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  • 地球之外的冰雪世界――行星冰冻圈研究综述

    分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》

    摘要: 文章介绍了太阳系和太阳系外行星冰冻圈。太阳系各行星和卫星的表面温度差异很大,它们的冰冻圈发育各不相同。水星和月球的两极陨石坑的永久阴影区中可能有水冰存在。金星太热,表面既没有液态水,也不可能有水冰存在。火星两极存在永久性冰帽,包括水冰和干冰(固态CO2)。在太阳系雪线之外,存在很多冰卫星和富含水的矮行星,它们的主要是由水冰组成的;在极低的温度下,水冰甚至比地球上的岩石还要坚硬,并成为这些星体的壳层。除了水冰,其他易挥发组分如CO2、CH4、N2、CO等在极低温度下都会凝固为冰,形成不同于水冰的冰冻圈。因此,行星冰冻圈具有与地球冰冻圈迥然不同的丰富多样性。对行星冰冻圈的研究有助于我们扩大视野,更深入地理解地球冰冻圈,也将有助于我们理解太阳系的形成、地球水分的来源、地球深时古气候环境和生命演化,以及开展未来的系外生命探测。

  • 小天体探测与研究进展

    分类: 天文学 提交时间: 2025-04-02 合作期刊: 《天文学进展》

    摘要: 外太阳系小天体主要包括半人马小行星和越海王星天体,它们蕴藏着丰富的甲烷、水冰 以及氨等物质,代表太阳系最原始的天体。研究这些小天体的性质,不仅有助于理解太阳系的起源和演化历史,还能揭示其与地球中水和生命的联系。目前深空探测已进入了蓬勃发展的新时代,“新视野号”将继续飞往柯伊伯带访问这些遥远的天体,中国也正在论证太阳系边际探测任务。该文从探测历史、反照率和尺寸分布、轨道分布、色指数、光谱性质等方面介绍了外太阳系 小天体的探测与研究进展;重点介绍了其可见光、近红外和中红外的光谱特征,并探讨了未来研究趋势,为中国外太阳系及冰卫星探测任务提供支持。

  • 基于 EEMD 的太阳绕质心运动和太阳活动 Hallstatt 周期分析

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2021-03-03 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 基于行星会合指数运动学方程,推演出太阳质心到太阳系质心距离变化的计算公式,并利 用该公式重建太阳质心相对于太阳系质心的距离变化时间序列,作为太阳轨道运动的替代性指 标,使用聚合经验模态分解(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法分析 0~25.0 ka BP 太阳质心到太阳系质心的距离与Δ14C 时间序列。结果显示:两者均存在蕴含~2300 a 周期(Hall⁃ statt cycle)的 IMF 分量;互相关分析证实两者蕴含的 Hallstatt 周期分量间具有相关性,0~13.9 ka BP 与 13.9~25.0 ka BP 年代相关系数分别可达 0.52、0.44,并且太阳质心到太阳系质心距离的变化超前 于太阳活动指标Δ14C 的变化。表明太阳质心远离太阳系质心时,大气 14C 含量增加,对应于太阳活 动较弱的时期;太阳质心靠近太阳系质心时,大气 14C 含量减小,对应于太阳活动较强的时期。这一 认识对于进一步探究太阳活动 Hallstatt 周期的成因机制提供了新的依据和思路。

  • 小行星 (2572) Annschnell 测光数据分 析——相接双小行星模型参数测定

    分类: 天文学 提交时间: 2025-04-02 合作期刊: 《天文学进展》

    摘要: 太阳系小行星的密度/质量是理解其起源和演化历史的重要参数。小行星密度的测量一 直都是具有挑战性的工作,双小行星系统正好提供了测量小天体密度的机会。相接双小行星是 一种同步双小行星,其轨道半长轴等于两个小行星(假设为椭球形)的最大半长轴之和。在云 南-香港宽视场巡天观测数据中发现,小行星 (2572) Annschnell 的光变曲线展现出典型的相接 双小行星光度特征。为此,构建了一套相接双小行星光变曲线反演程序,通过计算得到 (2572) Annschnell 的两个天体的密度(约为 3.15 g/cm3),结果与 CV 或 CK 陨石的密度接近,证实 该小行星系统应是 C 族小行星成员。从归一化转动角速度 (Ω = 0.34) 和无量纲系统角动量 (H = 0.48) 推断,该相接双小行星可能由单个小行星经转动裂变形成。

  • 外行星探测研究进展

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》

    摘要: 太阳系外行星作为研究恒星演化重要的天体和探索生命起源的基础,多年来一直是天文学前沿研究的热点之一,目前已发展出近 10 种系外行星的探测方法。随着天文观测设备探测精度越来越高,自 1992 年至今,已发现 4 000 余颗系外行星。近几年天基天文观测手段日趋成熟,探测系外行星的精度与效率得到了极大提高,并带动着更多地基系外行星探测项目开展。继目前最成功的太阳系外行星探测卫星开普勒 (Kepler) 之后,2018 年 4 月 TESS 卫星成功发射,全球各地大量天文学家和地基光学望远镜设备纷纷加入太阳系外行星后随测光和光谱观测中,系外行星探测研究迎来了黄金时代。介绍了目前系外行星的探测方法和代表性探测项目,综述了类地行星、气态巨行星的探测研究现状和演化理论,并对未来 5 10 年内系外行星探测研究的发展趋势进行了展望。

  • 图像数据自动化处理与光变曲线抽取程序

    分类: 天文学 提交时间: 2024-10-10 合作期刊: 《天文学进展》

    摘要: 对变星、太阳系外行星等瞬变源的巡天监测产生了大量的图像数据。快速处理这些数据, 生成光变曲线,探测瞬变源对时域天文学的发展非常重要。以中国科学院国家天文台兴隆观测站 拥有的一批米级光学望远镜为适用对象,开发了一套图像数据自动化处理与光变曲线抽取程序 PPCLP,它能够批处理原始图像并输出归一化较差测光光变曲线。程序拥有模块化、通用化、 易使用化的特点,适用于多种操作系统,且使用了改进的较差测光方法,能获得较高的较差测光 精度。除适用于赤道式望远镜外,也可用于处理由地平式望远镜获得的未经像场改正的数据。文 章首先详细介绍了程序的架构、特点、使用方法;然后以变星 V670 And 的数据为例,展示了程 序的处理结果;最后讨论了其局限性与后续发展方向。

  • 空间科学突破的前瞻和中国的贡献

    分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》

    摘要: 空间科学是依托航天器平台研究宏观和微观世界的前沿交叉学科,自 20 世纪 60 年代以来在基础科学前沿催生了诸多诺贝尔奖级的重大发现和原创科学成果,突破了人类对自然世界的认知边界,不断拓展人类知识图谱。进入 21 世纪,在新一轮科技革命孕育爆发之际,空间科学也进入了革命性突破的新时代。文章回顾了近10年来国际空间科学重大进展,结合世界空间科学前沿发展态势及主要航天国家和地区空间科学任务的未来规划布局,对未来 10—15 年空间科学的可能突破领域进行了研判和分析,指出基于重大科学目标的系列空间科学任务,极端条件下的物理规律、中低频引力波、宇宙黑暗时代和黎明时代、太阳活动爆发机制、日地系统多圈层耦合、太阳系地外生命指征、系外行星探寻等学科前沿有望取得重大科学进展。我国正在加快建设航天强国和科技强国,空间科学领域正在奋起直追,围绕极端宇宙、时空涟漪、日地全景和宜居行星等科学主题开展前沿探索,有望在这一轮探索宇宙奥秘的世界竞技舞台上取得优异成绩,贡献中国智慧、作出中国贡献。

  • 自然惯进原理在力大统一方面的应用

    分类: 物理学 >> 基本粒子与场物理学 分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2024-12-13

    摘要: 针对引力在四大基本力大统一方面出现的广义相对论与量子力学矛盾的问题。认为广义相对论否定超距力(引力)的论据成立,即空间是一有机的物质整体,星体只是一个密度高的物质体,而空气则是密度低的物质体,星体是以转动惯量为特征由微小物体在空间自然惯动自然发展起来的,期间以其惯动的空气旋流(惯涌力矩)归并其它物体逐渐壮大,根据质能方程空间物体惯动的动能来自其自身的质量与速度。星体是由冰疑态、气疑态、岩疑态和核疑态的基本阶段递进变化的,即是一个星体质量密度逐渐增加的阶段,其实质是星体惯动的动能使其内部的物质逐渐挤压至其逐渐精华的过程。岩疑态阶段在地球浅层可从矿石中获得大量金属物质,其中含有充足电子,这微小粒子的高速运动可转换为较大的能量,这就是电磁力的效果;核疑态是在岩疑态惯动挤压形成的含有原子的核物质,在进一步的惯动挤压下产生原子核聚变发光释放最精化的能量形式,这就是强、弱相互作用力的效果。显然,因为对具有不同能量微观粒子(电子与原子)作力的统一要有许多设定条件,而要微观粒子的力将与性质完全不同的惯涌力作统一是不可能的。所以用产生效果的动能来统一四大基本力逻辑性更准确。综合起来,力是质量与自然运动的产物,四大基本力源于星体(物质体)在空间自然惯动的动能聚积的结果,力只是物质体聚能量的表征,具有从低能至高能的发展过程,用聚能论点可更好地理解力大统一自然界的力源。

  • 自然惯进原理在天体演化方面的应用

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2024-12-05

    摘要: 针对太阳系起源和演变的星云假说以及因角动量与质量分布不相匹配而否定该假说的相关问题,星云说的理论基础引力定律,而角动量分布则是依据物体运动的角动量守恒原理,前者主要涉及的是物体质量的静态过程而后者涉及的是物体的动态过程。根据广义相对论关于扭曲时空的角动量守恒论点,运用自然惯动进化原理,首先依据地、月系统的平衡方程获得行星(地球)与天然卫星(月球)平衡关系,对该方程求导后获得天然卫星被行星归并的极值距离,即月球要与地球达到平衡可以取得的极大值,该值与月球当前状态基本相符。其次用类似的方法分析恒星(太阳)与行星(八大行星)之间的关系,依据平衡方程求出木星(在太阳系行星中其质量最重、自转最快、距离适中且轨道周期与太阳完全同步)与太阳的极值距离,将八大行星当前的距离值与该极值距离按比例进行比较,从而获得各行星的极值距离,得出水星已超出被太阳(系)归并极值距离,即已处于被归并前期;冥王星正处于与太阳(系)可平衡的边缘;综合给出判定星体状态的偏心率极值。以质能方程和太阳系进化的相关特征数据,说明太阳系的各星体是以转动惯量为特征、以惯涌力平衡为约束的角动量平衡关系。以恒星辐射热能和向心惯涌旋力两个基本论据详细地解释了星系形成的能量来源和星系发展及归并的平衡原理。该方法对宇宙天体方面的探索将有极高的实用价值。

  • 外行星全区域高对比度成像设计与数值模拟

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-05-30 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 太阳系外类地行星直接成像探测极具挑战性。在可见光短波段,行星信号主要来自恒星经由行星大气的反射光,两者对比度在10-10量级,导致微弱的系外行星光被淹没。因此,有效抑制来自恒星的强光是实现类地行星探测的关键。本文提出了基于光瞳振幅调制和相位校正的技术方案,以实现全区域高对比度成像。针对上述方案,进行了数值模拟分析来说明其可行性及潜在性能。数值模拟基于点扩散函数的能量分布来评价系统的目标成像对比度,并采用随机并行梯度下降迭代算法进行优化,最终成像对比度在360度全区域内获得达到10-10量级。研究表明该方案有望用于未来空间类地行星直接成像探测。

  • 基于无量纲的轨道参数开展卫星性质统计研究

    分类: 天文学 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》

    摘要: 目前已发现了285颗围绕太阳系八大行星公转的卫星, 它们的轨道和物理性质呈现了丰富多样性. 目前为止, 几乎所有的卫星研究工作都基于单个卫星系统或者卫星群, 似乎缺少统一的研究. 提出了一个新的与行星性质无关、只与恒星半径有关的轨道参数$n$, 定义为以太阳半径为单位的轨道半长轴的自然对数. 不同行星的卫星的$n$值都存在双极分布, 绝大部分卫星在$n\gtrsim2$区间, 其次在$n\lesssim-1$区间, 位于中间区域的行星则很少. 从卫星物理参数和轨道参数与$n$的关系中发现, 分属六大行星的卫星有明显的共同特征. 首先, 轨道偏心率和轨道倾角偏大的卫星的$n$值都在3.5左右, 它们都是巨行星的不规则卫星. 其次, $n$值在$-$1和1之间的卫星绝大部分体积大、质量大、反照率高、自转速度慢. 从文献中找到11颗系外卫星候选体, 获得了它们轨道$n$值和卫星质量, 发现后者也是在$-1展开 -->