[科普] 嘆為觀止...宇宙間恆星的比較 @ 我的小圖書館

館長的話:
恆星壽命到了之後變成紅巨星,之後的後續發展促成了更多元的宇宙樣貌
放眼宇宙便覺得人類真的很渺小

即便大如太陽,與其他恆星一比也只像是一粒沙而已

Mercury - 水星

水星算是距離太陽最近的一顆大行星，受到太陽強大的引力作用，所以圍繞太陽旋轉很快。而它公轉一年相當於地球的88天，特別的是它自轉一周也是88天，所以在水星上等於是沒有晝夜的分別。因此，水星永遠以一面朝著太陽，另一面永遠被著太陽。

水星向著太陽的一面，溫度高達400℃以上，就算有水也化成蒸氣了。而背著太陽的那一面，溫度非常低，所以也不可能有液態水，不過，是否有少量結成固體的冰，至今還沒法證實。
水星也是太陽系最小的行星，本身的引力就小，很難保住周圍的大氣，就算非常久遠之前曾有過大氣存在，但經歷漫長的歲月後，也會一點一點飛散掉。

Mars - 火星

火星和地球雖然只相隔五千萬到八千萬公里，氣候卻迥然不同。它的表面溫度最高和最低可以相差到攝氏一百六十度，晝夜也有攝氏六十度的溫差，這可能是因為大氣過於稀薄的緣故。

由於表面溫度低、壓力小，火星大氣中的二氧化碳和水大致都呈飽和的狀態，只要氣溫稍一降低，二氧化碳和水蒸氣就會凝結下來。所以火星極區一到冬季，大氣中的二氧化碳便開始凝結，使得極冠加大；一到夏季，極冠又逐漸退縮，而在北半球顯露出冰退旳痕跡。

不過種種跡象顯示，火星在過去可能曾有過十分濃密的大氣和充的地面水，火星表面處處可見的「河床地形」似乎就乎就是當時遺留下來的痕跡。這種河床地形大致可分成二類，一類稱為逕流河道(runoff channel)，常見於南半球坑洞眾多的地區；一類稱為外流河道（out-flow channel），分佈於赤道附近。

火星的地形南北截然不同，北半球以平坦的火山平原為主，南半球則遍佈坑洞。不過整個星球的表面都覆蓋著一層含有褐鐵碳(limonite)的紅土，而且一年中有四分之一的時間都籠罩在漫天飛舞的狂沙之中。火星它一直被認為是地球之外，最可能有生物存在的行星。它的自轉週期幾乎和地球一樣，只是稍微長了四十分鐘而已。最適宜觀察火星表面的時機，地球正好在火星和太陽連線上時（術語叫做「沖」，也就是火星正好和太陽相差一百八十度）。因為這時候，地球和火星的距離最近，所以從望遠鏡中可看到火星的冰帽，和表面上的顏色變化。火星大氣中也是二氧化碳佔了絕大多數，約為百分之九十五，和金星大氣成分十分相同，但是，它的氣壓，卻只有地球大氣壓力的百分之一。火星地形最突出的就是位於赤道份進的奧林帕斯山。那是太陽系中最高的火山，高達2萬4千多公尺，是地球上最高的聖母峰高度的三倍。火星的密度約為地球密度的五分之四，質量則只有地球的十分之一。由於質量較小，火星上的重量只有地球重力的八分之三左右，地球上重100磅的物體在火星上只有約38磅重而已。

火星的火山一般而言都相當平緩，可能和夏威夷的火山一樣都是由黏性較低的熔岩形成旳。其中號稱太陽系最大的奧林帕斯山(Olympus Mons)高二十五公里，基部寬約六百公里，比地球上最大的馬那基火山（Mauna Kea，高九公里，基部寬二百五十公里）整整大了一號。

Venus - 金星

也許是因為她是天空上，除太陽月亮以外，最亮的星體。光線從太陽到金星只要6分鐘，金星是在太陽系中可以感覺太陽從西邊升起，從東邊落下的行星(由於雲層厚，所以無法看見太陽，只有百分之二至三的陽光可到達地面)。這是由於金星的自轉方向與地球和太陽系其他七大行星剛好相反，她是由東向西轉的。

金星的公轉和自轉時間比率也是很特別的。她的公轉速度是每小時126108公里。一"金星年"相約是225地球日。而一"金星日"則比一"金星年"長，大約是243地球日。話雖如此，由於她的自轉方向特殊，一金星庪可感到兩次日出。59日後，在太陽東面落下。

由於金星的軌道是在地球以內的，所以在觀看金星時，會好像月亮一樣，也會有圓缺的。最亮的晨星是在日出前三小時，而晚星則是在太陽下山後三小時才降下。在夏秋兩季，晨星在最北方，春及冬季在最南方。金星它的直徑是地球的直徑0.95倍，兩者幾乎同樣大小。金星的表面上有濃厚的大氣，表面壓力是地球表面壓力的一百倍，大氣裡百分之九十以上是二氧化碳。因為二氧化碳能阻紅外線的輻射，所以金星的大氣溫度不易散失，使得金星表面上溫度高達攝氏200度以上。金星的大氣因為能反射陽光，顯得非常明亮。從地球上觀看，他是全天空裡，除太陽和月球之外，最明亮的天體，非常適合初學天文觀測者的觀測。觀測時，可以從望遠鏡中看到金星盈虧的變化。

金星的雲霧，反射日光的本領強，可以把百分之七十五以上的光線反射出來。有人認為，金星的雲霧顏色發黃，和地球上的雲霧不大一樣。所以有人猜測，這些雲霧可能是大量的灰塵。也有人猜測，金星的雲霧是由一種叫做二氧三化碳的物質構成的。

Uranus - 天王星

天王星在距離太陽大約二十九億公里的軌道上，每八十四年環繞太陽一圈。由於它的自轉軸傾斜九十八度左右，所以如果北極或南極的觀點來看，每一晝、每一夜都要延續很多年。現在天王星的北極差不多直指太陽，使得北半球一直都是白天。半年(地球的四十二年)之後，才輪到南半球為白天。

在天王星的北極區觀測到極光，這意味著天王星擁有磁場。觀測結果顯示，王天星磁場的強度比地球微弱。天王星的磁場軸相對於自轉軸傾斜了大約五十五度，並且沒有通過天王星本身中心，而是偏離了七千八百公里左右。這個事實使科學家重新思考有關行星磁場形成的理論。以往，科學家們認為行星的磁場是藉由在內部物質間流動的電流而產生的，因此自轉軸和磁場軸應該重疊。

天王星有十一個環。每個環都很細，最寬的環也不過二十至一百公里左右，其他環都只有十公里不到。環的反射率很低，這個性質和海天星的環相似，和土星的環卻大相逕庭。構成環的粒子分佈在天王星半徑的1.5至2倍的範圍內。

有些科學家認為，天王星的自轉軸之所以橫躺著，乃因本體形成不久就被地球大的行星撞倒的緣故。這個撞擊也產生了缺乏揮發成分的氣體雲，並由其中形成了環和衛星。因此，天王星系的固體物質中，主要成分冰的含量比較少，岩石和碳質物質則相對增加，使得衛星和環遠比土星系暗淡。天王星的自轉軸幾乎和公轉軸垂直，夾角為八十二度，是非常特殊的事。在它的赤道上也有一圈光環，分為九條細環，比土星暗許多。直接觀測無法看見光環，必須利用掩星觀測方法才能測出來。天王星周圍存在著濃密的大氣，以致其表面實際的情形很難預測。大氣中的主要成分是氫和氦，大氣中雖然延伸很遠，卻只有行星總質量的百分之二十。由地球看天王星像是微暗模糊的星星，一直到1781年才確定它是行星，而天王星環直到1977年才被發掘。

Neptune - 海王星

海王星是個非常類似天王星的氣體行星，它的體積比天王星小一點，質量卻比天王星稍微大一點；兩個行星都因為大氣中含有甲烷而呈現藍色，不過，大氣的主要成分仍然和其他木星型行星一樣，是氫和氦。

跟天王星不一樣的是，海王星的大氣層是個十分活躍的世界，在赤道附近風速達每秒三百二十五公尺。航海家二號倒是發現海王星有和木星的大紅斑（Great Red Spot）相似的「大黑斑」(Great Dark Spot）。這個橢圓形的暗褐色圖案位於南緯二十度附近，長徑達三萬公里。大黑斑和大紅斑一樣，都是逆時針旋轉的漩渦，由於地球南半球的颱風都是順時針旋轉，因此大黑斑可能是個高氣壓漩渦。

海王星的平均溫度約為絕對溫度59.3度。這個溫度的物理意義，是海王星發放出來的能量為它從太陽吸收能量的2.7倍，這表示了在它的中心可能有熱源，而這些熱量大概就是使得海王星大氣比天王星大氣更為活潑多姿的主畏原因。令人驚訝的是，跟天王星一樣，海王星的磁場軸也和它的轉軸形成四十七度的夾角，而且也偏離中心（達0.55半徑之遠）。

根據地面上的觀測，海王星就算有環，八成也是支離破碎的，大概不會像其他木星型行星的環那麼完整美麗。不料航海家二號卻發現了至少五個完整的細環。只是在這些環之中，物質的分佈不一定平均，因此長久以來蒙騙了地球的觀測者。海王星有兩顆衛星，大的約和月球一樣大，卻以相反的方向繞海王星公轉。較小的衛星，它的軌道是太陽系中，所有衛星裡最不圓的了。海王星是非常近似於天王星，只是大氣較為深藍，而是最高層的大氣有一些含碳水化合物的靄。海王星主要是由液體和冰凍氣體等物質形成。我們對海王星的瞭解是透過1989年8月太空探測船〈Space Probe〉航海家號經過其附近時所傳回地球的探測資料，總共大約有9000幀照片顯示出海王星表面的大黑斑。另有變化迅速的羽狀白色甲烷雲逐漸擴散，而海王星表面呈天藍色。在這個翻騰的大氣層裡測到的風速為每小時2000公里。

Saturn - 土星

她是太陽系中最美麗的行星，她有著一對土星環。她也是太陽系中體積是第二大的行星，土星也是一個類木行星也就是由氣體元素組成，赤道直徑大約是80000公里。但土星環G(第二條外環)兩末端的距離已是相等於地球與月球之間的距離。土星質量大約是地球的 95 倍，而其體則可以容下800多個地球

土星的自轉速也是非常的快，如果利用地球的時間計算方法，她只需要10小時16分19秒便完成一"土星天"。相反地，一"土星年"相等於29地球年加167地球天，土星的密度是九大行星中最低的，如果水的密度是1.0，那土星的密度只有0.7，也是說，土星像一個椰子一樣，可以在水面上飄浮。但假若真的把土星放在水面上，水得立刻凝結成冰塊。因為土星的大氣溫度很低，只有攝氏-185度。但當你進入土星的外核心時，溫度則高達攝氏的12000度。大氣壓更是地球一千二百萬倍

土星是太陽系中的第二大行星。它的特徵是有明顯的光環。這光環是由無數個固態塵粒或冰粒，在同一平面上繞土星做同心圓的旋轉所造成的。土星的光環非常寬，而且這個光環十分明亮。土星的光環雖然非常寬，但卻非常薄，厚度約為10公里。因此，當它把光環的側面朝向我們的時候，我們就看不到他了。土星再圍繞太陽旋轉一周的時期中，由於它朝向地球位置的不同，大約每隔15年，光環就會「消失」一次。土星的環是由無數個直徑約為4至30厘米之間的冰塊所組成的，它們的總質量還不到月球的三分之一。土星本身擁有好幾個衛星，這些衛星會以本身的引力干擾土星環，並擾亂土星環的運動。尤其是土星環公轉週期與衛星的公轉週期成某種比例關係時，更會發揮強烈的引力，使這個部分的環狀固體無法永久存在，於是形成了隙縫。

Jupiter - 木星

由於組成中氫元素佔了絕大部分，木星的密度只有地球的四分之一左右。這樣一個膨鬆的大球大概再重上七、八十倍，就可以變成如太陽一般的恆星；而且很有趣的是，如果木星只重上十到五十倍，它不但不會變得更太，反而會因為自我收縮變得比現在還小。

事實上，木星似乎正以每年一毫米的速度收縮著，就像一般原始星體中常見的凝聚作用(condensation)，木星在早期也是從一個比較大的星體逐漸凝聚下來的,而且直到現在凝聚作用還繼續進行著，不過速度顯然已經慢多了。

木星大氣的組成和構造都非常複雜，各雲層的高度既不一組成也不盡相同。從上往下看，木星表面一共有一層薄霧和三層雲，它們依次是含有甲烷和氨的光化學薄霧、氨冰組成的白色卷雲、硫化氫銨（NH4HS）冰組成的黃褐色雲和地地上常見的冰雲。在氨冰雲層，還不時有閃電出現。而看似乎靜的雲帶和漩渦也進行著相當活潑的大氣運動。在南北緯二、三十度之間和赤道的三個主要雲帶，都吹著每秒五十到一百公尺的東向噴射流；東、西向噴射流交會之處，則有或大或小的漩渦和波狀雲，其中最著名的大紅斑（Great Red Spot）以每秒一百公尺以上的速度逆時鐘旋轉著，至今可能已有三百年的歷史。.磁層是木星另一個吸引人之處。木星的磁層非常活潑，它在平時會發出波長小於一公尺的無線電波，如果只觀測這個波段的電磁波，木星將是全天最亮的星體(活動旺盛期的太陽除外)。木星偶而也會發出波長大於十公尺的十米級（decameter）無線電線，當木星、伊奧衛星和地球的夾角正好呈直角時，就可以觀測到這種形式的電波爆。

木星是所有行星裡，最大最重的一顆；它的質量相當重，太陽系中其他所有行星質量總合，都沒有一顆木星重。它的體積有一千四百顆地球那麼大。十七世紀時，伽利略從望遠鏡裡看到木星和它的衛星系統時，幾乎以為是一個小型的太陽系。木星表面的大氣，因為木星快速的自轉和對流作用，於是形成深淺相間的許多條紋帶。在木星照不到太陽的半球面存在一條長達30000公里的極光，木星也有一個光環，木星光環是由直徑幾十米到幾百米的黑色碎石塊組成的。環的厚度不到30公里，寬約9000公里，環的外邊緣距離木星表面大約57000公里，繞木星轉動一周需要7小時左右。

表面與大氣，木星表面實際情形從地球上無法看的到，這是因為木星周圍環繞著非常濃密的雲層。大多數的天文學者都認為木星只是一個巨大的熱流體的行星，並無固體岩石的表面。木星表面的大多數特徵變化不定，但有些特徵仍具有持久性和半持久性，甚至持續幾十年到幾百年，只是能見度時高時低。其中最顯著最持久的特徵要屬大紅斑。它位於赤道南側長達40200公里、寬約32000公里的紅色蛋形區域。木星的大氣中約含有百分之八十四的氫和百分之十五的氦，與微量的氨、磷化氫及水蒸氣等。