太阳系

Q066 你可以描述太阳系中，行星与太阳的相对大小及距离吗？

汤姆·威廉姆森，诺森伯兰郡（Tom Williamson, Northumberland）

好的，当然可以。我们必须记住，在太阳系里，每个行星的大小和质量都天差地别：木星是最大的行星，质量大于其他所有行星的总和。为了深入了解各行星的大小与距离，让我们以伦敦为基准来进行比较。如果我们将太阳放到威斯敏斯特的英国议会大厦外面，并假设它是一颗直径182米（比议会大厦外围长度略小，大约是中国北京天安门城楼长度的3倍）左右的球体，就可以将太阳系里的行星按照相同的比例尺来缩小。在这个比例尺里，水星的直径是0.6米，大约是一颗沙滩排球的大小，距离威斯敏斯特宫大约7.6千米，相当于伦敦内从威斯敏斯特宫到汉普特斯西斯公园或温布尔顿的距离（如果在北京，相当于从天安门城楼到三里屯的距离），这样就可以大概知道行星与太阳的相对距离及其尺度大小了。金星的直径约1.6米，距离太阳约14.5千米，差不多是从威斯敏斯特宫到克里登或磨坊山的距离（相当于从天安门城楼到北京大学）。地球比水星和金星稍微大一些，直径大约是1.67米，距离太阳（也就是议会大厦）19.7千米，已经到了伦敦的巴尼特附近（大约是从天安门城楼到奥林匹克公园）。火星的直径是0.9米，距太阳约30千米，在伦敦是从议会大厦到圣奥尔本斯，已经离开了M25环城道路（大约是从天安门城楼到北京首都国际机场的距离，接近北京六环路）。在这个比例尺中，小行星大小不一，从一粒沙到直径0.13米的都有，平均距离为48千米，大约已经到了伦敦的斯劳或卢顿附近（在北京大约已经从天安门城楼到北京大兴国际机场附近）。

木星是太阳系里的巨人，比一间直径18米的房子还大，位于102千米远的地方，大约是从议会大厦到塞尔西或北安普敦的距离（大约是从北京天安门城楼开车到十渡风景区附近）。拥有土星环的土星直径约为15.5米，距离大约为188千米，已经是从议会大厦到布里斯托尔或林肯的距离（大约是从北京天安门城楼开车到河北省张家口市附近，已经超出了北京市范围）。天王星的直径在这个比例尺中是6.7米左右，距离议会大厦约380千米，到了湖区附近（大约是从北京天安门城楼开车到河北省邢台市附近）；海王星的直径大约6米，距离太阳所在的议会大厦超过595千米，接近在爱丁堡的苏格兰边界（超过了从北京天安门城楼开车到山西省太原市的距离）。

我们的太阳系（非正确比例），图上为八大行星和五颗矮行星。

注：行星间的距离非正确比例。

过了海王星之后，还有几百个更小的天体，冥王星是它们当中最亮但不是最大的天体。在2006年之前，冥王星被归为行星行列，但如今它已经被划归为矮行星。在我们的这个比例尺上，冥王星的位置大约距离中心的太阳804千米，大约是从议会大厦到苏格兰最北的尽头村庄约翰奥格罗茨——或另一边，从议会大厦到法国南部那么远（大约是从北京天安门城楼开车到河南省郑州市的距离）。

我们要记住，大部分行星的周围大都有卫星围绕。地球的月球、木星的四个卫星以及土星的其中一个卫星都属于大型卫星，而剩下的卫星都比较小。木星和土星都有非常多的小卫星，土星系统里的木卫三，其实比水星和另外两个卫星更大，木星的卫星木卫四和土星唯一的大卫星土卫六，大小都接近水星。太阳系里其他大部分卫星都非常迷你，火星的两颗卫星就是这样。火星的卫星之一火卫二，直径不到16千米，换算到我们使用的这个比例尺中，它的直径才1.5毫米左右。

Q067 为什么没有像足球那么小的行星呢？

菲利普·奎因，拉格比（Philip Quinn, Rugby）

太阳系里有很多非常小的天体，但我们不会称之为行星，而是称为“小行星”。最大的小行星直径大约为几百千米，也有很多更小的小行星。它们有的可能只有鹅卵石大小，有的则像足球那么大。天体的尺寸越小，通常来说这种尺寸的天体就会越多，事实上太阳系里不乏这种“微尘”。

Q068 行星有没有可能和太阳一样大呢？

威廉·爱德华兹，12岁，肯特郡，贝肯汉姆（William Edwards, age 12, Beckenham, Kent）

行星是通过吸积或吸引恒星周围的气体云和尘埃而形成的。一个物体有可能持续吸积直到它的中心变得够热、密度够高，足以在核心发生核聚变。核聚变是太阳的能量来源，提供了我们看到的光。如果一个天体成长得够大以至于发生核聚变，那么我们会称其为“恒星”，而不是“行星”，这样的系统是多星系统（multiple-star system）。褐矮星（Brown dwarf）就是处于恒星和行星之间的状态。

Q069 为什么行星是球体？

格里·穆尼，伯明翰；托尼·罗伯茨，西萨塞克斯郡，滨海肖勒姆（Gerry Mooney, Birmingham and Tony Roberts, Shoreham by Sea, West Sussex）

主要是由于重力。行星的质量大到足以将一切向下拉，以尽可能地接近中心。而在所有可能的形状中，最结实的就是球体，任何直径超过几百千米的东西都会是球体。当然，即使是地球也不是完全的球体，地球表面被山脉与山谷覆盖，这可能是由于推起这些结构的力量强大到足以克服重力，但这种力量通常只是暂时的。举例来说，喜马拉雅山脉是在印度板块撞击亚洲板块时出现的，版块撞击的力量迫使物质上升，形成了地球上最高的山脉。现在，这些板块的相对运动已经停止了，但随着时间流逝，重力会在风力与气候的巧妙帮助下，渐渐把山脉向下拉。

较小的物体，重力也更小，山脉因此也可以被推高一些。太阳系里最高的山脉是火星上的奥林匹斯山（Olympus Mons），高度约25千米，是珠穆朗玛峰的三倍高。

Q070 如果太阳系内所有行星都是由相同的物质云、通过类似的机制形成的，为什么它们彼此间如此不同，尤其是土星？

约翰·A·汤姆金斯，兰开夏郡，斯科梅达（John A Tomkins, Skelmersdale, Lancashire）

我们可以把太阳系内的八颗行星分成两类。一类是包括水星、金星、地球和火星在内的行星，它们是固体的岩质行星（rocky planets）；另一类是土星、木星、天王星和海王星这类巨行星，它们是围绕太阳旋转的物质盘形成行星的时间遗迹。

与此同时，太阳也在形成，在它的生命中经历了能量非常强大的阶段，天文学家称之为金牛T型变星阶段（T Tauri，以在金牛座发现的第一颗表现出这种行为的星星命名，也就是金牛座T型星）。太阳释放出的能量会把太阳系内里部分的气体吹走，岩质行星才能从剩余的较重元素中形成。这些行星可以抓住部分由火山形成的物质，形成稀薄的大气层。

太阳系靠外一些的行星则形成于一个有大量气体的区域，因此它们会更大。