1.太阳系——八大行星永远的家
太阳系是一个由八颗行星、一颗恒星组成的大家族。水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星这八大行星分别以不同的速度围绕家族的“族长”——太阳公转着。另外，太阳系还有一个非常“守时”的按时来串门的“远房亲戚”——哈雷彗星。在这一章中，我们将一起来探索一下太阳系这个大家族的奥秘。
在庞大的银河系中，太阳系不过是其中一个非常普通的星系。但正是这个普通星系，孕育出了我们这颗生机盎然的地球。除了地球外，太阳系中还有7颗行星，它们与地球和太阳一起构成了太阳系的基本天体系统。
说起太阳系，首先我们要了解的是太阳。作为在宇宙演化后期才诞生的一颗恒星，太阳在恒星演化历程中正处于壮年期。而且，它的亮度会与日俱增——要知道，太阳早期的亮度只是现在的75%。换句话说，太阳还有着相当长的寿命。
作为一个星系，太阳系当然不止太阳一颗天体，受其引力的作用，在它的周围还有很多天体，其中包括8颗行星，已知的165颗卫星和数以亿计的太阳系小天体。这些小天体种类繁多，大致包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃等。
除了地球之外，在我国，人们将肉眼可见的太阳系行星以五行命名，这就是水星、金星、火星、木星、土星。至于用肉眼无法看到的，直到近代才发现的两颗远日行星，人们以天空之神，海洋之神的名称来称呼它们，中文里译为天王星和海王星。在西方的天文学上，这些行星却全都以希腊和罗马神话故事中的神祇为名。
作为第一个正确认识太阳系和宇宙的科学家，伽利略用望远镜为人类打开了一扇崭新的窗户。通过观测，他不仅发现了月球的火山口，太阳表面的黑子，还发现了木星有4颗卫星环绕着。在他之后，大批天文学家走上了正确的研究道路。
追随着伽利略的发现，惠更斯发现了土星的卫星泰坦和土星环。
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。
爱德蒙·哈雷认识到在1705年出现的彗星，实际上每隔75~76年就会光临地球一次。这颗彗星也因之被称为“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·赫歇尔在金牛座发现了联星。事实上，这也是太阳系的一颗行星——天王星，同时这也是又一颗被发现的行星。
1801年，朱塞普·皮亚齐发现谷神星，它位于火星和木星轨道之间。最开始的时候，人们把它当成了一颗行星。然而，随后人们发现在这个区域内有多达数以万计的小天体。于是，谷神星被重新归类为小行星。
1846年，天王星实际的轨道运行情况与人类计算结果的误差导致许多人怀疑是不是有另一颗大行星在天王星外围对它施力。于是，埃班·勒维耶终于通过计算引领人们发现了海王星的存在。
1859年，人们发现水星轨道的近日点出现了一些用牛顿力学无法解释的微小异常，于是有人假设有一颗水内行星（即拟命名“祝融星”）存在。虽然这一微小异常最终被证明可以用爱因斯坦的广义相对论来解释，但直到现在，许多天文学家仍未放弃对“水内行星”的探寻。
从最初的肉眼观测到后来的天文望远镜扫描，从哈勃望远镜的瞭望到载人飞船对太阳系的探索。人类对太阳系的研究逐渐深入。虽然探索的手段已发生了变化，但是人们对于太阳系家园的好奇心、探索心和敬畏感，却从来没有改变过。
太阳系最“重”的天体——太阳
尽管太阳系内已知的未知的非恒星天体很多，但它们的质量都无法和太阳相比。作为太阳系光和能量的源泉，太阳是这个大家族中最庞大的天体。据测算，太阳的质量比地球大33万倍，甚至比太阳系所有非恒星天体的总质量还要大得多——它占到太阳系总质量的99.8％，是整个太阳系的质量中心。正是依靠着其占绝对优势的质量所产生了强大的引力，太阳将太阳系里的所有天体牢牢控制在其周围，使它们井然有序地围绕自己旋转。
2.地球——蔚蓝的生命摇篮
作为我们人类，乃至地球上所有生物的母亲，蔚蓝色的地球一直在稳健地围绕着太阳运转。这是一颗神奇的星球：大气层是她的外衣，江河湖海是她的血液，森林和草地调节着她的呼吸，高山峻岭挑起了她的脊梁……我们无比热爱地球。正是因为这个原因，我们需要对她有更加深入的了解：地球位于太阳系的什么位置？地球未来的发展又会是什么样子？……你的很多疑问在本节都可以找到答案。
如果你的手中有一个太阳系模型，你会清楚地看到地球是太阳系从内到外的第三颗行星。地球形成的时间在行星中并不算久远，44~46亿岁的年龄在人类看来却无比漫长。地球幸运地拥有一颗天然卫星，这就是围绕着地球以近30天为一周期旋转的月球。当然，作为太阳的行星，以近24小时的周期自转的地球也要以一年的时间为周期绕太阳公转。由此，地球上出现了白天和黑夜，出现了一年的春夏秋冬。通过一组数据，你也许会对地球有个大致的了解：地球的体积约为10832亿立方千米；质量约为600000亿亿吨；地球表面积约为5.1亿平方千米，其中海洋面积3.61亿平方千米。正是因为海洋占去了地球大部分的表面区域，因此人从太空中看地球，会发现地球是一颗蓝色的星球。
自打工业时代起，人们慢慢意识到地球母亲的能源并不是无穷无尽的——如果有一天，人类发现自己已经没有能源可用那该如何是好？于是地球的未来问题成为了科学家们研究的重点。
作为太阳系的一分子，地球的未来与太阳密切相关，由于越来越多的氦在太阳的核心稳步累积，太阳所散发出来的光亮将缓慢地增加。11亿年后，太阳的光度将增加10%，之后的35亿年又将进一步增加40%啊。太阳投射到地球上的光和热的逐步增加将会给地球带来可怕的影响——据气候模型推算，在这种情况下，地球的海洋将可能被完全蒸发。而没有了海洋的调节，地球表面的温度会急剧增加。这种环境会进一步加剧二氧化碳循环的速度，使它在大气中的浓度升到植物死亡的水平。没有了植物的调节，地球大气层中的氧气将迅速流失，随之而来的是所有的动物将在数百万年内全部灭绝……
如果太阳不逐渐变亮，地球是不是就能够逃过一劫？也不是！因为即使太阳是永恒和稳定的，但由于地球内部温度持续的冷却，也会造成海洋和大气层的巨大损失。10亿年后，地球表面的水将完全消失，随之全球的平均气温将飙升到70℃，那时，人类所赖以生存的环境条件，可想而知，也早就消失了。
对于人类个体而言，地球是庞大的；对于人类整体来说，地球又是狭窄的。可不管怎么说，地球都只有一个——无论它多么的伟大，多么的宽容，它的能力终究有限。所以，爱护它就是爱护我们的家园，就是爱护我们自己，就是爱护地球上所有的生命。
蔚蓝海洋
地球名为“地球”，但实际上占据地球表面最多的却是海洋，所以许多人认为它更应该叫“水球”。海洋是一片约占地球表面面积70.9%的盐水水域，分布于地表的巨大盆地中。经过科学计算，现在地球上的海洋面积约为362，000，000平方公里。这样大的“一个水池”，其储水量自然也不容小视——海洋中含有13.5亿多万立方千米的水，约占地球上总水量的97.5%。按照人类习惯，地球的海洋被分为数个大洋和面积较小的海。其中4个主要的大洋为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋（科学界有些科学家认为应该加上第五大洋——南极海，即南极洲附近的海域）。它们之间大部分以陆地和海底地形线为界。
3.月球——亿万年朝夕相处的地球卫星
“春江潮水连海平，海上明月共潮生”一首张若虚的《春江花月夜》，为我们描绘出了一幅优美绝伦的“海上明月图”。作为地球最亲密的伙伴，美丽而神秘的月亮自古以来就一直引发着人们的无限遐想和好奇。月球究竟是什么样子？它是如何产生的？月球与地球有着什么样的紧密关系呢？
从天体形成的年代来看，月球并不是一个“小家伙”。虽然它的真实年龄有待确定，但是天文学家普遍认为它的年龄应在46亿年左右。从内部结构来看，月球有壳、幔、核等分层结构，其中最外层的月壳平均厚度约为60~65公里。月壳下面是千公里厚的月幔——它占据月球的大部分体积。月幔下面是月核，这个温度高达千度的部分，很可能是处在熔融状态下的。
虽然月球是地球的卫星，但它的体积却并不小。据测量，月球直径约3476公里，是地球的1/4；质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/80左右；体积为地球的1/49。在观测月球时，因为上面有阴暗和明亮的区域的划分，所以早期的天文学家都认为发暗的地区有海水覆盖，因此就把它们称为了“海”。当然，现在我们知道月球上的这些黑暗部分并不是我们通常意义上的“海”，但是因为传统缘故，我们还是一直沿用着这个称呼！
随着科学的不断进步，我们对月球的了解越来越多，可相应的，有关月球的谜团也越来越多。比如，月球是如何起源的就是人们争论最多的焦点之一。
对于月球的起源，人们大致提出了3种理论。为了弄清楚这些理论的正确性，人类特意进行了“阿波罗登月计划”，并取得了一定成果。下面就让我们分析讨论一下这3种说法。
第一种说法认为，月球是和地球一起于46亿年以前，从一团宇宙尘埃中生成的；第二种则认为，月球原本是地球的一分子，是因为某种原因而从太平洋地区漂移出去的；第三种看法则认为，月亮是偶然闯入地球引力场，最后被俘获而锁定在目前的轨道上的。3种理论各有千秋，但也都各有致命缺点。也许正如罗宾·布列特博士所说的那样：“解释月球不存在，要比解释月球存在更容易些。”
除了月球的起源，天文学家们还对月球的真实年龄怀有疑问。阿波罗登月计划成功后，人们惊讶地发现，从月球带回的99％岩石标本中，其年龄要比地球上的年龄最大的岩石更加年长。例如，阿姆斯特朗在寂静海降落后拣起的第一块岩石的年龄就有36亿岁，而其他一些岩石的年龄则分别为43亿岁、46亿岁和45亿岁。这是令人何等惊讶的结论啊！要知道，它们几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大。而相比之下，地球上发现的最古老的岩石也仅仅有37亿岁。1973年，在世界月球研讨会上还测定了一块年龄为53亿岁的月球岩石，这几乎在天文学界引起了轩然大波。更令人无法解释的是，这些古老的岩石还都采自于科学家认为的月球上最年轻的区域。据此，有些科学家提出，月球实际上在地球形成之前很久很久就已经形成了。但对于它的真实年龄，现在天文学家仍然无法给出一个准确数据！
自阿波罗登月计划以后，许多国家也纷纷开始研究载人火箭和载人飞船，对月球展开了研究，甚至还有人提出了移民月球的想法。近几年来，随着水在月球表面被发现，这个“科学幻想”再次进入了人们的视野。随着时间的流逝，人们对月球的兴趣非但没有减弱，由于种种未知的不断出现，人们对它的兴趣反而越来越浓了。月球，作为离我们最近的天体，必将为人类的宇航事业做出更大的贡献。
中秋赏月
中秋赏月的风俗来源于祭月，在千百年的文明演变中，它逐渐由严肃的祭祀变成了轻松的欢娱项目。我们现在所遵从的中秋赏月习俗大约开始于魏晋时期，唐代时，中秋赏月这一习俗渐渐流行开来。这也是我们见到许多唐人咏月诗句的原因。宋朝以后，以赏月活动为中心的中秋节正式形成。不过与唐人不同，宋人赏月更多的是感物伤怀。现在，这个古老的节日已经成了我们合家团圆的美好时刻！
4.金星——戴着面纱的地球近邻
在太阳系这个庞大的天体系统中，八大行星之一的金星是离我们最近的，人们仅凭肉眼就能够在天宇中看到它的身影。
黎明时分，早起的人们会在东方地平线上看到一颗特别明亮的“晨星”向我们问好，人们称它为“启明星”；黄昏时分，西方的余晖中有时会出现一颗非常明亮的“昏星”与我们道别，人们称它为“长庚星”。其实，这“两”颗星星是同一个天体——金星。
作为太阳系八大行星的第二颗行星，金星距离太阳约0.72天文单位，轨道在水星与地球之间。与地球相比，由于离太阳比较近，所以在金星上看太阳，太阳的大小比地球上看到的大1.5倍。
金星的自转非常奇怪，它的自转方向与地球以及其他太阳系行星的自转方向完全相反，不仅如此，它的自转速度还非常慢，这就使得金星的一天相当漫长——大约等于地球的230天。之所以有这样奇怪的现象发生，可能是因为很久以前金星与其他小行星相撞过的结果，但这一猜想并未得到证实。
金星除了自转有些不同寻常以外，它还有一个很特殊的现象：金星的自转周期和轨道是同步的。换而言之，就是当我们与金星距离最近时，它总是以固定的一个面来面对地球。对于这种特殊现象，有些天文学家认为是潮汐锁定作用的结果。也就是说，当地球与金星靠得足够近时，潮汐力就会影响金星自转。但是，这不过是没有真凭实据的一种假设罢了！也许这种奇特现象仅仅是一种巧合也说不定。
从地球看去，除太阳和月亮之外，金星是我们能见到的最亮的行星，亮度越大比著名的天狼星（除太阳外全天最亮的恒星）还要亮上14倍。因为它所散发出的耀眼光芒，古希腊人将之称为“阿佛洛狄忒”（Aphrodite）——即爱与美的女神，罗马人则将之称为维纳斯（Venus）——美神。
太阳系中大部分行星都有自己的卫星，但金星恰恰不在此列——它没有卫星。没有卫星的金星其实并不孤单，在很多人眼里它就是地球的姐妹星。之所以这样说，是因为从结构上看，金星和地球非常相似。金星半径6073公里，只比地球半径小300公里，体积是地球的0.88倍，质量为地球的4/5。不过，这种相似也只是结构上的相似而已，因为两颗星球的环境有天壤之别：金星的表面温度很高（金星表面温度高达465摄氏度至485摄氏度），液态水在这里根本不能存在，再加上极高的大气压力（约为地球的90倍）和严重缺氧（金星大气中二氧化碳的浓度达到了97％以上，同时还有一层厚达二三十公里的由浓硫酸组成的浓云）等限制，金星就成了一颗没有生命的死寂星球。
虽然人们认识金星很早，但对它的了解却不多。因为金星有着浓密的大气和云层，从地球上看去它总是被一层神秘的面纱笼罩着，让人看不清它的真面貌。
面对茫茫宇宙，科学家和天文爱好者们始终保持着超高的兴趣。为了探索宇宙的奥秘，有人甚至耗尽一生。对于神秘的金星，人们的探索也绝对不会停止。
金星表面
金星上没有海洋，但不代表没有高山。金星表面的大平原上有两个主要的大陆状高地：北边的叫伊师塔地（ishtarterra），拥有金星上最高的山脉——麦克斯韦山脉（大约比喜马拉雅山高出两千米），它是根据詹姆斯·克拉克·麦克斯韦命名的。在金星的南半球，是更大的阿佛洛狄忒高地（Aphroditeterra）。据测量，它的面积与南美洲相当。
5.水星——众星信使
地球充满了水，那么水星上是不是也有许多水呢？看到“水星”的名字，也许许多人都会有这个疑问。事实上，水星作为太阳系八大行星中最接近太阳的一颗，无时无刻不在接受着太阳的炙烤。在强大的光热照耀下，水星上的平均温度要远远高过地球，像地球上这样有大量液态水存在就更是不可能的了。那么，水星的表面温度到底有多高？这个名不副实的星球上的环境究竟如何？
在太阳系的八大行星中，水星是最接近太阳的一个。也正因如此，它的公转周期相当短，88个地球日它就会绕太阳一周；其运行平均速度为每秒47.89千米，是太阳系中“跑”得最快的行星。因此，西方人叫它墨丘利（墨丘利在罗马神话中是专为众神传递信息的使者）。
由于水星距离太阳太近，所以太阳在水星上看上去要比在地球上大2.5倍，阳光也比地球赤道的阳光强六倍。在强烈太阳光的直射下，水星朝向太阳的一面，最高温度可以达到400℃以上。这样高的温度甚至可以将锡和铅融化，更何况100℃就会蒸发的水呢？但是，在水星的另一面，因为缺乏阳光照射，温度非常低，甚至能达到-173℃。由此可见，水星是绝不会有水的了！
水星的轨道是一个很大的椭圆。在近日点，它距太阳仅4600万千米，但在远日点却有7000万千米。19世纪，天文学家们通过望远镜对水星的轨道进行了非常仔细的观测，始终无法运用牛顿力学对这种“扁”得过分的椭圆轨道作出适当的解释。最令人惊奇的是，水星的运行轨道并不是一成不变，而是在缓慢改变着：实际观察到的值与理论值之间总是每千年相差七分之一度。这个问题成了困扰天文学家们数十年之久的难题。
水星“任性”而为的原因何在？有人认为在靠近水星的轨道上存在着另一颗行星，它会因为引力原因对水星产生影响。但这一点并不好予以证明。后来，随着爱因斯坦的广义相对论的提出，这一问题戏剧性地迎刃而解了。我们知道，水星受太阳引力场作用而绕其公转，而太阳引力场极大，据广义相对论观点，质量产生引力场，引力场又可看成质量，产生小引力场，使水星公转轨道不断发生偏离。无疑，这是对水星轨迹改变的最好解释！
就像太阳系其他行星一样，水星也同样有着不止一个的未解之谜。因为水星太靠近太阳，所以仅凭现代的哈勃望远镜无法对它进行充分的观测。虽然随着科技的发展，人类通过发射的探测器于1973年和1974年三次造访水星，但是它们也仅仅完成了对水星表面的45％的勘测任务。因此有关它的研究还是任重而道远。
水星上的命名
与月球一样，水星的表面存在着各种各样的环形山脉，所以也就有了对这些环形山脉进行命名的“任务”。令人惊奇的是，水星表面的环形山都是以文艺家的名字来冠名的——这与以往以科学家名字冠名的传统很不相符。之所以会这样，是因为月面环形山大都用科学家的名字命名的，水星要与之有所区别！这些为人类发展做出突出贡献的名人，将永远与日月同辉。
6.火星——太阳系中的红色战神
对天文知识有所了解的同学都知道，现在科学家们对火星上是否有生命存在一直争议不断。之所以会这样，是因为火星是八大行星中与地球环境最为接近的一颗。那么，火星上到底有没有水？有没有生命存在？科技在进步，人类对火星的探索也从未停止。一切都在拭目以待！
对于火星上是否存在生命甚至是火星人，人们已经争论了许多年。但不管是执什么观点，人们都没有足够的证据来证明自己观点的正确性。
作为太阳系八大行星中离太阳的距离为第四的行星，火星的轨道在地球与小行星群之间，距离太阳约1.52天文单位，体积仅为地球的1/6，重量为地球的1/10。在中国的古代，火星被称为“荧惑”，因为它看上去荧荧如火，位置、亮度时常变动；而在西方，它被称为“玛尔斯”，其意义为战神，因此火星常常表示战争与杀戮，在占卜中也表示欲望和目标等。
和地球一样，火星上面地形分外复杂：高山、平原和峡谷层出不穷。但由于重力较小，所以火星地貌的尺寸与地球相比差异巨大，而且其南北半球的地形有着强烈的对比。
在火星的北半球，被熔岩填平的低原占据主角；而南半球则是充满陨石坑的高地的天下——这两种地形之间被明显的斜坡分隔。除此以外，数量繁多的火山、峡谷、沙丘分布各地。火星山脉众多，其中以林帕斯山为最。据观测，这座雄伟的山峰高达27公里，要知道，这可比地球上最高峰珠穆朗玛峰足足高了3倍。而且这条山脉占地极广，绵延600公里的庞大身躯占据了约为台湾1.5倍的地表面积。火星上不仅山高，峡谷也深。据观测，的水手峡谷长超过4000公里，占火星周长的五分之一。即使是从太空望去，这道“大裂痕”也是非常显著的地貌。当然，现在我们所看到的还仅仅是最大最显眼的地貌。相信随着科学的不断进步，各种新型卫星拍摄工具的逐渐增加，以后一定能发现更多耐人寻味的地形景观。
火星自转轴倾斜明显，因此其四季变化非常明显。不过，火星的一季远远长过地球——约为地球一季的两倍。虽然火星没有像地球那样受海洋影响而形成复杂的气候，但其特殊之处仍然非常引人注目：火星的日照射量在一年当中变化很大。此外，由于季节交替，火星上的二氧化碳和水汽会升华和凝结，并在两极之间迁移，驱动大气环流；火星易发生沙尘暴，这些猛烈的尘暴会将沙尘粒子卷入高空。沙尘粒子吸收日光与再辐射会使高层大气增温，但遮天蔽日的沙尘却又会使地表降温……
火星的恶劣环境很明显不适合人类的生存。但如果硬要比较，恐怕太阳系的八大行星里，它是除地球外最有可能有生命存在的星球。据观测，火星南北极有以干冰和水冰组成的极冠，这就为人类生存提供了水源。与此同时，火星的表面环境是最接近地球的，再加上火星的四季变化、与地球相近的自转速度、相对适宜的表面温度等等，这些都给人们带来了无穷的希望。
2000年，人们通过探测器在火星南极洲发现了一些类似微体化石的结构。于是，有人就以此为证据认为火星生命有可能存在；但也有一些人持反对意见，他们认为这只是自然生成的矿物晶体。但直到现在，争论的双方仍然没有得到更进一步的证据驳倒对方。
火星，究竟有没有生命存在？出于对搜寻宇宙生命的渴望，人们对火星投入了越来越多的关注。
地球上的生命进化
地球上的生物进化是一个极为残酷而又漫长的过程。深究起来，它所经历的时间之长甚至可以同太阳的演化过程一争高下。通过对地球化石研究，人们发现，早在35亿年前，地球上就已经有了一种发育相对高级的单细胞生物存在。科学家将之称为蓝—绿藻类。根据恒星演化理论以及对地球上古老岩石和陨星物质的分析，我们知道，太阳和地球的形成仅仅比这种生物的出现早10亿~15亿年。
7.土星——太阳系的最美行星
相信许多同学都对鲁迅先生的小说《故乡》很熟悉，在这篇小说中，少年闰土的形象给人留下了深刻印象。闰土的名字中之所以有一个“土”字，是因为家里的长辈认为他“五行缺土”；五行是指金木水火土，在太阳系八大行星中，有5颗行星就是以此而命名的。通过观察，人们发现，土星无疑是太阳系众行星中最美的一颗。
土星很美丽，也很特别。与地球等行星不同，土星的主要组成部分是气体，再加上它始终在高速地旋转，所以从外观看上去它更像是一颗扁平的行星。在天文望远镜里，土星就好像是一顶漂亮的遮阳帽飘行在茫茫宇宙中。那淡黄色的橘子形状的星体四周飘拂着炫目的彩云——它怎么能不算是太阳系中最美丽的行星呢？
土星作为太阳系第二大行星，直径足足有119300公里。与自己的邻居木星相似，它的表面也有由液态氢和液态氦组成的海洋；但与木星不同的是，由于土星上风暴横行，沿东西方向狂奔的飓风风速可超过每小时1600公里，所以就产生了含有大量结晶氨的很厚的云层。
土星卫星众多，目前已知的有18颗经正式确认和命名的卫星和12颗有待最终确认的卫星。令人惊讶的是，这还不是土星卫星的全部。近几年来，哈勃太空望远镜又先后观测到4个可能也是土星卫星的小天体。
土星卫星众多，其形成机制也有明显差异。比如，土卫六有一个可以观测到的大气层，而其他卫星则没有；土星大部分卫星的自转周期与公转周期相等，但土卫九和土卫十三完全例外，它们的公转轨道非常混乱无序。
土星的卫星系统基本上是很有秩序的，除了土卫九和土卫十三，土星其他卫星都沿着一个接近正圆的与土星赤道平行的平面运行。这些卫星大多由30%~40%的岩石和60%~70%的冰构成。当然也有例外，比如像土卫一几乎全部由冰构成。距望远镜观测，土卫一表面有一个直径，130公里的巨大陨坑。
土卫二的外观与土卫一非常相似，但它却比土卫一更光滑明亮一些。所以有些科学家推测它可能有一个液态的核。
土卫八也是一个另类：它向着土星的一面几乎和煤烟一样黑，另一面则明亮异常。为什么会这样？到现在也没有谁能够给出一个确切的答案。总之，形态各异的土星卫星每一个都有着很高的研究价值。
前面说过，土星大部分组成物质都是气体，但在它的内部却是一个由岩石构成的核心。核心的外面是厚达5000公里的冰层和8000公里的液态氢组成的壳层。
土星表面温度很低，甚至可以达到-140℃。在公转方面，土星的运转速度不高，一直以平均每秒9.64公里的速度斜着身子绕太阳公转，轨道半径约为14亿公里。路途遥远，速度缓慢，所以土星绕太阳一周就需要29.5个地球年。虽然公转很慢，但是土星的自转却很快。据观测，它的自转周期是10小时14分钟。
与其他行星相比，人们对土星的了解并不多，而且时间也很靠后。380多年前，意大利科学家伽利略在用望远镜观测土星时，惊奇地发现土星的两侧有好像人耳朵一样的东西。而直到1659年，荷兰科学家惠更斯在经过更精细的观测之后才最终确定，土星的这两个像耳朵一样的东西，实际上是一个连在一起的、环绕土星的扁平圆环。此后又经过多年观测，人们才渐渐知道这个圆环其实是由无数个小天体组成。从那时起，土星就凭借这个优美、独特的圆环和其绚丽的色彩成为太阳系中最美丽的行星了。
宇宙中生命存在的条件
行星是生命存在的载体。可是有行星不等于有生命，更不等于有高等生命。要想产生智慧种族，就需要满足一系列客观条件！而这一系列条件形成的关键，就在于行星到母恒星的距离必须恰到好处。到目前为止，受认识水平所限，我们只能讨论同地球类似环境条件下产生的生命形式，这就特别要假定必须有液态水存在。
太阳系有八大行星，但有条件孕育生物的行星只有地球。作为类地行星，金星和火星位于这种条件的边缘，但已探明在它们的表面都没有生物存在。至于土星，就更没有形成生命的可能了！
8.天王星——惨遭“错认”的行星
天王星是一颗远日行星，在太阳系八大行星中，它距离太阳由近及远的次序是第7颗。在西方，很晚才被发现的天王星被命名为“乌剌诺斯”（他是第一位统治整个宇宙的费尽心机将混沌的宇宙规划得和谐有序的天神，是农神克洛诺斯的父亲，宙斯的祖父）。
天王星的光度与金木水火土5颗传统行星一样，其亮度可以通过肉眼见到。只是，它相对较为黯淡，所以一直未被古代的观测者所注意。直到威廉·赫歇耳爵士在1781年3月13日宣布他的发现，人们才注意到这颗不起眼的行星的存在。不过，这也让它赢得了一个桂冠——第一颗在近代被发现的行星。
虽然我们介绍得比较简单，但回顾历史，天王星的发现还是一个非常曲折的过程。至少它是经过了几代人不断努力和严谨地调查研究后才被证明存在的。1690年，约翰·佛兰斯蒂德第一次在星表中将他编为金牛座34，并且至少对它进行了6次观测。随后法国天文学家也在1750至1769年至少观测到了它12次，这其中还包括一次连续四夜的观测。
1781年3月13日，威廉·赫歇尔在他位于索美塞特巴恩镇新国王街19号自宅的庭院中也观测到了这颗行星，但遗憾的是，他却在1781年4月26日最早的报告中将之称为彗星。翻开他的记录本，我们可以看到这样的文字：“在与金牛座成90°的位置……有一个星云样的星，也许它是一颗彗星”。在3月17日，他又做了这样的记录：“我想我找到了一颗彗星或者是星云状的星。但是我根据它的位置变化认为，它更可能是一颗彗星”。最终，当他将发现提交给英国皇家学会时，虽然他也含蓄地认为它可能是行星，但最后的结论仍然确定在了彗星层面。
就在赫歇尔继续强化他的天王星“彗星论”时，许多天文学家对这个结论产生了怀疑。比如，德国天文学家约翰·波得在描述赫歇尔的发现时说到：“这个在土星轨道之外的圆形轨道上移动的天体，更像是一个行星而不是彗星。”
事实证明，赫歇尔的判断发生了偏差。新发现的天体是一颗行星的结论也很快被大众所接受了。1783年，法国科学家拉普拉斯进一步证实赫歇尔发现的是一颗行星，而非彗星。与此同时，赫歇尔本人也向皇家天文学会承认了这个事实：“经由欧洲众多杰出的天文学家观测证实，我很荣幸地在1781年3月指认出的这颗新星是太阳系内主要的行星之一。”
威廉·赫歇尔发现天王星的功绩给他带了荣誉——因为这个发现，他成为了皇家天文学家，被英国皇家学会授予柯普莱勋章，并且得以移居至温莎王室，拥有了每年200英镑的年薪。
天王星被承认是行星后，人们对它的兴趣与日俱增。经观测得知，天王星是一个蓝绿色的圆球，表面具有发白的蓝绿色光彩和与赤道不平行的条纹；天王星赤道半径约为25900公里，体积是地球的65倍，质量则约为地球的14.63倍；天王星也有自己的大气，其主要成分是氢、氦和甲烷。
和土星一样，天王星也有着美丽的光环，但与土星相比，天王星的环系比较复杂：它的光环由20条细环共同组成，而且每条环颜色均各不相同。远远望去，色彩斑斓，美丽异常。
天王星的自转轴
天王星的自转轴在太阳系八大行星里可以说是最特殊的：它躺在轨道平面上，倾斜的角度竟然高达98°。这使得天王星的季节变化与其他的行星完全不同。如果做一个比较，其他行星的自转轴相对于太阳系的轨道平面都是朝上的，可唯独天王星的转动则像倾倒而被碾压过去的球。这种现象造成的结果是，天王星拥有了这样的独特运行姿势：它的一个极点会持续指向太阳，而另一个极点则持续背向太阳。
9.海王星——神秘的淡蓝色星球
海王星是介于天王星与冥王星之间的，拥有大暗斑的类木行星。在冥王星被从九大行星中除名后，它成为了已知的太阳系中离太阳最远的远日行星，其质量大约是地球的17倍。透过天文望远镜，我们所能见到的海王星是一个泛着荧荧淡蓝色光芒的星体，所以天文学家们沿用惯例用罗马神话中的海神“波塞冬”的名字来称呼它。这也就是中文里把它译为“海王星”的原因。
海王星的发现时间晚于天王星。1846年9月23日，因为它对天王星轨道的摄动作用，时为英国剑桥大学学生的亚当斯将之计算了出来。紧接着，德国天文学家J·G·伽勒按亚当斯计算的位置在茫茫宇宙中找到了这颗蓝色的星球。一直到现在，亚当斯和伽勒的这一完美合作也仍然被看成是行星运动理论精确性的一个典范。
发现海王星的过程看似简单，但对它的观测却极为困难！由于海王星距离我们过于遥远，并且光度暗淡，所以即使是用大型望远镜看清其表面细节也非常困难，因而对它的研究只能通过各种“蹊径”来进行。
1928年，天文学家们通过观测谱线的多普勒位移测出海王星的自转周期为15.8±1小时。与地球相比，海王星的自转是非常快的，这也使得它的扁率达到了1/50（其赤道半径比极半径约长500千米）。此后，1968年4月7日，人们又借海王星掩恒星的机会，观测得出它的赤道直径为50950千米这个数值。
海王星大气中含有丰富的氢和氦，但令人称奇的是，虽然它距离太阳非常遥远，但其大气温度却约为-205℃——这个值高于从太阳辐射算得的期望值。换句话说，要么海王星大气下层存在温室效应，要么它有内在的热源。
海王星也有卫星。1846年，天文学家W·拉塞尔发现了逆行的海卫一，据计算，现在这颗卫星正逐步接近海王星，如果不出所料，它将会在遥远的将来碎裂成为海王星的环。1949年，人们又发现了海卫二。到现在为止，人们已经先后发现了大约8颗海王星卫星的存在。
与地球类似，海王星也有四季。不过，它的四季中冬季、夏季温差很小，不像我们的地球家园这么显著。由于海王星离太阳太远，太阳光照射到海王星表面以后就变得非常微弱了！据估计，海王星表面每单位面积受到的日光辐射只有地球上的1/900。这个数值仅仅相当于一个离你不到一米远的百瓦灯泡所发光线的强度。毫无疑问，这种强度的光所能够给海王星送去的热量也非常有限。
海王波塞冬
对于海王星的命名依据波塞冬，许多同学是不是也很感兴趣？在古希腊神话中，波塞冬是克洛诺斯与瑞亚之子，宙斯之兄，是地位仅次于宙斯的十二主神之一。在与提坦神（泰坦）的提坦之战结束之后，波塞冬依靠功绩成为了伟大而威严的海王，被授命掌管环绕大陆的所有水域。相传他有呼风之术，并且拥有能够掀起或是平息大海狂暴的三叉戟。
10.哈雷彗星——定时拜访太阳系的客人
夏日的夜晚，站在院子里仰望辽阔的星空，有时你会发现一颗拖着尾巴的“扫帚星”从天际划过。在这些“流星”里，有一颗会遵循一定的周期定时造访地球——这就是被古人视为“灾星”的哈雷彗星。
哈雷彗星的名字得自于它的发现者：哈雷。说起哈雷彗星的发现，还是一个很有戏剧性的过程。
爱德蒙·哈雷，1656年出生于英国的哈格斯顿。1673年，17岁的哈雷进入牛津大学女王学院学习数学，从那时起，他就慢慢迷上了遥远的太空。1676年，20岁的哈雷毅然放弃了即将到手的学位证书，搭乘东印度公司的航船历经三个月的颠簸，到达了位于南大西洋的圣赫勒纳岛。在那里，他建立了人类第一个南天观测站，并连续进行了一年多的天文观测。
哈雷是世界上第一个提出“彗星是天体”的天文学家。当时的天文学家普遍认为，彗星是漂泊于恒星之间的“怪物”，由于无法预测它的行踪，人们对它的兴趣都不大，可是年轻的哈雷却对彗星情有独钟。1682年8月，一颗用肉眼可见的亮彗星出现在了夜空。这颗后面拖着一条清晰可见的弯弯尾巴的彗星引起了当时几乎所有天文学家们的关注。年仅26岁的哈雷自然更是兴奋无比。为了详细记录彗星的有关数据，他仔细观测，记录了这枚彗星的位置和它在星空中的逐日变化情况。可是经过观察他惊讶地发现，这颗彗星并非初次光临地球的新客，而是相识多年的老朋友。
1695年，时任皇家学会书记官的哈雷开始正式研究彗星。他从1337年到1698年的彗星记录中挑选了24颗彗星，并详细计算了它们的轨道。在计算中他惊讶地发现，在1531年、1607年、1682年出现的这3颗彗星轨道几乎完全一样。虽然三者之间在经过近日点的时刻上面略有误差，但这完全可以用木星或土星的引力摄动来加以解释——这3颗彗星是不是同一颗彗星的3次回归？一个念头闪现在了哈雷头脑之中，但哈雷并没有匆忙地下结论，而是继续寻找相关资料进行求证。往前追溯，从1456年、1378年、1301年、1245年，一直到1066年，历史上都有这颗大彗星的记录……哈雷完全肯定了自己的想法。于是他马上以极大的兴趣，全身心地投入到对这颗彗星的观测和研究中去。
既然这颗彗星的运行有规律可循，那么是不是可以事先进行预测呢？在经过大量推理、计算之后，哈雷大胆地预言，1682年出现的那颗彗星，每隔76年就会回归太阳系一次，也就是说它将于1758年底或1759年初再次回归。遗憾的是，睿智的哈雷于1742年去世，没有亲眼见证这一预言的正确性。在他去世十多年后，1758年底，这颗第一个被预报回归的彗星终于准时出现在了太阳附近。这个创造于半个世纪以前的预言，终于得到了证实。人们为了纪念哈雷的功绩，特意把这颗彗星命名为“哈雷彗星”。
《春秋》中的彗星记录
彗星的英文名字Comet是由希腊文演变而来，其意思是“尾巴”或“毛发”，此外也有‘长发星’的含义。在中文里，“彗”字则是“扫帚”的意思。这是根据彗星的形象命名的。在《天文略论》中有这样的描述：“彗星为怪异之星，有首有尾，俗象其形而名之曰扫把星。”据《春秋》记载，公元前613年“有星孛入于北斗”，这是现在世界上公认的首次关于哈雷彗星的确切记录，时间上比欧洲早600多年。
11.范爱伦带——地球的另一把保护伞
对地球了解颇深的读者都知道，地球有一把无形的保护伞，那就是臭氧层。正是因为它的存在，地球表面所接收的紫外线照射程度才会被控制在生命可承受范围内。但是，可能大家不知道，除了臭氧层外，地球还有另外一把保护伞——范爱伦带。那么，这个范爱伦带究竟是指什么呢？
在科幻小说中，纵横宇宙的太空旅客们常常会面临各种各样的威胁：横冲直撞的小行星、凶恶的外星生物和外星人战舰等。不过在现实中，太空给人类带来的最恐怖的威胁是小到肉眼根本看不到的高速基本粒子——宇宙射线。在茫茫宇宙中，这些遍布空间的宇宙射线会给航天员带来足以致癌的超额辐射量。在地球上生活的人类之所以没有这个危险，就与范爱伦带的存在密切相关。
范爱伦带实际上指的是地球大气层外的两个辐射带，即距地球2000~5000公里处的质子带，以及与13000~19000公里处的电子带，因此它也被称为“范爱伦辐射带”。这顶神奇的保护伞是在1958年由美国第一枚绕地卫星发现的。范爱伦带中拥有大量辐射粒子，其主要来源是被地球磁场俘获的太阳风粒子。这些被关进“牢笼”的带电粒子在范爱伦带两转折点间来回运动。每当太阳磁暴发生时，地球磁层就会随之受扰动变形，这一变形会促使被局限在范爱伦带中的高能带电粒子大量外泄，并随磁力线从地球的南北极地区进入大气层，从而激发空气分子产生美丽的极光。
范爱伦带的名字得自于它的发现者——美国物理学家范爱伦。
1914年9月7日，范爱伦出生于美国艾奥瓦州芒特普莱曾特的一个律师家庭。1935年，他从故乡艾奥瓦的美以美学院毕业，获得学士学位。此后他又进入艾奥瓦州立大学，于1939年获得博士学位。第二次世界大战期间，范爱伦为美军服务并成功研制了无线电引信。这不仅使他在美国军方获得了崇高的地位，而且是他在第二次世界大战以后得以接触并主持美国空间探测研究的主要原因。
此后，范爱伦又参加了美国有关人造卫星的研究并在其中占据了重要地位。1958年1月31日，搭载了大量范爱伦研制设备的美国第一颗人造卫星——“探险者1号”升空。当时这颗人造卫星主要用来改进天气预报，并且在不断地研究中发现了一个辐射带。这条高能辐射带在赤道附近呈环状包围着地球，同时向极区弯曲并且不断发生位置变化。这就是现在所说的“范爱伦辐射带”。
范爱伦的无线电引信
无线电引信是一种固定在爆炸性武器上的装置，其工作原理是：无线电引信发射无线电波，电波碰到目标物后被反射回来，无线电引信以此测算与目标物之间的距离。当炮弹与目标的距离接近到一定程度时，无线电引信就通过电流刺激引爆炮弹中的炸药。无线电引信的作用是使炮弹不一定要与目标直接相撞就可以爆炸。因此它使高射炮等武器的威力倍增。
12.柯伊伯带——太阳系的遥远边界
仰望辽阔的星空，人们常常忍不住发出这样的疑问：宇宙究竟有多大？太阳系有多大？虽然对于前者我们还没有确切的答案，但是，对于后者我们已经有了基本的定论。在下面这一节中，我们就来了解一下太阳系的遥远边界——柯伊伯带。
从距离上来说，柯伊伯带大致处于距离太阳40~50天文单位的低倾角的轨道上。在过去很长一段时间里，人们一直认为那里空无一物，是太阳系的尽头。但随着认识的逐步提高，人们惊讶地发现，事实上这里热闹无比：在这片空间里，密布着直径从数公里到上千公里不等的冰封物体——这是原始太阳星云的残留物。这些残留物的发现者是荷兰裔美籍天文学家柯伊伯，柯伊伯带因此而得名。
柯伊伯带的天体虽然密集，但仍然能够被标识区分。从1992年人们找到第一个柯伊伯带天体开始，至今已经有大约千个柯伊伯带天体被人们所发现。就连前面我们提到的冥王星，许多天文学家都认为它也应该属于柯伊伯带小行星的行列；而冥王星的卫星“查龙”则应被视作其伴星，同样归入柯伊伯带。
柯伊伯带是如何形成的这还不得而知，但它是短期彗星的发源地的说法却已经被人们所接受了。
1950年，像哈雷一样对彗星深感兴趣的荷兰天文学家奥尔特作了关于彗星轨道的统计。研究结果表明，轨道半径为3万~10万天文单位的彗星数目很多。那么，那里是不是有一个大致球层状的彗星储库呢？非常巧合的是，早在1932年欧匹克就已经提出过类似的看法。于是，人们综合两人的推测，将这个想象中的彗星储库称为“奥尔特云”或“奥尔特—欧匹克云”。“奥尔特云”绕太阳公转的周期长达几百万年，其中蕴含着上万亿至十万亿颗彗星。当然，这些离我们十分遥远的彗星绝大多数是无法直接观测的，只有它们在恒星的引力摄动下或它们之间相互碰撞，导致有的彗星的轨道发生重大变化，并沿扁长轨道进入内太阳系时，才能作为“新”彗星被我们观测发现。
在“奥尔特云”理论提出一年以后的1951年，柯伊伯在研究彗星性质与彗星的形成时认为，在太阳系原始星云很冷的外部区里的挥发物会凝聚为冰体——彗星。当外行星在冰体群中长大时，外行星的引力弥散作用将驱动一些彗星进入奥尔特云。可问题是，在冥王星之外并没有行星形成——于是他提出冥王星之外有个彗星带——这就是柯伊伯带。
柯伊伯带离我们太过遥远。虽然日新月异的科学技术让我们对它的了解与日俱增，但它还是以无穷的奥妙，吸引着人们对它不断地探索。
彗星发源地的争论
1964年，天文学家惠普尔经过仔细研究后提出，冥外彗星带会引起外行星及彗星引力摄动。根据计算，如果此带在距太阳40天文单位处，那么它所蕴含的彗星总质量应该约为地球质量的80%；若在50天文单位处，其总质量应该约为地球的1.3倍。在此理论基础上，1988年天文学家邓肯终于进一步证明，柯伊伯带才是短周期彗星的主要发源地，而不是以往认识的奥尔特云。
