行星的故事： 图解太阳系行星探索发现 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

138亿年前，宇宙有了开端，仅银河系就诞生了数千亿颗恒星。聚焦于人类栖居的太阳系，看似微渺如尘的各大行星造就了如今的奇迹，它们穿行于璀璨星河之下，揭开了一段在过去40多亿年间华丽上演着的漫长历史。随着深空探测技术的不断进步，行星探测器带领我们踏上了一次次伟大的发现之旅。

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对于几十亿年来守护于太阳系中的行星近邻，人类从未停止过心中的好奇与想象。本书透过让人惊叹的手绘插图和照片，展示了一段由无数星图构筑的行星发现史。作者安妮·鲁尼对太阳系中的八大行星和太阳系中的其他天体进行了引人入胜的描述和视觉化呈现，从古巴比伦人绘制的金星运动轨迹图、伽利略和丰塔纳绘制的月相图，到先进的探测技术拍摄的高清行星照片以及模拟图像，不仅包括八大行星和它们的卫星，还有矮行星、小行星、彗星以及柯伊伯带上的各类天体。本书带领读者踏上了一段探索行星的精彩旅程，让我们既可以从中了解到天文学知识，同时也能一瞥几十年来宇宙探索发现的辉煌成就。

引言　行星之舞

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章　岩石行星：充满岩石与水的世界

第二章　气态巨星：“空无一物”的世界

第三章　冰封死星：冰壳下的岩浆星球

第四章　行星之外：在太阳系边缘

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索引

图片版权

安妮·鲁尼丨Anne Rooney

作者安妮·鲁尼，本科与研究生均毕业于剑桥大学三一学院。在剑桥大学以及约克大学教书一段时间之后，她选择了成为一名全职作家。她的作品曾于2004年入围安万特科学书籍奖，2015年入围ALCS教育作家奖，并于2018年获得学校图书馆联盟信息图书奖。迄今为止，她的多部科普作品已被翻译成22种语言。安妮·鲁尼生活在英国剑桥，她还是剑桥大学纽纳姆学院皇家文学基金会的会员。

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编辑推荐

透过200多幅精心编排的地图、手绘插图、精美照片和高分辨率深空影像，融合科学视角、艺术家之眼与孩子般的好奇与想象，图文并茂地展现整个太阳系行星的奇观。

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全书透过令人叹为观止的高清插图，展示了一部由各类星图构建的壮丽行星发现史，对太阳系中的行星以及探测技术进行了引人入胜的描述和视觉化呈现，为地图爱好者和宇宙爱好者提供了很好的视觉导览。如今，我们对太阳系天体的探测与绘制已经成了宇宙探索发现的核心技术之一。

全景展现天体地质学的奇迹，环形山、陨击坑、熔岩平原、大峡谷、纵横交错的受压褶皱以及冰块与岩石组成的星环，以八大行星为主轴，小行星、矮行星、系外行星为支线线索，看遍太阳系的壮美河山。

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太阳系天体上广袤的疆域还远远未能被很好地认识，但它们神奇的地貌和构造已经为探测技术捕捉并呈现。自古以来，水星、金星、火星，木星、土星这5颗主要行星就在璀璨的星河下散发着稳定的光芒；另外，还包括天王星、海王星这两颗遥远的行星，小行星带上的众多天体，以及冥王星和柯伊伯带上的谷神星、妊神星、鸟神星、阋神星等矮行星。

世界观到宇宙观的延拓，自然感官、理论感官到技术感官的一次升级。回溯行星探索的漫长历史，每一个时代都有执着于仰望星空的人，正是他们不断演进的宇宙观促进了科技的跃升：

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从伽利略发现土星卫星，到伽利略号探测器环木星飞行；从乔瓦尼·卡西尼发现火星极地冰盖，到卡西尼号探测器俯瞰土星环；从古代宇宙学到现代空间科学。本书主题涵盖：

历代天体发现者与研究者眼中的地球与太阳系其他行星；

飞掠和着陆小行星、行星、卫星的传奇探测器；

激光雷达和光谱成像技术在现代行星探测中的成就；

探测技术对卫星、彗星和小行星等其他天体的绘制。

• 展望未来，航天技术将我们带向怎样的未知领域？太阳系之外的行星是如何被发现的？

书摘插图

【环状运行的行星】

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想要从地球上了解其他行星的运动实属不易，每一次的观测过程都会被明显的逆向运动（逆行）所打断，此时的行星运动在观测中会短暂地停滞并发生逆向运动，然后再停滞，再继续运行。这种观测结果是从一颗本身就围绕太阳转动的行星上（地球）得到的，因此我们自然无法得到正确的答案。直到17世纪，这种“停滞”运动才得到了正确的解释。为了适应这种模型并且精准地预测天体运行的轨迹，我们需要找到一个恰当的办法来准确地描述太阳系中的“星球之舞”。终找到的解决方法被称为“本轮-均轮”系统，即所有的行星被认为是绕着一个小圆圈（本轮）旋转，而所有行星运行所绕的圆圈圆心则统一绕着地球转。哥白尼改进之后的模型在预测运行轨迹这方面实际上还是与真实情况相差甚远，因为他依然假定绕太阳运行的轨道是一个完整的圆形，他仍旧需要根据本轮定位来预测正确的天体位置。由于本质上并没有什么令人信服的新突破，当时的天文学家仍旧坚持托勒密的原始模式，而非哥白尼的日心说新模型。

【“把圆挤扁”】

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随后，时间来到了1609年，来自德国的天才天文学家开普勒根据火星轨道的详细测量数据改进了哥白尼的模型，并且由此发现了行星运行的轨道是椭圆形而非圆形，人们根本不需要所谓本轮-均轮模型来解释行星间歇性的逆行运动，我们观测出来的那些圆形运行轨迹只是我们从地球上观察的结果，我们自身的椭圆运行轨迹加上它们自身的椭圆运行轨迹，两者重叠才产生了所谓的“逆行”运动。在开普勒体系下，所有行星运动的位置都可以被精准测定，同时之前所有的“天文学异常”在他的体系下也全都迎刃而解。由于开普勒的出现，日心说理论变得不仅仅只是纸上谈兵了，紧张局势一触即发，几乎在同一时间发生的另一件事，使这种微妙的局面进一步复杂化了。

【“打开天堂之门”】

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1608年，荷兰透镜制造商汉斯﹒利波西（Hans Lippershey）被认为是望远镜的发明者。随后意大利科学家伽利略在很短的时间之内就改进了这种装置并且把它对准了苍穹。他的望远镜将天空中的一个个亮点放大成了一个个“光盘”，“光盘”为我们揭示了月球表面上坑坑洼洼的陨石坑，也显示出了银河中包含了无数的行星。从此以后，天堂的本来面目得以揭晓，它再也不是原来人们想象中的样子了。对于宗教世界来说，有行星的存在只是让教会感到隐隐不安，尚未捅出什么大篓子，可是当伽利略发现了环绕土星运行的卫星时，地心说才真正遭到了猛烈冲击。如果说其他卫星可以绕着其他行星运转，那么太阳系中的其他行星肯定不会只绕地球运转，这一发现几乎使得地心说土崩瓦解。

伽利略也在后来被日心说所吸引，同时这种日心模型也在日后得到了推广，日心说并不只是为了数学上的计算便利，更是为人类揭示了真正的“天堂”是什么样的。当然了，这样的情况是教会不愿意看见的。随后，伽利略在1633年被教会指控为邪教分子，他的著作以及与日心说相关的教学也全部被禁止了。直到300多年后，天主教会才为他们对伽利略的所作所为和对事实的谴责正式道歉。

【镜头里的星球表面】

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很快，望远镜的发明让人们得以方便地进行更高等级的测绘工作，天文学家现如今不仅可以计算出行星的序列以及运转轨道，还可以更详细地了解这些星体的细节。望远镜技术的迅速发展使得越来越多的行星以及其卫星的细节进入了人们的视野。经过了150年的观测与技术发展，人们通过望远镜还发现了新的行星、卫星以及更小的天体，例如矮行星与小行星。安置在山顶上的望远镜使得来自地球大气层的干扰降低到了程度。然而，身处大气层之外的望远镜则可以完全不受大气层带来的失真影响，这样可以获得更为清晰的视野。哈勃太空望远镜于1990年发射升空，很快，人们通过它史无前例地详细了解到这些行星及卫星的真实面貌。通过在紫外线、红外线以及可见光三个光谱带下的成像对比，哈勃望远镜显示出星球之间在热量上的差异以及其他一些之前没能注意到的细节。

【除了光，我们还能看到什么】

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光学望远镜到目前为止只能通过直接观察行星的模样来了解行星，然而在19世纪，光谱学的发展为天文学家新提供了一种价值千金的工具。通过观察行星发出的光，我们就有可能找出行星所含化学元素，这是因为不同元素吸收和反射的可见光、红外线与紫外线的光谱图不一样。行星所反射的光来自太阳，所以通过比较一个行星反射的光与太阳光的光谱图就可以得出这个行星的构成组分。当然这样的方法也是有问题的，那就是太阳光会被行星的外层所反射，像金星这种大气层很厚的行星，我们通过分析仅能了解其大气层的组成成分。除此之外更戏剧性的一点在于，当我们发射的航天器靠近行星、卫星或是小行星时，这些航天器经常会登陆甚至撞击在这些星球的表面，因此也可以传送回一些我们在地球上闻所未闻见所未见的信息。目前我们已经收集到了月球、怀尔德2号彗星以及25413号小行星（又名丝川星）上的信息。环绕星球运行的航天器所传送回了高质量的图像，足以对一部分行星（并不包括所有行星）进行全面测绘。目前仍有许多区域是我们没办法看见的，比方说一些行星的黑暗面、它们的卫星以及一些从未到访过的星球。未来的行星绘图师们仍有许多工作要做。

【构建整个太阳系】

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绘制行星地图的原因之一在于进一步了解太阳系的历史以及整个星系是如何形成的。我们目前认为，太阳与其他行星一样，由一团塌陷的气体和尘埃凝聚而成。当粒子在重力的作用下被拉近时，它们的坍塌也在不断加速，这样的进程在不断进行，直到整个气团的核心密度到达一定程度、核聚变开始为止。随后，星球的核心不断旋转，使得剩余的其他物质聚集在星球的赤道上，形成一个盘旋的圆盘。在这个原始的行星盘中，质量更大的元素与岩石、尘土在重力的作用下被拉向星球核心，而较轻的元素则集中在星球表层，随后类似的聚集过程在星体内部反复上演。离太阳近的岩石形成了水星、金星、地球和火星这4颗类地行星。而远离太阳的气体和冰形成了气态行星与冰巨星（冰态巨行星），即木星、土星、天王星与海王星。

【大小星球】

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太阳系绝不只是星球的家园。太阳系里的许多行星都有自己的天然卫星，它们要么是在碰撞中形成的（我们的月球应该就是这样），要么是游荡的小行星在距离太近的时候受捕获而形成的。许多小行星都拥有自己的前进轨道，这意味着它们绕着行星运转的方向会与自身的自转方向相同。它们的运行轨道通常会随着自身与更大的行星接近而逐渐形成。这样的行星被称为规则卫星。而有些卫星的运行方向与自转方向相反，这样的卫星一般与其环绕的星球距离非常远， 在运行过程中被星球捕获了之后就被称为不规则卫星。

【尺寸与距离】

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在本书的剩余部分，我们的主要目光将会放在单个天体的星图绘制上，不过现在让我们暂停片刻，把行星放在一个统一的背景下进行对比。木星是地球的11倍还多，而太阳比木星还要大10多倍，如果我们把地球的直径设定为1毫米，那么冥王星的直径将会长至0.6千米！出于这个原因，天文地图也从来没有在图上按照真实比例描绘客观距离（除了偶尔会用到对数作为计量刻度），不然如果按照真实情况来画的话两个星球就没办法放到一页纸上了。除此之外，我们还要记住一点，那就是我们看到的星图所描绘的都是凝固在时间中的瞬时景象。行星和其他天体不断在宇宙中飞驰，因此地球在某个特定时刻可能离火星“触手可及”，也有可能位于太阳另一侧远离火星的位置。所有行星都没有完全圆形的轨道，因此它们轨道的直径也只能以平均值或者以一定的范围给出，这个范围就是近日点（星球离太阳近的点）与远日点（星球离太阳远的点）的距离。

媒体评论

“每翻开一页都令人欣喜不已，安妮·鲁尼像剥洋葱般层层递进，充分展现出太阳系的神秘，激发了我们与生俱来的好奇心。”——BBC《仰望夜空》（Sky at Night）杂志

前言

【引言：星球之舞】

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与太阳系中的其他行星一样，地球是个呈不规则球体的星球，照耀其上的所有光线都源自太阳，另外，地球也围绕着其地轴自转—既然木星和土星这种岩石行星和地球的基本特征一样，推及其他岩石行星，想必也是如此。同理，既然地球有月球这样的卫星环绕自身，像土星和木星也应该有环绕运转的卫星。再同理，既然各个行星之间已经有了这么多的相同之处，那肯定还可能存在更多共同特点。如此这般，会不会有其他星球跟地球一样美丽，甚至跟地球一样都拥有属于该星球的原住民呢？

——克里斯蒂安﹒惠更斯（Christiaan Huygens），《宇宙论》（Cosmotheoros），1698年

自1609年伽利略将不完美的月亮带入大众视野，人类就发现太阳系其他星球上的世界与地球的面貌天差地别，无尽的心力与想象就被倾注到探索未知世界的努力当中。我们一直努力探索着，想要看看其他星球与地球有几分相似。如果说它们的美与地球截然不同，那么就令人不禁遐想，在这些星球之上是否可能存在属于该星球的原住民呢？对于绘制星图这件事，人类付诸的努力从史前贯穿至今，直到现代才取得了令人惊叹的巨大成功。不过毫无疑问的是，对于这些太阳系中的近邻，还有更多神秘的面纱在等待我们揭开。

【仰望星空】

尽管从各文明先祖留下的种种艺术作品以及纪念碑文中，我们很难了解他们是怎么讲述自己的所见所闻的，但是这些存留下的遗迹都让我们明白，人类祖先无疑是一群杰出的天文学家。他们一定已经注意到了，天空中的许多光点一直闪烁着，彼此之间保持着相对静止，它们共同组成的图案经年累月依旧清晰可见。同样的，他们也一定注意到了在夜空中有5个亮点从不闪烁，稳定地散发着光芒，穿行于璀璨的星河背景之下。古希腊人随后给这几颗流浪的行星起了个名字，叫作“Planetos”（行星），意思就是“流浪者”。除了太阳，这几颗行星就是太阳系中的几颗主要星体，是地球的兄弟姐妹。现如今我们认为在太阳系中有8颗主要的行星，但是只有5颗（地球除外）我们能够用肉眼看见并识别出来，它们分别是：水星、金星、火星、木星与土星。

【聚焦太阳系中心】

对于人类来说，从对行星的观察到建立一个与它们相关的智能模型，研究它们的运行模式、与地球之间的联系如何，这是一个十分巨大的进步。人们需要夜以继日地观测天空中移动的点，同时计算星体从初的观测位置开始移动，然后回转至初始点究竟需要多久，以此来搭建起整套体系。事实上，早的天文学记录距今已经有超过3000年的历史了。公元前1595年到公元前1157年制造的巴比伦泥板上就记载了金星为期21年的运行周期。到公元前8世纪左右，巴比伦的天文学家已经成了观测与计算行星位置的专家，这样的技术也有利于他们研究占星术，他们对于行星的观测对日后天文学家的研究大有裨益。据记载，希腊人首次模拟了太阳系的行星运转，不过在当时他们的学说有两个版本：个版本将地球放在太阳系的中心，第二个将太阳放在太阳系的中心。不过仅仅通过当时的观测结果来看，人们没办法分辨出哪种学说是正确的，因为两种模型从地球的角度来说没什么差别。

知名的地心说模型初是由公元前4世纪的知名哲学家亚里士多德提出的，随后埃及天文学家托勒密又在公元前2世纪促进了地心说的发展。这个模型将月球与太阳放在跟地球接近的位置，太阳系中的其他行星按顺序安置于后面，然后星空中的“固定行星”被放置在了外侧的区域。行星的排列顺序可以通过每个行星返回初始的位置所需要的时间进行排序，需要时间短的行星相应拥有短的轨道，在当时轨道越短也被认为离地球越近。地心说与我们日常生活中的经验（即太阳看似在天空中移动）是相符的，这样的学说也符合犹太-基督教的信仰，即上帝为了让人类繁衍生息而创造出地球给人类居住。除此之外，这种学说还将人类和地球与环绕着他们的天体之间隔离了开来，让人们所居住的星球与教义中的“天堂”隔离开来，这种学说还正好符合了教义中的“地狱在地下”这一说法，这样一来这种学说在人们的眼中变得更完美了。地心说在16世纪中叶之前几乎没有受到过任何挑战。然而早在公元前3世纪就由阿里斯塔克斯（Aristarchus of Samos）提出的日心说，在托勒密的地心说模型当中没有任何可取之处，而且这个学说的一个重要缺点在于在它的理念中，“人类”变得没有那么特殊了。随后这种学说就埋没在了历史长河当中，直到1543年，波兰天文学家哥白尼才重新提出这一观点。当然这样的学说肯定不会受到教会的欢迎，因为它与《约书亚记》中所描述的“上帝阻止太阳在天空中行进”相悖。不过这样的学说在当时没有被立刻推翻，相反地，它之所以短暂地流传了一段时间，很大一部分原因在于日心学说十分利于预测当时的行星运行，它也绝不只是以只言片语描述宇宙运行的状态，而是综合而全面地讲述了太阳系当中的行星关系与运行逻辑。

书籍介绍

138亿年前，宇宙有了开端，仅银河系就诞生了数千亿颗恒星。聚焦于人类栖居的太阳系，看似微渺如尘的各大行星造就了如今的奇迹，它们穿行于璀璨星河之下，揭开了一段在过去40多亿年间华丽上演着的漫长历史。随着深空探测技术的不断进步，行星探测器带领我们踏上了一次次伟大的发现之旅。

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对于几十亿年来守护于太阳系中的行星近邻，人类从未停止过心中的好奇与想象。本书透过让人惊叹的手绘插图和照片，展示了一段由无数星图构筑的行星发现史。作者安妮·鲁尼对太阳系中的八大行星和太阳系中的其他天体进行了引人入胜的描述和视觉化呈现，从古巴比伦人绘制的金星运动轨迹图、伽利略和丰塔纳绘制的月相图，到先进的探测技术拍摄的高清行星照片以及模拟图像，不仅包括八大行星和它们的卫星，还有矮行星、小行星、彗星以及柯伊伯带上的各类天体。本书带领读者踏上了一段探索行星的精彩旅程，让我们既可以从中了解到天文学知识，同时也能一瞥几十年来宇宙探索发现的辉煌成就。

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太阳系天体上广袤的疆域还远远未能被很好地认识，但它们神奇的地貌和构造已经为探测技术捕捉并呈现。自古以来，水星、金星、火星，木星、土星这5颗主要行星就在璀璨的星河下散发着稳定的光芒；另外，还包括天王星、海王星这两颗遥远的行星，小行星带上的众多天体，以及冥王星和柯伊伯带上的谷神星、妊神星、鸟神星、阋神星等矮行星。

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从伽利略发现土星卫星，到伽利略号探测器环木星飞行；从乔瓦尼·卡西尼发现火星极地冰盖，到卡西尼号探测器俯瞰土星环；从古代宇宙学到现代空间科学。本书主题涵盖：

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