今天，我们正处于对太阳系进行史无前例的探测的时代。先进的宇宙飞船携带着自动着陆器和强大的望远镜，揭示了行星系、卫星系和行星环系的细节，它们多姿多彩而又令人目眩神迷。随着航天工程的飞速发展，太空船已在小行星上精确着陆，它们穿越彗尾，收集物质，采集太阳风的粒子。与此同时，我们对地球的了解也不断深入，包括发现在许多极端而严酷的环境下仍然有生命存在。这种认知，催生了天体生物学的新课题和新领域。激励人们去探索太阳系内是否还有地外生命形式存在。随着对于环绕其他恒星的行星的探测取得飞速进展，我们开始意识到一些更深入的问题：太阳系是如何起源的？是不是唯一的？

现代太阳系天文学的一个重要内容，是地球与其他行星的比较以及不同行星之间的相互比较。太阳系内行星与其他大天体的集约研究称为比较行星学，能使我们获得关于地球的历史和未来的大量知识。

从木星的湍动大气到遥远卫星上剧烈的火山活动，从美丽的土星环系到奇特的新“太阳系外行星”，从对其他恒星周围行星系的新发现到揭示地外生命可能存在的证据越来越多，这些都让我们感受到了宇宙的激动人心、多样和神奇。

本书由获奖科学家莱曼·普林嘉博士撰写，趣味盎然、通俗易懂的文字配以100幅精美的图片，是一本了解行星和太阳系邻近空间的最新基本指南。

本书收集了行星空间探测的最新图片，奇幻瑰丽，前所未见见，详尽地展示了环绕太阳的摄人心魄的众行星世界。

对太阳系内的行星和卫星进行了全新、根本的比较，揭示了关于地球家园的起源和演化的最新观念。

引言

第1章 飓风和风暴

第2章 火山

第3章 陨击坑和环形山

第4章 探寻生命

第5章 环绕太阳系的环

第6章 奇异的新世界

小词典

致谢

当我们安排假日和周末出游时，会非常关心天气。事实上，我们对地球J二的气候和天气再熟悉不过了。在一个特定的地点和时间，可能出现的天气包括下雨、刮风、多云、高压或冷锋。偶尔我们也会遇到更恶劣的天气，比如龙卷风和雷暴雨。在更大的地域内，气候就是地球上一个同家或某个地方的典型天气。我们也可以综合不同地域的气候，整体分析全球的气象。太阳系里的任一行星，只要有厚实的大气就会有天气。确实，我们现在越来越关心人类活动对地球大气造成的影响及其后果(改变全球气象)，科学家通过研究其他行星的天气，能够了解改变气象的大量最关键的因素。

类地行星(即岩态行星)地球、火星和金星有迥然不同的大气，因而也有各不相同的天气。气态巨行星木星、土星、天王星和海王星与类地行星极为不同，它们有巨大的气体壳层包围，天气活动的规模大得多。通常，行星自转轴的倾斜度(产生季节变迁)、与太阳的距离、昼夜长短和大气的性质会影响行星的天气。例如，在地球上，来自太阳的热辐射是天气的第一驱动力，它把大气与气压、风和水汽等决定性因素结合起来，形成了天气。在气态巨行星木星和土星上，天气的第二驱动力是南从行星本身内部释放的能量转化成的热量。

在考察最惊人的行星天气之前，让我们先看一看太阳系其他行星上的天气。水星基本上没有大气，冈此它没有风暴，但它的温度变化极大，夜间为-173℃，白天高达425℃。虽然金星的质量和大小与地球类似，但是它整体上被二氧化碳和硫酸云组成的浓密大气包裹着。浓密的大气把太阳辐射到金星表面的任何能量吸收殆尽，于是产生了失控的温室效应，导致金星的表面成为太阳系内最炽热的地方，温度高达约460℃。与此相反，火星拥有非常稀薄的二氧化碳大气，几乎不及地球海平面上密度的1/100。然而，火星环绕太阳的轨道比地球扁长，这意味着离太阳最近时，它的某些部分能够多获得40％的阳光。这种变化导致火星剧烈的季节性变化，例如尘暴和极冠缩小。

木星自转轴的倾斜角只有3度(地球的倾斜角为23.5度)，这意味着在这个行星上基本上没有季节差异。然而，木星是太阳系里自转最快的行星，它有非常湍动的大气，其大气内的不同化学成分也能导致温度的极端变化。土星与木星类似，不过它的大气比木星少些色彩。土星也是一个快速自转的行星，大规模的风从东到西横扫全球，使其表面呈现条带状。这种大规模的风称为“带形流”，而且往往伴随着卵形的风暴。

天王星很特殊，因为它的自转轴的倾斜角是90度。你也许会说它相对于其他行星是侧身倾倒着。这导致了一些奇特的季节性效应。在天王星环绕太阳公转周期(约84年)的几乎1/4的时间内，太阳照耀天王星两极之一，让另一半球沉陷于漫长而寒冷的冬季。

海王星上的云状的特征比天工星更易察觉，因为它有更加活跃的天气，具有狂风和地球般大小的风暴。关于冥王星的季节，我们几乎一无所知。这个不大的行星环绕太阳运行的轨道很扁，很可能当它离太阳最远时，它的稀薄的甲烷大气会上冻并结冰。

风和尘埃

我们认为，地球上最具破坏力的天气现象是飓风，它常常令人觉得恐惧和神秘。地球上的飓风在水面上产生，并且受贮存在热带海洋里的太阳热能的驱动。水汽、风、温热的海洋和不稳定的天气混杂在一起能产生滔天巨浪、强劲疾风和倾盆大雨。地球上的飓风有时称为台风和热带气旋。不论名称如何，它们常常带来死亡和破坏。例如，在2005年8月底，一股名为卡特琳娜的强劲飓风以每小时高达243千米的风速横扫墨两哥湾沿岸，袭击了美国的路易斯安那州，并在那里登陆，挟带着巨浪摧毁城镇，并淹没了新奥尔良市近80％的面积。类似的一场飓风曾于1991年4月席卷孟加拉国，掀起了37米高的狂澜，导致近10万人丧生。

地球上飓风的形成

形成热带气旋和飓风有3个必不可少的条件：雷暴雨云团、温热的海洋和稳定轻微的上层风。它们受热而蓄积能量，从低层大气吸入潮湿的空气，使之上升并稠密。上升的空气在海洋附近造成一个低压区域，这义把更多的温热空气吸引过去，不断孕育着风暴。随着雷暴雨带的形成，飓风云的顶部在大气内升得更高。从反方向吹来的风立刻使高耸的飓风旋转起来(在北半球逆时针方向，在南半球顺时针方向)。当这种猛烈的风与风暴眼(即风暴中心)的低气压相结合，便在海面上掀起狂澜，称为风暴潮。这种风暴潮卷起排山倒海的汹涌巨浪，会在大海沿岸造成严重的灾害。在地球上，洋面上的飓风能肆虐约两个星期。它们最终减弱并失去能量有几个原因。当飓风刮过较冷的水域时，旁路风会把它们撕扯(剪切)开来。更常见的是飓风登陆，这标志着它失去了主要的湿气源，从而变弱直到消亡。

飓风是按风力的强度分类的。一级风暴的风速达到每小时153千米，风暴潮的浪高约1.5米。最强的五级飓风的风速超过每小时249千米，风暴潮的浪高超过5.5米。根据国际协议，每年的飓风按字母表命名，交替地赋予男性和女性的名字，名单每6年修改一次。

巨行星上的飓风

尽管地球上的飓风和气旋有可怕的摧毁性力量，但是太阳系其他行星上的天气条件更加狂野和剧烈。伽利略号宇宙飞船和卡西尼号宇宙飞船的最新探测，让我们对气态巨行星木星和土星剧烈动荡、高度湍动的大气有了新的认识。请记住，它们是巨大的高速自转的行星，主要由氢气和氦气组成。木星和土星都是过热行星，这对于它们强烈的天气系统有重要意义。也就是说，这两颗行星辐射的能量超过它们从太阳接收的热量。木星从整个行星的缓慢收缩中产生它的附加能量，这个过程从其45亿年前的形成之时已经开始。这种产热的收缩在今天已大为减慢，事实上已跌落至每年1毫米。土星附加热量的主要来源并非行星的收缩，而是源于在其内部深处氦微滴的密集下落。这种运动的能量转化为热量。P022-027