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20世紀太陽系的研究
研究太陽
太陽系一直是天文學研究的主要對象，20世紀太陽系天文學研究有了突飛猛進的發展。1957年太空時代到來以前，人類用傳統的天文學方法，對太陽、行星、彗星等天體做了精細的研究，獲得了大量天體化學組成和物理狀態的知識，1957年人類進入太空時代以後，各種各樣的人造天體遨遊太陽系，對月球、九大行星極其衛星、彗星等天體做直接探測，1969年人類登上月球進行實地考察，人類開創了運用研究地球的方法研究行星的新紀元，人類也用各種航天器從空間對太陽進行各種考察，觀測手段和研究方法的變革，帶來了天文學發展史上的深刻變革。
為了專門研究太陽，1905年美國在加利福尼亞的威爾遜山修建了一所很大的天文臺，後來逐漸發展成為美國最大、最著名的天文臺。第一任臺長海爾與他的同事們對太陽黑子做了詳細的研究，發現太陽黑子也有南北極，而且磁極方向還發生週期性變化，繼而研究太陽的普遍磁場，指出這種磁場比黑子磁場要弱得多，並測得其兩極的強度是50高斯。同時在20世紀初期科學家們對太陽耀斑做了觀察，證明了太陽耀斑是一種很普遍的太陽現象，其來勢兇猛，能量浩大，在短暫的一二十分鐘內就能夠釋放出鉅額能量，而且輻射種類繁多，它包括可見光、紫外、紅外、X射線、Y射線和射電輻射，還有衝擊波、高能粒子流，乃至宇宙射線，這些現象頃刻間從耀斑區域傾瀉而出，十分壯觀。由於耀斑的發生對地球有直接的巨大影響，所以對其研究已經成為當代太陽物理的重大課題之一。
研究行星
20世紀上半葉，天文學家用天體物理學的方法研究行星和它們的衛星，獲得了豐富的行星和衛星的物理信息和化學組成的知識。
通過對月球物理研究，得出月球表面覆蓋著一層類似火山灰的塵埃，月面暴露在太陽光下幾天后，溫度可達100度。人們對火星的研究更為關注，對火星的顏色做了詳細研究，發現火星上“海洋”的顏色隨季節的變化而不同，認為這是火星上的植物隨季節變化而造成的枯榮現象。經過反復觀測，斷定火星大氣中氧和水蒸氣的含量不會超過地球上相應面積含量的幾千分之一，這表明火星上存在高級形式生命的可能性極小，並且測得火星的大氣壓最多只有65毫米水銀柱，後來又發現火星大氣中有微量的二氧化碳，確認火星的極冠是由冰組成的。通過對地球的近鄰——金星的觀測表明，金星具有濃密的大氣，並有變幻莫測的氣象現象，天文學家們測得金星表面向著太陽一面的平均溫度高達+66度，赤道地區可達+95度。當然現在我們知道金星表面溫度還要高得多。20世紀初通過給木星和土星拍照，發現它們各區域的顏色也表現出重大差別，木星的大氣主要成分氫和氦，土星的光環上可能覆蓋著溫度很低的冰晶。人們還發現了冥王星、木星的幾顆衛星。
對月球的空間探測
1957年人類進入太空時代以後，對太陽系的研究發生了根本的變化，對月球進行多學科的研究。1961年美國“阿波羅”計劃開始，先後執行“徘徊者”、“月球勘測者”、“月球軌道飛行器”三個輔助計劃，1966年正式實施“阿波羅”登月計劃，1972年結束。1969年7月20日“阿波羅”實現了第一次人類登月的創舉。對月球進行了觀測、照相、採樣，還在月面上安裝了各種實驗儀器，發射了月球衛星。“阿波羅”飛行獲得了大量關於月球的科學資料，詳盡地揭示了月球表面的結構特徵，月面物質的化學成分、光學和熱學的物理特性，並探測了月球的重力、磁場和月震等。
前蘇聯的“月球號”探月計劃，首次拍得月球背面照片，據此天文學家繪製了世界第一張月背圖。該計劃的實施，使月球有了自動科學站，由地面站操縱，在月球上自動執行考察任務。
對月球的太空探測，使人類對它的認識進入了嶄新階段，對月球的深層研究開始。
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飛越各大行星的“旅行者”號 |
對行星和衛星的空間探測
在對行星和衛星的空間探測中美國和前蘇聯處於主導地位，通過發射探測器使人類可以到行星附近去觀測，還可以掘取土樣，做化學、物理的實驗分析。一系列探測活動使我們得到了大量清晰的行星極其衛星的各種照片和大量科學數據。
人們研究太空行星是從地球開始的。發射的人造天體都不同程度對地球做了多種考察，提供了大量新資料，精確測定其形狀、獲得監測天氣圖，非常清楚地知道了地球是怎樣“工作”的。
人類關注的第二顆行星是火星。這顆紅色的星球自古以來就對天文學家有一種誘惑力，它是我們地球的鄰居。1964年美國“水手4號”拍攝了火星照片，發現了火星表面有不少像月球上那樣的環形山，1971年發現火星上有巨大的火山、峽谷和寬敞的河床，還特別做了生物探測實驗，結果表明火星上不存在生命。
美、蘇兩國的探測活動揭開了金星表面的神秘面紗，原來金星表面被一層濃密的大氣包圍，大氣中的二氧化碳含量佔97%以上，産生極為強烈的溫室效應，致使其表面溫度高達465~485℃，而且基本上沒有地區、季節、晝夜的區別。金星表面大氣層頂部存在著與其自轉方向相同、速度高達320千米/秒的大環流。金星表面的大氣壓約為地球的90倍，而且有非常頻繁的放電現象。金星表面被濃雲密霧所覆蓋，用普通攝影的方法無法了解其表面真實情況，美國科學家用雷達手段，對金星表面93%的地形進行勘察，繪出了精密的金星表面圖，金星的表面被名為玄武岩的火成岩覆蓋著。
迄今為止只有一艘探測器探測過水星，美國“水手10號”曾3次飛臨水星，對水星表面60%的區域做了攝影考察，得到大量水星情報。水星的表面很像月球，有大大小小的環形山，其表面大氣一直非常稀薄，晝夜溫差十分懸殊。“水手10號”還發現水星有磁場，與地球磁場相似，是偶極場。
木星和土星是各種媒體和人們關注最多的話題，是行星探測器光顧最多的兩顆行星，發回了大量照片，獲得重大發現，包括木星環、極光、木衛一的火山爆發和關於5顆木衛的精彩照片，證實了木星的磁層、磁場、輻射帶和極光。
令人詫異的是，木星的磁場方向與地球的磁場方向相反，而且距木星1400至700萬千米的廣大空間均為木星的磁場，比地球磁層大得多，證實木星上有極光。木星上有濃密的大氣，大氣中有一系列與赤道平行的明暗交替分佈的雲帶，雲帶結構複雜。在彩雲密布的木星表面，尤其引人引人注目的是大紅斑，它位於木星赤道以南，呈卵形，色澤異常鮮艷，從此有了連續的觀測記錄。從觀測記錄上人們發現有些年代大紅斑色彩鮮艷，有些年代顯得暗淡，有時只能隱約可見其輪廓。還發現大紅斑原來是朝逆時針方向猛烈轉動的大氣旋，現在科學家們認為，大紅斑是聳立於高空、嵌在層內的強勁旋風，可能含有磷化物。對木衛星也做了考察。土星以它那無與倫比的美麗光環而著稱，早在空間探測以前，人們就知道土星環分為5層，後來又發現有7層，它們是由成千上萬小環組合而成的，看起來像一張巨大的唱片，又像螺旋轉動的波浪。由於土星中心有流動的金屬氫，所以土星有磁場。在土星的大氣照片上看出，土星上還具有太陽系中最強勁的風暴，雲層運動速度高達480千米/秒。確認土星是太陽系中衛星最多的行星。
通過觀測天王星掩星天象，發現了天王星環，測量了天王星大氣溫度輪廓，壓力隨溫度變化，發現天王星具有與木星類似的磁層和輻射帶，探測出天王星本體半徑的1/2是大氣，1/4是海洋，最中心的1/4是岩石。
空間站的建設
空間站是人類在太空進行各項科學研究活動的重要場所。1971年，前蘇聯發射了第一座空間站“禮炮”1號，1986年8月，最後一座“禮炮”7號停止載人飛行。1973年5月14日，美國發射了空間站“天空實驗室”，1974年天空實驗室封閉停用，並於1979年墜毀。
1986年2月20日，前蘇聯發射了“和平”號空間站。它全長超過13米，重21噸，設計壽命10年，由工作艙、過渡艙、非密封艙三個部分組成，有6個對接口，可與各類飛船、航天飛機對接，並與之組成一個龐大的軌道聯合體。自“和平”號上天以來，宇航員們在它上面進行了大量的科學研究。還創造了太空長時間飛行的新紀錄。“和平”號超期服役多年後於2001年3月19日墜入太平洋。1983年，歐洲空間局發射了“空間實驗室”，它是一座隨航天飛機一同飛行的空間站。
國際空間站是建造中的新一代空間站。它由美國和俄羅斯&&，聯合歐洲空間局11個成員國和日本、加拿大、巴西等16國共同建造運行。空間站從1994年開始分多個步驟建設安裝，至2006年全部建成。建成後空間站將長110米，寬88米，質量超過400噸，將是有史以來規模最龐大、設施最先進的人造天體。可供6至7名宇航員同時在軌工作。
（來源：中國科普網）
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