| 单词 | 行星科学 |
| 释义 | 【行星科学】 拼译：planetany science 是天文学、地球科学、空间科学等多学科的边缘交叉新兴学科。它的研究对象是以九大行星为代表的太阳系天体，但不包括太阳。它的研究内容很广泛，从这些天体的内部到表层及大气的结构，从它们的形状、引力场、磁场与磁层、运动特性到组成物质的物理和化学性质，以及各种活动现象与演化过程。应用各种可用的技术方法，对这些天体进行地面和航天的遥测，对样品进行实验分析，取得实际资料，进而作系统的综合理论研究，以了解它们的普遍性质和演化规律及差别的原因，帮助更好地认识地球的过去、现在和未来。从不同的侧重角度，常以“行星物理学”、“行星地质学”等来代表行星科学。 古代人已见到在众多的恒星之间游荡的5颗行星——水星、金星、火星、木星、土星，约在公元前140年，托勒密(C．Ptolemaeus)提出地心体系(或地心说)，认为五大行星和太阳、月球都绕地球转动，这一体系长期被宗教利用来禁锢人们思想。1543年哥白尼(N．Copernicus)在《天体运行论》中提出日心体系(或日心说)，论述了地球也是一颗普通行星，它一方面自转、一方面跟其它行星一样绕太阳公转；月球是地球的卫星，绕地球转动并随地球公转。这个日心体系就是太阳系。17世纪初，开普勒(J．Kepler)得出行星运动三定律。1687年牛顿(I．Newton)提出万有引力定律，随后哈雷(E．Halley)计算彗星轨道。17世纪初，伽利略(Galileo)开创望远镜观测天体，发现了木星的4颗卫星、金星的位相变化及月球表面特征。1781年赫歇耳(F．W．Hercshel)发现天王星。1801年皮亚齐(G．Piazzi)发现第1颗小行星——谷神星，随后又发现几颗小行星。海王星是1846年亚当斯(J．C．Adams)和勒威耶(U．J．J．LeVerrier)各自独立推算预言而由伽勒(J．G．Gale)观测到的。冥王星到1930年才由汤博(C．W．Tombaugh)发现。太阳系的早期研究，主要是行星和卫星的天文观测和推算轨道、质量及大小、描述观测到的表面特征。19世纪中叶以后，随着天体物理学的诞生和发展，作了行星和卫星的物理观测和研究，从光度测量推求它的表面的反照率和温度，从偏振测量了解它们表面性质，用光谱方法测定它们的大气成分和自转周期，观测它们的红外和射电(无线电)辐射，研究它们的内部结构。航天开始以来，太阳系探测进入黄金时代。自1959年首次发射月球探测器、1962年“水手”2号飞船飞掠金星以来，已有100多艘月球和行星探测器先后飞临除冥王星之外的各行星及其卫星系和哈雷彗星。同时，现代的地面望远镜也大力开展太阳系天体的多种观测。行星等太阳系天体不只是天文学的、也是地球科学(地质、地球物理、地球化学、大气科学)、物理学、化学、空间科学及生物学等的共同研究对象，从而新兴一门边缘交叉学科——行星科学。几十年来取得的太阳系资料远远超过过去几千年资料的总和，新发现纷至沓来，这些过去在望远镜中看到的模糊斑点，现在都展现为大千世界，使人们对它们的认识大为改观。下面仅举一些事例。人们现在可以看到过去从未见到的月球背景照片，先后有12名宇航员登上月球考察，采回380多千克月球样品作实验分析，绘制出详细的月球地质图，对月球演化历史的了解比对地球演化史更清楚。水星表面象月球一样布满大大小小陨击坑，全球收缩产生的叶状悬崖，表明水星和月球一样很早就已是地质上不活动的了。金星有浓厚大气，表面气压达90b；大气主要成分是CO2，很强的“温室效应”使表面温度高达485℃，浓厚的酸云笼罩其全球。金星自转方向跟地球自转相反，自转周期长达243d。号称地球姐妹行星的金星虽然在大小和质量上跟地球差不多，但其状况跟地球大不一样。火星表面南北半球有很大差别，南半球古老且多陨击地貌，而北半球是较年轻的火山单元多，几个盾形火山很大。火星上有巨大的“水手”谷系和许多干涸河床，两极地区有随季节变化的干冰(CO2)极冠，火星大气稀薄却经常发生大规模尘暴。木星、土星、天王星和海王星的大气非常浓厚，大气主要成分是氢和氦而且其含量跟太阳大气相当，浓厚大气下部过渡到液态氢外层，却没有固态表面，呈现较差自转。这4颗行星的质量和半径都远比类地行星大，都有很强的磁场和很大的磁层。天王星和海王星的磁轴不仅跟自转轴交角大(分别为57°和47°)而且偏离质心。这4颗行星各自都有很多卫星组成的卫星系，俨然是小规模的行星系，各卫星情况不同，木卫一有正喷发的活火山，海卫一有冰火山(喷发H2O、NH3)特征，土卫六有浓厚的富N2大气，许多卫星上有大量陨击坑。这四颗行星各有不同的环系，打破了土星独有光环的旧观念。木星和土星内部高压条件下氢呈金属态。木星、土星和海王星都有内部热源，而天王星几乎没有热源。1978年克里斯蒂(J．W．Christy)发现冥王星的卫星，从而可算出冥王星的准确质量仅是地球质量的1／400，冥卫与冥王星的质量比为1／8，可谓之“双行星”。每一行星和卫星的新资料，不仅有助于整个太阳系的认识，还启发对其他行星和卫星等的认识，尤其是帮助了解地球。行星及卫星等的比较研究是很有用的方法。1959年伽莫夫(G．Gamov)在《地球传》中首先使用“比较行星学”术语，他指出比较行星学会帮助更好地了解地球。1975年萨根(C．Sagan)列举了几个比较行星学实例(金星与地球的温室效应，火星与地球的古气候，类地行星和月球的陨击坑等)后说，比较行星学的最终目标有点象一个巨大的计算机程序，输入几个参数可导出完整的行星演化史。当然，实际情况极其复杂，离得出满意结论尚远，但比几十年前预想的要近得多了。地球经历了剧烈演变，其早期遗迹已丧失殆尽，而地球科学的很多重大问题(如大气起源、海陆起源)都要追溯其形成和早期演化，要了解地球的过去就需要借助比较行星学，尤其是类地行星和月球的比较研究，因为它们的演化程度不同，保留下一些早期遗迹，从比较研究看出一些共同演化规律。例如，它们早期普遍经历过严重陨击，地球早期也应如此，只是这些陨击地貌已完全丧失了；金星的温室效应和火星的尘暴警告人类要注意地球的环境保护。行星科学正处于发展兴盛时期。一系列新的空间探测计划已提出，有的正开始实施。1989年8月“麦哲仑”金星探测器进入环绕金星的轨道，它上面的成像雷达在10个月内完成了金星表面82%的扫描测绘，可分辨200m的细节，发现很多陨击坑、火山及构造特征，从1991年开始第2轮扫描，从而揭示金星表面真面目。1989年10月发射了“伽利略”木星探测器，将于1995年12月到达，环绕木星飞行，对木星及其几个卫星作2年半考察，还放下着陆器，首次穿入过去见不到的木星大气深处作一连串探测，它在1991年10月29日飞临小行星伽斯帕时，从1600km远拍摄这个大小18×10km、形状不规则小行星的多幅像。1990年10月发射的“尤利西斯”太阳探测器已摄得月球的X射线像。1990年4月进入空间轨道的哈勃空间望远镜的头3年项目中有50个属于行星科学，包括拍摄水星表面30km细节特征，观测金星高层大气，观测木星、土星和天王星及它们的卫星和环系，尤其是木卫一的火山活动，观测冥王星及其卫星、观测小行星的卫星等。还有火星探测、地球环境探测、彗星取样等计划，以及地面搜寻近地小行星、观测彗星等计划。同时，对已取得资料及将取得的资料进行广泛深入的理论研究。【参考文献】：1 Cole G H A. Physics of Planetary Interiors. Bristol: Adam Hilger Ltd. 19842 Veverka J. Planetary Geology in the 1980s,NASA, 19853 格拉斯B P著．行星地质学导论．陈书田，等译．北京；地质出版社，19864 Kivelson M G. The Solar System (Observations and Interpretations). New Jersey:Prentice-Hall, 19865 Baugher J F. The Spaceage Solar System. John Wiley, Sons Inc,19886 陈道汉，刘麟仲．现代行星物理学．上海：上海科学技术出版社，19887 Beathy J K，et al．TheNew Solar System．Sky Publishing Corporitiion，Cambridge Universty Press，1991，3(南京大学胡中为副教授撰) |
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