太阳、太阳系和月球、地月系～结合相关高考真题—超前培优—探讨大学地理知识

太阳、太阳系和月球、地月系～结合相关高考真题 203太阳 太阳是一颗恒星，具有极大的质量和很高的温度。它的质量相当于地球质量的33万余倍，或太阳系八大行星质量总和的700余倍。巨大的质量使大阳具有很高的中心温度（约1500万K），因而进行着热核反应，成为自身发光的天体。 在浩瀚的银河系的千百亿颗恒星中，按天文学标准，太阳只是其中的普通一员。它的各种物理参数，诸如质量、体积、密度、温度和光度等，都没有什么与众不同的地方。但是，在太阳系范畴内，在同地球的关系上，太阳就不是普通的一颗恒星了。 太阳是太阳系的中心天体，因而有别于其它恒星。首先，太阳是地球绕转的恒星，因此，它有周年的巡天运动。其次，比起其它恒星来，太阳离地球很近。太阳光到达地球，只需8分多钟；而比邻星（离太阳系最近的一颗恒星)的光到达地球，需时4.22年。距离上的悬殊，使恒星在天球上都成为光点，唯太阳具有视直径约半度的日轮，因而显得特别明亮，其视亮度为一等星的1300万万倍。 此外，由于距离上的接近，太阳赋予地球的热量特别多。“万物生长靠太阳”，它是地球以及整个太阳系的光明和热量的源泉；而一切别的恒星的辐射，根本没有可能引起任何可察觉的地球物理效应。 在天文学上，太阳的重要性还在于，它是认识宇宙中亿万颗别的恒星的主要媒介。 由于日地距离足够近，使我们有可能直接研究它的表面；太阳的一些活动，都可以在太阳表面观测到。人们利用从太阳得到的知识，来检验关于恒星的一般理论。设问：若某行星距离太阳25个天文单位，求它绕太阳公转的周期是多长？ §203—1太阳的距离、大小和质量 地球与太阳的平均距离，常被用作太阳系范围内计量距离的单位，并且被叫做天文单位。 天文上测定天体距离（太阳系范围内）的基本手段，就是大地测量中常用的三角测量法。在地球半径已知的条件下，通过测定天体的地平视差，来推算它的距离。但是，在测定太阳距离时，由于距离遥远，其地平视差太小，以及技术上的种种困难，不能直接用这个方法。于是，天文上通过对某个小行星距离的测定，来推算太阳的距离。具体步骤如下： 如图2.10所示，设日地距离为a，某个距地球较近的小行星（如爱神星）与太阳的距离为a₁。当小行星冲日时，即该小行星最接近地球的时候，测定其地平视差，从而推算出它同地球的距离。这个距离即为a₁—a，就是小行星与地球的轨道半径的差值。 按开普勒第三定律，二行星公转周期的平方之比，等于它们同太阳距离的立方之比。设地球和小行星的公转周期分别为T和T₁，那么便有 T₁²/T²=a₁³/a³ 即小行星与地球的轨道半径的比值，可以通过二者的周期之比得出。而天体周期的测定，相对说来是比较简单的。 若得两个未知量(a₁和a)的差值和比值，那么，这两个未知量可以解二元一次方程组而求得。 近年来，人们用雷达测定金星与地球的距离，进而推算出日地距离最新值为1.49597892×10⁸km。 已知日地距离，就可以根据太阳的视半径，推算其线半径（图2-11）。太阳的平均视半径为16′，(这个角度是容易测定的。如日地距离为a，太阳半径为R，那么便有 sin16'=R/a R=700000km 这个数值相当于地球半径的109倍。 由太阳的半径可知，其表面积是地球表面积的12000倍；太阳的体积为地球体积的1300000倍。 太阳是太阳系的中心天体。其质量可以通过行星（如地球）的运动来测定，因为绕转运动是由中心天体的引力造成的，而引力大小同它的质量有关。 一个作圆运动的物体，必受一个向心力的作用。按物理学定律，向心力(J)的大小，与运动物体的质量(m)和速度(V)的平方成正比，而与圆的半径(R)成反比，即： J=mV²/R 对地球绕转太阳而言，这个向心力正是太阳对地球的引力，式中的m便为地球质量，V即地球公转速度，R则为地球的轨道半径。 按牛顿的万有引力定律，引力的大小与两物体的质量乘积成正比，而与两者的距离平方成反比。 如以m和M分别表示地球和太阳的质量，R为日地距离，那么，太阳与地球间的引力为 F=GMm²/R 式中的G为引力常数。 我们知道，地球轨道的偏心率很小，地球绕太阳公转，可近似地看作圆周运动。换句话说，太阳对地球的引力，正好就是地球绕太阳运动所需的向心力。于是有 mV²/R=GMm/R² 等式两边消去m后，得太阳的质量 M=RV²/G 式中的R、V和G都是可以测定或已知的： 日地平均距离R=1.496×10¹¹m; 地球公转平均速度V=2.978×10⁴m/s; 万有引力常数G=6.67×10⁻¹¹N·m²/kg²。 将这些数值代入上式，便得太阳质量M为 M=1.989×10³⁰kg 这个数字相当于地球质量的33万余倍，或全部行星质量总和的745倍。 同理，地球（行星）的质量，可以从月球（卫星）的绕转情况推得。 求得了太阳的质量，就有条件根