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20世纪太阳系的研究
研究太阳
太阳系一直是天文学研究的主要对象，20世纪太阳系天文学研究有了突飞猛进的发展。1957年太空时代到来以前，人类用传统的天文学方法，对太阳、行星、彗星等天体做了精细的研究，获得了大量天体化学组成和物理状态的知识，1957年人类进入太空时代以后，各种各样的人造天体遨游太阳系，对月球、九大行星极其卫星、彗星等天体做直接探测，1969年人类登上月球进行实地考察，人类开创了运用研究地球的方法研究行星的新纪元，人类也用各种航天器从空间对太阳进行各种考察，观测手段和研究方法的变革，带来了天文学发展史上的深刻变革。
为了专门研究太阳，1905年美国在加利福尼亚的威尔逊山修建了一所很大的天文台，后来逐渐发展成为美国最大、最著名的天文台。第一任台长海尔与他的同事们对太阳黑子做了详细的研究，发现太阳黑子也有南北极，而且磁极方向还发生周期性变化，继而研究太阳的普遍磁场，指出这种磁场比黑子磁场要弱得多，并测得其两极的强度是50高斯。同时在20世纪初期科学家们对太阳耀斑做了观察，证明了太阳耀斑是一种很普遍的太阳现象，其来势凶猛，能量浩大，在短暂的一二十分钟内就能够释放出巨额能量，而且辐射种类繁多，它包括可见光、紫外、红外、X射线、Y射线和射电辐射，还有冲击波、高能粒子流，乃至宇宙射线，这些现象顷刻间从耀斑区域倾泻而出，十分壮观。由于耀斑的发生对地球有直接的巨大影响，所以对其研究已经成为当代太阳物理的重大课题之一。
研究行星
20世纪上半叶，天文学家用天体物理学的方法研究行星和它们的卫星，获得了丰富的行星和卫星的物理信息和化学组成的知识。
通过对月球物理研究，得出月球表面覆盖着一层类似火山灰的尘埃，月面暴露在太阳光下几天后，温度可达100度。人们对火星的研究更为关注，对火星的颜色做了详细研究，发现火星上“海洋”的颜色随季节的变化而不同，认为这是火星上的植物随季节变化而造成的枯荣现象。经过反复观测，断定火星大气中氧和水蒸气的含量不会超过地球上相应面积含量的几千分之一，这表明火星上存在高级形式生命的可能性极小，并且测得火星的大气压最多只有65毫米水银柱，后来又发现火星大气中有微量的二氧化碳，确认火星的极冠是由冰组成的。通过对地球的近邻——金星的观测表明，金星具有浓密的大气，并有变幻莫测的气象现象，天文学家们测得金星表面向着太阳一面的平均温度高达+66度，赤道地区可达+95度。当然现在我们知道金星表面温度还要高得多。20世纪初通过给木星和土星拍照，发现它们各区域的颜色也表现出重大差别，木星的大气主要成分氢和氦，土星的光环上可能覆盖着温度很低的冰晶。人们还发现了冥王星、木星的几颗卫星。
对月球的空间探测
1957年人类进入太空时代以后，对太阳系的研究发生了根本的变化，对月球进行多学科的研究。1961年美国“阿波罗”计划开始，先后执行“徘徊者”、“月球勘测者”、“月球轨道飞行器”三个辅助计划，1966年正式实施“阿波罗”登月计划，1972年结束。1969年7月20日“阿波罗”实现了第一次人类登月的创举。对月球进行了观测、照相、采样，还在月面上安装了各种实验仪器，发射了月球卫星。“阿波罗”飞行获得了大量关于月球的科学资料，详尽地揭示了月球表面的结构特征，月面物质的化学成分、光学和热学的物理特性，并探测了月球的重力、磁场和月震等。
前苏联的“月球号”探月计划，首次拍得月球背面照片，据此天文学家绘制了世界第一张月背图。该计划的实施，使月球有了自动科学站，由地面站操纵，在月球上自动执行考察任务。
对月球的太空探测，使人类对它的认识进入了崭新阶段，对月球的深层研究开始。
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飞越各大行星的“旅行者”号 |
对行星和卫星的空间探测
在对行星和卫星的空间探测中美国和前苏联处于主导地位，通过发射探测器使人类可以到行星附近去观测，还可以掘取土样，做化学、物理的实验分析。一系列探测活动使我们得到了大量清晰的行星极其卫星的各种照片和大量科学数据。
人们研究太空行星是从地球开始的。发射的人造天体都不同程度对地球做了多种考察，提供了大量新资料，精确测定其形状、获得监测天气图，非常清楚地知道了地球是怎样“工作”的。
人类关注的第二颗行星是火星。这颗红色的星球自古以来就对天文学家有一种诱惑力，它是我们地球的邻居。1964年美国“水手4号”拍摄了火星照片，发现了火星表面有不少像月球上那样的环形山，1971年发现火星上有巨大的火山、峡谷和宽敞的河床，还特别做了生物探测实验，结果表明火星上不存在生命。
美、苏两国的探测活动揭开了金星表面的神秘面纱，原来金星表面被一层浓密的大气包围，大气中的二氧化碳含量占97%以上，产生极为强烈的温室效应，致使其表面温度高达465~485℃，而且基本上没有地区、季节、昼夜的区别。金星表面大气层顶部存在着与其自转方向相同、速度高达320千米/秒的大环流。金星表面的大气压约为地球的90倍，而且有非常频繁的放电现象。金星表面被浓云密雾所覆盖，用普通摄影的方法无法了解其表面真实情况，美国科学家用雷达手段，对金星表面93%的地形进行勘察，绘出了精密的金星表面图，金星的表面被名为玄武岩的火成岩覆盖着。
迄今为止只有一艘探测器探测过水星，美国“水手10号”曾3次飞临水星，对水星表面60%的区域做了摄影考察，得到大量水星情报。水星的表面很像月球，有大大小小的环形山，其表面大气一直非常稀薄，昼夜温差十分悬殊。“水手10号”还发现水星有磁场，与地球磁场相似，是偶极场。
木星和土星是各种媒体和人们关注最多的话题，是行星探测器光顾最多的两颗行星，发回了大量照片，获得重大发现，包括木星环、极光、木卫一的火山爆发和关于5颗木卫的精彩照片，证实了木星的磁层、磁场、辐射带和极光。
令人诧异的是，木星的磁场方向与地球的磁场方向相反，而且距木星1400至700万千米的广大空间均为木星的磁场，比地球磁层大得多，证实木星上有极光。木星上有浓密的大气，大气中有一系列与赤道平行的明暗交替分布的云带，云带结构复杂。在彩云密布的木星表面，尤其引人引人注目的是大红斑，它位于木星赤道以南，呈卵形，色泽异常鲜艳，从此有了连续的观测记录。从观测记录上人们发现有些年代大红斑色彩鲜艳，有些年代显得暗淡，有时只能隐约可见其轮廓。还发现大红斑原来是朝逆时针方向猛烈转动的大气旋，现在科学家们认为，大红斑是耸立于高空、嵌在层内的强劲旋风，可能含有磷化物。对木卫星也做了考察。土星以它那无与伦比的美丽光环而著称，早在空间探测以前，人们就知道土星环分为5层，后来又发现有7层，它们是由成千上万小环组合而成的，看起来像一张巨大的唱片，又像螺旋转动的波浪。由于土星中心有流动的金属氢，所以土星有磁场。在土星的大气照片上看出，土星上还具有太阳系中最强劲的风暴，云层运动速度高达480千米/秒。确认土星是太阳系中卫星最多的行星。
通过观测天王星掩星天象，发现了天王星环，测量了天王星大气温度轮廓，压力随温度变化，发现天王星具有与木星类似的磁层和辐射带，探测出天王星本体半径的1/2是大气，1/4是海洋，最中心的1/4是岩石。
空间站的建设
空间站是人类在太空进行各项科学研究活动的重要场所。1971年，前苏联发射了第一座空间站“礼炮”1号，1986年8月，最后一座“礼炮”7号停止载人飞行。1973年5月14日，美国发射了空间站“天空实验室”，1974年天空实验室封闭停用，并于1979年坠毁。
1986年2月20日，前苏联发射了“和平”号空间站。它全长超过13米，重21吨，设计寿命10年，由工作舱、过渡舱、非密封舱三个部分组成，有6个对接口，可与各类飞船、航天飞机对接，并与之组成一个庞大的轨道联合体。自“和平”号上天以来，宇航员们在它上面进行了大量的科学研究。还创造了太空长时间飞行的新纪录。“和平”号超期服役多年后于2001年3月19日坠入太平洋。1983年，欧洲空间局发射了“空间实验室”，它是一座随航天飞机一同飞行的空间站。
国际空间站是建造中的新一代空间站。它由美国和俄罗斯牵头，联合欧洲空间局11个成员国和日本、加拿大、巴西等16国共同建造运行。空间站从1994年开始分多个步骤建设安装，至2006年全部建成。建成后空间站将长110米，宽88米，质量超过400吨，将是有史以来规模最庞大、设施最先进的人造天体。可供6至7名宇航员同时在轨工作。
（来源：中国科普网）
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