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第 六 章 --- 太 陽 系 及 地 球

我 們 會 開 始 討 論 太 陽 系 。 太 陽 系 指 太 陽 本 身 及 被 其 引 力 所 束 縛 的 物 體 所 形 成 的 體 系 ， 這 些 天 體 包 括 行 星 、 彗 星 等 。 我 們 將 在 下 學 期 探 討 太 陽 的 本 質 ， 在 這 一 章 裡 ， 我 們 只 會 介 紹 太 陽 系 的 形 成 及 包 括 地 球 在 內 的 太 陽 系 成 員 。

太 陽 系 的 形 成

我 們 不 可 能 回 到 過 去 ， 目 睹 太 陽 系 的 形 成 過 程 ， 我 們 更 不 能 在 實 驗 室 中 造 一 個 太 陽 系 ， 驗 證 我 們 的 理 論 。 在 茫 茫 宇 宙 之 中 ， 只 有 一 個 太 陽 系 的 樣 本 可 供 我 們 仔 細 研 究 。 你 可 能 會 問 ：「 你 怎 麼 可 能 知 道 太 陽 系 的 形 成 過 程 ？ 」 坦 白 說 ， 我 們 只 可 以 推 測 。 但 這 絕 不 是 胡 亂 猜 測 ， 一 切 推 理 皆 要 符 合 現 時 所 知 的 科 學 理 論 ， 這 些 猜 測 亦 必 須 自 然 合 理 ， 無 須 諸 多 巧 合 或 特 殊 的 初 始 條 件 。

我 們 相 信 在 五 十 億 年 以 前 ， 有 一 團 旋 轉 的 氣 體 及 塵 埃 ， 在 自 身 的 引 力 作 用 下 開 始 收 縮 。 根 據 角 動 量 守 衡 定 律 ， 我 們 知 道 在 沒 有 外 力 的 情 況 下 ， 它 會 不 斷 旋 轉 ， 直 至 永 遠 ， 而 且 物 體 收 縮 得 越 細 ， 旋 轉 速 度 越 大 。 這 團 氣 體 的 收 縮 ， 導 至 旋 轉 速 度 增 加 ， 再 加 上 氣 體 粒 子 之 間 的 摩 擦 ， 令 氣 體 團 變 形 成 為 碟 狀 ， 我 們 稱 之 為 吸 積 盤 。

這 個 收 縮 過 程 不 斷 持 續 ， 直 至 中 心 部 分 形 成 一 顆 恆 星 ─ 我 們 的 太 陽 。 遠 離 但 繞 著 中 心 旋 轉 的 物 質 會 各 自 收 縮 ， 形 成 行 星 。 氣 體 塵 埃 雲 原 先 的 轉 動 ， 成 了 行 星 公 轉 和 太 陽 自 轉 的 原 動 力 。 整 個 過 程 大 約 用 了 十 億 年 。

太 陽 系 概 覽

處 於 中 心 的 太 陽 ， 其 質 量 為 太 陽 系 其 他 所 有 成 員 的 總 質 量 的 1000 倍 。 眾 所 周 知 ， 太 陽 系 有 九 大 行 星 ， 由 最 接 近 太 陽 的 行 星 算 起 ， 它 們 是 水 星 、 金 星 、 地 球 、 火 星 、 木 星 、 土 星 、 天 王 星 、 海 王 星 和 冥 王 星 。 下 圖 顯 示 了 它 們 的 相 對 大 小 ：

比 對 於 和 太 陽 的 距 離 ， 行 星 的 大 小 實 在 微 不 足 道 ， 舉 例 來 說 ， 地 球 與 太 陽 的 平 均 距 離 稱 為 一 個 天 文 單 位 ， 一 個 天 文 單 位 約 等 於 1.5x10¹¹ 米 ﹐ 又 約 為 地 球 直 徑 的 一 萬 倍 。 下 圖 顯 示 了 行 星 軌 道 的 大 小 。 在 太 陽 系 中 ， 除 了 九 大 行 星 外 ， 還 有 很 多 好 像 小 行 星 、 彗 星 等 小 成 員 。


地 球
  
一 個 既 親 切 又 熟 悉 的 名 字 ， 但 地 球 作 為 太 陽 系 的 一 員 ， 你 又 知 道 多 少 ？ 天 文 學 家 研 究 地 球 和 其 他 行 星 的 異 同 ， 大 大 增 長 了 我 們 對 兩 者 的 認 識 。

地 球 的 質 量 為 6x10²⁴ 千 克 ， 密 度 為 水 的 五 倍 ， 而 半 徑 則 為 6,400 公 里 。 所 以 ， 光 只 須 一 秒 就 可 以 環 繞 地 球 七 圈 半 。 地 球 最 高 的 山 峰 約 高 9,000 米 ， 和 地 球 的 大 小 相 比 ， 它 只 是 地 球 表 面 一 條 不 起 眼 的 小 縐 摺 。

地 球 只 有 一 個 自 然 衛 星 ， 即 我 們 所 熟 悉 的 月 球 ， 我 們 將 在 下 章 詳 細 介 紹 它 。

地 球 最 深 之 處 為 熾 熱 的 地 核 ， 地 核 可 細 分 為 內 外 兩 層 ， 內 核 相 信 由 固 體 組 成 ， 外 核 則 為 液 體 ， 維 持 地 熱 的 能 源 主 要 來 自 地 球 內 部 的 天 然 放 射 性 物 質 。 地 核 之 外 是 呈 半 液 態 的 地 幔 ， 最 外 的 一 層 便 是 固 態 的 地 殼 。

根 據 著 名 的 板 塊 大 地 構 造 學 說 ， 地 殼 並 不 是 一 個 堅 硬 的 球 體 ， 而 是 由 一 些 連 綿 數 千 公 里 ， 但 厚 度 卻 只 有 50 公 里 ， 漂 浮 在 熾 熱 的 軟 流 層 上 的 板 塊 所 組 成 。

地 心 的 旋 轉 產 生 了 地 球 的 磁 場 ， 有 趣 的 是 ， 磁 軸 不 單 和 地 球 自 轉 軸 不 一 致 ， 而 且 並 不 穿 過 地 球 的 中 心 。

地 球 的 磁 場 會 吸 引 太 陽 風 內 的 帶 電 粒 子 ， 當 這 些 粒 子 衝 擊 地 球 大 氣 中 的 原 子 或 分 子 時 ， 這 些 原 子 或 分 子 便 會 放 光 ， 產 生 絢 麗 奪 目 的 極 光 。

科 學 家 曾 經 發 現 大 部 分 行 星 亦 有 磁 場 和 極 光 現 象 ， 暗 示 這 些 行 星 和 地 球 一 樣 ， 亦 擁 有 大 氣 。 地 球 的 大 氣 層 含 有 78% 的 氮 、 21% 的 氧 及 其 他 例 如 二 氧 化 碳 及 氬 等 氣 體 。 二 氧 化 碳 及 二 氧 化 硫 等 氣 體 稱 為 溫 室 氣 體 ﹐ 他 們 能 有 效 地 阻 擋 紅 外 線 向 外 太 空 輻 射 ﹐ 從 而 令 地 球 的 溫 度 升 高 ﹐ 這 便 是 溫 室 效 應 。 大 氣 中 溫 室 氣 體 的 多 少 決 定 溫 室 效 應 的 強 弱 ﹐ 在 第 八 章 中 我 們 會 看 到 大 量 的 溫 室 氣 體 能 強 烈 影 響 一 顆 行 星 的 表 面 溫 度 。

地 球 的 大 氣 擾 動 令 星 光 閃 爍 不 定 ， 它 更 會 散 射 光 線 ， 由 於 藍 光 比 紅 光 更 容 易 被 大 氣 所 散 射 ， 所 以 藍 光 在 大 氣 中 不 能 及 遠 ， 而 紅 光 則 基 本 上 暢 通 無 阻 ， 結 果 在 黃 昏 時 ， 只 有 紅 光 能 直 達 地 面 ， 而 藍 光 則 被 大 氣 散 射 得 七 零 八 落 ， 出 現 了 令 無 數 情 侶 陶 醉 的 紅 日 倚 山 的 美 景 。

除 了 人 狼 我 們 存 而 不 論 之 外 ， 在 眾 多 月 球 對 地 球 所 造 成 的 現 象 中 ， 最 廣 為 人 知 的 非 潮 汐 莫 屬 。 從 下 圖 中 我 們 可 以 看 到 月 球 的 引 力 作 用 ， 以 對 近 月 的 海 水 最 強 、 地 球 本 身 次 之 ， 而 對 遠 端 的 海 水 最 弱 。 相 對 於 地 心 來 說 ， 這 個 引 力 差 所 造 成 的 現 象 於 再 下 圖 顯 示 ， 即 形 成 了 兩 處 隆 起 的 海 水 。 由 於 地 球 每 天 會 在 這 橢 圓 形 的 海 水 中 轉 上 一 圈 ， 所 以 同 一 地 點 會 經 過 這 兩 個 隆 起 部 分 各 一 次 ， 出 現 了 一 天 兩 次 潮 漲 的 現 象 。

除 了 月 球 外 ﹐ 太 陽 也 會 吸 引 地 球 及 地 球 的 海 水 ﹐ 在 新 月 或 滿 月 的 日 子 ﹐ 月 球 和 太 陽 的 影 響 會 疊 加 在 一 起 ﹐ 所 以 當 日 的 潮 漲 比 其 他 日 子 的 潮 漲 更 高 。