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第29章 为家园而战（第4页）

天王星

有27颗卫星。天王星的卫星有其独特的特征和轨道特点，对研究太阳系的形成和演化有重要意义。

海王星

拥有14颗卫星。海卫一是其最大的卫星，轨道为逆行轨道，较为特殊。

太阳系的公转自转及各大行星运转轨道运行规律如下：

公转

-太阳的公转：太阳带领太阳系全体成员以约每秒240公里的速度绕银河系中心公转，轨道呈波浪状的螺旋形，公转周期约2.2亿年到2.3亿年。

-行星的公转：行星均沿椭圆形轨道绕太阳公转，太阳位于椭圆的一个焦点上。离太阳近的行星公转速度快，如水星公转周期约87.97天；离太阳远的行星公转速度慢，如海王星公转周期约164.8年。

自转

-太阳的自转：太阳存在自转现象，其自转周期约25天左右。

-行星的自转：各行星自转周期差异较大，如木星自转周期约9小时50分30秒，金星自转周期约243天，且金星自转方向与其他行星相反，是自东向西。

行星轨道运行规律

-开普勒定律：第一定律表明行星轨道是椭圆；第二定律说明行星与太阳连线在相等时间内扫过相等面积；第三定律指出行星公转周期的平方与轨道半径的立方成正比。

-轨道偏心率：行星轨道并非完美圆形，偏心率在0到1之间变化，偏心率越大轨道越扁，水星轨道偏心率较大，而金星、地球等轨道偏心率相对较小。

-轨道倾角：行星轨道平面与地球赤道平面存在夹角，称为倾角，如天王星的自转轴倾斜角度很大，导致其季节变化非常奇特。

-进动现象：行星绕太阳公转时，由于自转的存在，其轨道平面会绕太阳旋转。

-逆行现象：行星在轨道运动时会出现相对于太阳旋转方向相反的情况。

太阳系各大行星卫星的发现主要有以下几种方式：

早期的肉眼观测与望远镜观测

-肉眼观测：一些较亮且离地球较近的行星卫星，如月球，在古代就被人类直接用肉眼观测到。

-望远镜观测：1610年，伽利略使用望远镜发现了木星的四颗卫星，即木卫一、木卫二、木卫三和木卫四，这是人类首次通过望远镜发现行星的卫星。此后，惠更斯通过望远镜发现了土星的卫星泰坦（土卫六）和土星环的形状。

借助数学计算预测

海王星的发现是通过数学计算预测的典型例子。在19世纪，天文学家发现天王星的轨道存在异常，推测是受到另一颗未知行星的引力影响。勒威耶和亚当斯分别独立地通过对天王星轨道的观测数据进行计算，预测出了海王星的位置，后来伽勒根据勒威耶的计算结果成功观测到了海王星。

太空探测器探测

-飞越探测：1959年，苏联的“月球1号”飞越了月球，成为第一个飞越过太阳系内其他天体的探测器。此后，“水手2号”“水手4号”“先驱者10号”“旅行者1号”“旅行者2号”等探测器分别对金星、火星、木星、土星、天王星和海王星进行了飞越探测，在探测过程中发现了许多行星的卫星，并对它们进行了近距离观测和拍照。

-环绕探测：一些探测器进入行星的轨道进行环绕探测，能够对行星及其卫星进行更详细的观测和研究。例如，“伽利略号”探测器于1995年进入木星轨道，对木星及其卫星进行了长期的观测，发现了一些新的卫星；“卡西尼号-惠更斯号”探测器于2004年到达土星，对土星及其卫星进行了深入探测，发现了土卫二的喷泉喷发现象等。

太空探测器探测卫星的主要设备有：

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一、光学相机

-功能：用于拍摄行星及其卫星的图像，能够提供卫星的表面特征、形状、颜色等信息。可以拍摄高分辨率的照片，帮助科学家了解卫星的地貌、大气层、云层等情况。

-举例：“卡西尼号”探测器上的光学相机拍摄了大量土卫六等土星卫星的清晰照片。

二、红外探测器

-功能：探测卫星发出的红外辐射，通过分析不同区域的红外辐射强度，可以了解卫星的温度分布情况。这对于研究卫星的表面物质、地质活动以及可能存在的地下热源等非常重要。

-举例：在探测木星的卫星时，红外探测器可以帮助确定卫星表面的热点区域，暗示可能存在火山活动或地下海洋与表面的热交换。

三、磁强计

-功能：测量卫星周围的磁场强度和方向。通过对磁场的测量，可以推断卫星内部是否存在金属核心、磁场的产生机制以及卫星与行星磁场的相互作用等。

-举例：在探测火星的卫星火卫一和火卫二时，磁强计可以帮助研究它们与火星磁场的关系。

四、等离子体探测器

-功能：检测卫星周围的等离子体环境，包括太阳风与卫星大气相互作用产生的等离子体以及卫星自身可能存在的电离层等。了解卫星的等离子体环境对于研究卫星的大气层、磁场与太阳风的相互作用等具有重要意义。

-举例：在探测土星的卫星土卫二时，等离子体探测器发现了从其表面喷射出的含有水和其他物质的羽流，暗示了地下海洋的存在。

五、雷达

-功能：向卫星发射雷达波并接收反射回来的信号，从而探测卫星的表面地形和地下结构。雷达可以穿透云层和大气层，对于那些被浓厚大气层覆盖或表面特征不明显的卫星特别有用。

-举例：在探测金星时，由于金星被浓厚的云层覆盖，雷达成为了解其表面地形的重要工具。同样，在探测土卫六等卫星时，雷达也可以帮助揭示其表面的地貌特征和可能存在的液态湖泊等。

六、光谱仪

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