太阳系的发现探测

青岛大疆守强

太阳系的发现探测

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数千年以来直到17世纪的人类，除了少数几个例外，都不相信太阳系的存在。地球不仅被认为是固定在宇宙的中心不动的，并且绝对与在虚无飘渺的天空中穿越的对象或神祇是完全不同的。当哥白尼与前辈们，像是印度的数学与天文学家Aryabhata和希腊哲学家亚里斯塔克斯（Aristarchus），以太阳为中心重新安排宇宙的结构时，仍是在17世纪最前瞻性的概念，经由伽利略、开普勒和牛顿等的带领下，才逐渐接受地球不仅会移动，还绕着太阳公转的事实；行星由和支配地球一样的物理定律支配着，有着和地球一样的物质与世俗现象：火山口、天气、地质、季节和极冠。
最靠近地球的五颗行星，水星、金星、火星、木星和土星，是天空中最明亮的五颗天体，在古希腊被称为行星，意思是漫游者，已经被知道会在以恒星为背景的天球上移动，这就是这个名词的由来。 太阳系的第一次探测是由望远镜开启的，始于天文学家首度开始绘制这些因光度暗淡而肉眼看不见的天体之际。
伽利略是第一位发现太阳系天体细节的天文学家。他发现月球的火山口，太阳的表面有黑子，木星有4颗卫星环绕着。惠更斯追随着伽利略的发现，发现土星的卫星泰坦和土星环的形状。后继的卡西尼发现了4颗土星的卫星，还有土星环的卡西尼缝、木星的大红斑。
1705年，爱德蒙·哈雷认识到在1682年出现的彗星，实际上是每隔75-76年就会重复出现的一颗彗星，称为哈雷彗星。这是除了行星之外的天体会围绕太阳公转的第一个证据。
1781年，威廉·赫歇尔在观察一颗它认为的新彗星时，在金牛座发现了联星。事实上，它的轨道显示是一颗行星，天王星，这是第一颗被发现的行星。
1801年，朱塞普·皮亚齐发现谷神星，这是位于火星和木星轨道之间的一个小世界，而一开始他被当成一颗行星。然而，接踵而来的发现使在这个区域内的小天体多达数以万计，导致他们被重新归类为小行星。
到了1846年，天王星轨道的误差导致许多人怀疑是不是有另一颗大行星在远处对他施力。埃班·勒维耶的计算最终导致了海王星的发现。在1859年，因为水星轨道近日点有一些牛顿力学无法解释的微小运动（“水星近日点进动”），因而有人假设有一颗水内行星祝融星（中文常译为“火神星”）存在；但这一运动最终被证明可以用广义相对论来解释，但某些天文学家仍未放弃对“水内行星”的探寻。
为解释外行星轨道明显的偏差，帕西瓦尔·罗威尔认为在其外必然还有一颗行星存在，并称之为X行星。在他过世后，它的罗威尔天文台继续搜寻的工作，终于在1930年由汤博发现了冥王星。但是，冥王星是如此的小，实在不足以影响行星的轨道，因此它的发现纯属巧合。就像谷神星，他最初也被当作行星，但是在邻近的区域内发现了许多大小相近的天体，因此在2006年冥王星被国际天文学联会重新分类为矮行星。
在1992年，夏威夷大学的天文学家大卫·朱维特和麻省理工学院的珍妮·卢发现1992 QB1，被证明是一个冰冷的、类似小行星带的新族群，也就是现在所知的柯伊伯带，冥王星和卡戎都被是其中的成员。
米高·布朗、乍德·特鲁希略和大卫·拉比诺维茨在2005年宣布发现的阋神星是比冥王星大的离散盘上天体，是在海王星之后绕行太阳的最大天体。 自从进入太空时代，许多的探测都是各国的太空机构所组织和执行的无人太空船探测任务。
太阳系内所有的行星都已经被由地球发射的太空船探访，进行了不同程度的各种研究。虽然都是无人的任务，人类还是能观看到所有行星表面近距离的照片，在有登陆艇的情况下，还进行了对土壤和大气的一些实验。
第一个进入太空的人造天体是前苏联在1957年发射的史泼尼克一号，成功的环绕地球一年之久。美国在1959年发射的先驱者6号，是第一个从太空中送回影像的人造卫星。
第一个成功的飞越过太阳系内其他天体的是月球1号，在1959年飞越了月球。最初是打算撞击月球的，但却错过了目标成为第一个环绕太阳的人造物体。水手2号是第一个环绕其他行星的人造物体，在1962年绕行金星。第一颗成功环绕火星的是1964年的水手4号。直到1974年才有水手10号前往水星。
探测外行星的第一艘太空船是先驱者10号，在1973年飞越木星。在1979年，先驱者11号成为第一艘拜访土星的太空船。旅行者计划在1977年先后发射了两艘太空船进行外行星的大巡航，在1979年探访了木星，1980和1981年先后访视了土星。旅行者2号继续在1986年接近天王星和在1989年接近海王星。 旅行者太空船已经远离海王星轨道外，在发现和研究终端震波、日鞘和日球层顶的路径上继续前进。依据NASA的资料，两艘旅行者太空船已经在距离太阳大约93天文单位处接触到终端震波。
还没有太空船曾经造访过柯伊伯带天体。而在2006年1月19日发射的新视野号将成为第一艘探测这个区域的人造太空船。这艘无人太空船预计在2015年飞越冥王星。如果这被证明是可行的，任务将会扩大以继续观察一些柯伊伯带的其他天体。
在1966年，月球成为除了地球之外第一个有人造卫星绕行的太阳系天体（月球10号），然后是火星在1971年（水手9号），金星在1975年（金星9号），木星在1995年（伽利略号，也在1991年首先飞掠过小Gaspra），爱神星在2000年（会合-舒梅克号），和土星在2004年（卡西尼号－惠更斯号）。信使号太空船正在前往水星的途中，预计在2011年开始第一次绕行水星的轨道；同一时间，黎明号太空船将设定轨道在2011年环绕灶神星，并在2015年探索谷神星。
第一个在太阳系其它天体登陆的计划是前苏联在1959年都登陆月球的月球2号。从此以后，抵达越来越遥远的行星，在1966年计划登陆或撞击金星（金星3号），1971年到火星（火星3号），但直到1976年才有维京1号成功登陆火星，2001年登陆爱神星（会合-舒梅克号），和2005年登陆土星的卫星泰坦（惠更斯号）。伽利略太空船也在1995年抛下一个探测器进入木星的大气层；由于木星没有固体的表面，这个探测器在下降的过程中被逐渐增高的温度和压力摧毁掉。 对太阳系的长期研究，分化出了这样几门学科：
太阳系化学：空间化学的一个重要分科，研究太阳系诸天体的化学组成（包括物质来源、元素与同位素丰度）和物理－化学性质以及年代学和化学演化问题。太阳系化学与太阳系起源有密切关系。
太阳系物理学：研究太阳系的行星、卫星、小行星、彗星、流星以及行星际物质的物理特性、化学组成和宇宙环境的学科。
太阳系内的引力定律：太阳系内各天体之间引力相互作用所遵循的规律。
太阳系稳定性问题：天体演化学和天体力学的基本问题之一。 虽然学者同意另外还有其他和太阳系相似的天体系统，但直到1992年才发现别的行星系。至今已发现几百个行星系，但是详细材料还是很少。这些行星系的发现是依靠多普勒效应，通过观测恒星光谱的周期性变化，分析恒星运动速度的变化情况，并据此推断是否有行星存在，并且可以计算行星的质量和轨道。应用这项技术只能发现木星级的大行星，像地球大小的行星就找不到了。
此外，关于类似太阳系的天体系统的研究的另一个目的是探索其他星球上是否也存在着生命。