO      1993, Sep. 14       Jewitt and Luu        139                     3.7           39.3
1993 RP       1993, Sep. 15       Luu and Jewitt        96                      2.6           39.3
1993 SB       1993, Sep. 17       Williams et al.        188                   1.9           39.4
1993 SC       1993, Sep. 17       Williams et al.         319                   5.2           39.5
1994 ES2      1994, Mar. 13      Luu and Jewitt          159                   1.0           45.9
1994 EV3      1994, Mar. 13      Jewitt and Luu         267                   1.7            43.1
1994 GV9      1994, Apr. 15       Jewitt and Luu         264                   0.5            43.4
1994 JS         1994, May 11       Luu and Jewitt          263                 14.0            42.8
1994 JV         1994, May 13       Jewitt and Luu          254                 18.1           35.3
1994 JQ1        1994, May 11       Irwin et al.              382                 3.7             44.3
1994 JR1        1994, May 12       Irwin et al.              238                 3.8              39.8
1994 TB         1994, Oct. 2         Jewitt and Chen        258                12.1             39.3
1994 TG         1994, Oct. 13        Chen et al.               232                6.8              42.2
1994 TH         1994, Oct. 3         Jewitt et al.               217               16.1             40.9
1994 TG2        1994, Oct. 8         Hainaut                     141               2.2              42.4
1994 VK8        1994, Nov. 8         Fitzsimmons et al.       273              1.4               43.5
1995 DA2        1995, Feb. 24        Luu and Jewitt             ???             6.6                36.3
1995 DB2        1995, Feb. 24        Jewitt and Luu             ???              4.3               43.5
1995 DC2        1995, Feb. 24         Luu and Jewitt             360?            2.1               45.2
1995 FB21       1995, Mar.29         Green et al.                  ???             0.7               42.4
1995 GJ           1995, Apr. 3          Jewitt and Chen            ???             22.9              42.9
1995 GA7         1995, Apr. 3          Chen and Jewitt            ???             3.5               39.5
1995 GY7         1995, Apr. 6           Lagerkvist et al.           ???              0.9               41.3
1995 HM5         1995, Apr. 26         Luu                            ???              4.7               39.5
1995 KJ1           1995, May 30         Chen et al.                   ???             3.8               43.2
1995 KK1          1995, May 30         Jewitt et al.                   ???             9.3              39.5
1995 QY9          1995, Aug. 31         Jewitt and Chen              ???             4.8             39.4
1995 QZ9           1995, Aug. 29         Jewitt and Chen               ???           19.5             39.4
1995 WY2          1995, Nov. 18         Jewitt and Luu                 ???            10.2            48.2
1995 YY3           1995, Dec. 24        Chen and Jewitt                 ???           1.7              39.4

i ：與太陽系面之夾角(度)。

 

a ：柯伊伯物體之軌道半長軸(單位為AU)。

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火星隕石與火星微生物化石？ 

 

 

上圖：一萬三千年前掉到地面的火星隕石。

 

下圖：美國太空總署的研究群，對火星隕石所拍的電子顯微鏡照片。

 

圖中心蚯蚓狀的突起物的寬度約是人髮的百分之一，而學者相信它是火星微生物的化石。
 

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類地行星與類木行星

太陽系的行星大致可分為兩大類：

 

類地行星

成員包括有水星、金星、地球、火星。

 

是小而密的岩石世界，具有較稀少的大氣。

 

內部結構 ：中心有金屬核心，外為石質的地殼所包圍，表面有相當多的坑洞，平均密度約為3-5 g/cm3 。

 

類木行星

成員包括有木星、土星、天王星、海王星。

 

是體積大、質量大、但是密度小的氣體世界，具有濃密的大氣。

 

平均密度約≦1.75 g/cm3，土星的密度約為0.7 g/cm3，木星質量約為地球的318 倍。

 

結構 ：由內而外，中心有岩石核心、液態金屬氫、液態分子氫、充滿氣體的大氣層，表面有漩渦狀的雲層。

 

另有行星環 及為數眾多的衛星環繞著。

 

太陽系的殘渣

小行星帶

是微小的岩石世界，是由一些無法形成行星的物質所組成的。

 

大部份散佈在距離太陽2.8AU 處，亦即火星與木星之間。

 

彗星

主要分為彗核與彗尾兩部分：

 

彗核：由冰、二氧化碳與塵埃所組成"髒雪球" (dirty snowball)，直徑約幾十公里。

 

彗尾：太陽的輻射蒸發冰，放出氣體與塵埃，再經太陽風與太陽光壓的推送而形成的。

 

流星體(Meteoroid)

在太陽系的太空中飄遊的微小行星。

 

流星(Meteors)

流星體經過大氣時，因與空氣摩擦而發出短暫的光芒者。

 

隕石(Meteorite) ：流星掉落地面者。

 

柯伊伯帶與歐特雲

柯伊伯帶與歐特雲都是彗星的出生地。

 

柯伊伯帶(Kuiper Belt)

界於冥王星與奧特雲之間，呈帶狀分佈的冰晶，是短週期彗星的誕生地。

 

歐特雲

在距離太陽五萬天文單位到一光年之間，呈球殼狀分佈的冰晶，是長週期彗星的誕生地。
 
太陽系的主要特性 
 
公轉

所有行星的公轉都是以逆時鐘方向運行，而中央的太陽也是以相同的方向自轉。

 

除了水星、冥王星的公轉軌道與黃道面的夾角分別為7°、17.2°、其它行星的公轉軌道與黃道面的夾角都小於3.4°。除了水星、冥王星外，其餘行星的公轉軌道都很接近圓形。(參見附表：太陽系的重要數據)

 

這些資料告訴我們：太陽系很像是逆時針自轉的盤子。 。

 

自轉

行星的自轉大都是以逆時鐘方向運行，和太陽類似，只有金星、天王星是以順時鐘方向運行。

 

行星的自轉軸與黃道面法線的夾角小於30°，只有天王星較特殊為98°。(參見附表：太陽系的重要數據)

 

Titius -Bode 規則

Johann Titius (1766) 與Johann Bode(1772) 找出行星。與太陽之間距離的規則、其中包括了小行星帶，但是無法包括海王星。

 

這些資料告訴我們：行星的形成是來自於一些有序的過程 。

 

衛星系統

除了水星與金星外，其餘的行星都有一個以上的衛星，衛星繞行星運行與自轉，與太陽系大約一致，這些行星—衛星系統像是具體而微的小太陽系。

 

行星組成的差異

內行星(水星、金星、地球、火星)：

體積小而密度高的岩石世界 ，大氣稀薄。

 

外行星(木星、土星、天王星、海王星)：

體積大、質量大，密度小的氣體世界。

 

殘渣

太陽系的外圍有柯伊伯帶與歐特雲，太陽系"化石"—彗星的來源。

 

太陽系的年齡

最古老的地球岩石，年齡約39 億年。

 

最古老的月岩，年齡約45 億年。

 

隕石的年齡約46 億年。

 

恆星演化理論推斷太陽的年齡約46 億年。

 

這些資料告訴我們：太陽系的成員大致有相同的年齡～50 億年。
 
太陽系的起源 
 
在此我們將根據太陽系的主要特性來推論太陽系的起源。

 

我們將先說明太陽系中物質的來源，接著談一談太陽系的誕生與行星是如何形成的。

 

太陽系中物質的來源

較輕的元素（如氫與氦）是宇宙大爆炸之後所留下來的，約25% 的氦，75% 的氫，與極少量的其它元素。

 

在霹靂爆炸後，接著物質形成，物質再聚集一起，形成星系(galaxy ) 與恆星。

 

在恆星的內部產生核融合，輻射出能量並製造較重的元素。

 

經由超新星爆炸產生比鐵還重的元素，進而將重元素散佈到太空中。

 

這意味著： Stars have died that we might live 。

 

太陽系的誕生

一星際雲氣由於本身的重力影響開始塌縮，塌縮使得雲氣變扁平而且轉速愈快，最後，變成一扁平而盤狀的雲氣繞著一開始發光的恆星（太陽）。

 

觀測証據

IRAS 測得織女星附近的恆星，都被球殼狀的雲氣（塵埃）所包圍著。

智利的Las Campanas 天文台，測得到βPictoris 被一盤狀的雲氣所包圍著。

獵戶座大星雲的原恆星 。

凝結序列(condensation sequence)

不同的物質會在不同的溫度區域（離太陽遠近）凝結。

 

例如金屬會在溫度較高處凝結，甲烷會被熱輻射吹到溫度較低處才凝結。

 

這說明了類地行星與類木行星的差別，也說明行星的形成是來自於一些有序的過程。

 

行星的形成

類地行星是經由碰撞聚集固態的物質顆粒成為微小行星，再聚集微小行星形成的(類地行星形成示意圖)。

 

類木行星以水冰相互吸附為起點，質量夠大後，進一步吸附氫、甲烷，形成氣體行星。

 

衛星系統的形成

類木行星的衛星，是外圍的氣態物質，因局部渦流而形成盤狀，後來的產生而凝聚形成的。

 

使得類木行星基本上表現的類似一個小太陽系，有許多衛星環繞著。

 

而類木衛星的公轉與自轉也和太陽系相似。

 

柯伊伯帶與歐特雲的形成

太陽熱輻射，將行星及小行星之外的其它星際塵埃吹離太陽。

 

類木行星也將部份附近的殘渣，經由重力協助，拋到太陽系外圍，形成歐特雲與柯伊伯帶。