初中科學/21.2 我們的太陽系
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你有想過關於天空中的太陽、月亮與星星的事嗎？在《科學》第一冊中，我們已經初步了解了太陽、月亮與地球，以及它們之間的關係。在這個單元里，我們要繼續把目光投向無邊無際的星空，認識浩瀚無垠的宇宙，了解地球在宇宙中的位置以及宇宙對地球的影響。
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這節課你將學到： |
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地球是一顆普通的行星，它繞著太陽晝夜不息地運轉著。那麼，你知道還有其他行星繞著太陽旋轉嗎？太陽、繞太陽旋轉的行星、繞行星旋轉的衛星，還有數以億計的其他天體構成了一個天體系統——太陽系（Solar System）。太陽是太陽系的中心天體，其他天體都是在太陽的引力作用下繞太陽旋轉。
我們所在的天體系統——太陽系
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太陽系由太陽（唯一的恆星）、八大行星及其衛星、矮行星、若干太陽系小天體（彗星、小行星等）構成，是一個天體系統。
太陽是太陽系的中心天體，其質量占了整個太陽系的99%以上，太陽以其強大的引力使得太陽系中的天體繞其旋轉。另一方面，太陽通過其強大的太陽輻射，影響整個太陽系。但是，在宇宙中，太陽僅僅是一顆非常普通的恆星。
繞著太陽旋轉的八大行星分別是：水星（Mercury）、金星（Venus）、地球、火星（Mars）、木星（Jupiter）、土星（Saturn）、天王星（Uranus）、海王星（Neptune）。這八大行星可以分為兩類：水星、金星、地球和火星屬於類地行星（terrestrial planet），主要特徵是有著岩石的表面、體積比較小、衛星比較少；木星、土星、天王星和海王星屬於類木行星（jovian planet），主要特徵是沒有固態的表面（大部分由氣體組成）、體積巨大、衛星多。
目前太陽系中有5顆矮行星（dwarf planet），矮行星是介於上面提到的八大行星和太陽系小天體之間的繞太陽旋轉的天體。它們分別是冥王星（Pluto）、穀神星（Ceres）、鬩神星、鳥神星和妊神星。其中冥王星曾經被認為是一顆大行星，當時人們認為環繞太陽旋轉的是九大行星，後來在2006年8月24日於布拉格舉行的第26屆國際天文聯合會中通過第五號決議，將冥王星劃為矮行星。
此外太陽系中還有眾多的太陽系小天體。如小行星（asteroid）和彗星（comet）。它們也繞著太陽旋轉。
此外還有繞著行星等天體旋轉的衛星。如月球就是地球的一顆衛星。太陽系中最大的衛星是木星的衛星木衛三，其次是土星的衛星土衛六又叫泰坦（Titan）。
太陽系是怎麼形成的呢？太陽系形成於46億年前的一片原始星雲。它發生旋轉與收縮，大多的質量集中在中心，形成了太陽，其餘部分攤平並形成了一個原行星盤，繼而形成了行星、衛星、隕星和其他小型的太陽系天體系統。
這被稱為星雲假說的廣泛接受模型，最早是由18世紀的瑞典科學家伊曼紐·斯威登堡（ Emanuel Swedenborg）、德國哲學家伊曼努爾·康德（Immanuel Kant）和法國天文學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）提出。其隨後的發展與天文學、物理學、地質學和行星學等多種科學領域相互交織。自1950年代太空時代降臨，以及1990年代太陽系外行星的發現，此模型在解釋新發現的過程中受到挑戰又被進一步完善化。
對天空的思索
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我們現在所看到的太陽系模型是多麼的和諧與簡單。但是，人們為了探索太陽系的模型，卻付出了艱辛的努力。
很多年以前，人們認為，地球是居中不動的，日月等天體繞著地球不停旋轉，從而造成太陽東升西落等的情景。基於這一種觀點，古希臘哲學家亞里斯多德（Aristotle）提出了「地心說（geocentric model）」。這種說法後來被托勒密（Ptolemy）完善。其大致是這樣的：地球居於宇宙正中，日月行星都分別沿著一個叫「本輪」的小圓軌道旋轉，而這個「本輪」又分別沿著一個叫「均輪」的大圓軌道上繞著地球旋轉。這之外就是綴滿恆星的恆星天。
地心說能夠初步解釋地球上所觀測到的天文現象，因此得到了大多數人的肯定。後來這一學說更被加上了神學意味：因為神在宇宙中心安置地球這個人類住的特別天體。地球是宇宙中心的同時，也是全部的天體的主人。全部的天體是地球的，以跟著主人的形式運動。於是在中世紀的歐洲，羅馬天主教會奉地心說為真理。
可隨著觀測水平的不斷增強，實際觀測結論和地心說的差距越來越大。人們只好再往本輪上加本輪，最後甚至連天文學家都說不清一顆行星有多少本輪。這時有些人開始反對地心說，他們認為宇宙應當是簡單和諧的。於是，1543年，波蘭天文學家尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）出版了《天體運行論》。在書中他提出了另一種嶄新的學說——「日心說（Heliocentrism）」。這種學說認為，太陽才是宇宙中心，而地球只是和金、木、水、火、土等類似的行星，繞著太陽轉動，而月球是地球衛星，繞地球轉動。地球上的晝夜與四季變化其實是地球自轉公轉的結果。堅實的大地是運動的這一點在古代是令人非常難以接受的，而另一方面托勒密的地心說體系能與當時的觀測數據相當吻合，因此即使在《天體運行論》出版以後的半個多世紀裡，日心說仍然很少受到的關注，支持者更是非常稀少。
喬爾丹諾•布魯諾（Giordano Bruno）是義大利文藝復興時期的科學家。他勇敢地捍衛和發展了哥白尼的太陽中心說，並發展了它（指出宇宙無限、太陽不是宇宙中心而只是太陽系中心等），把它傳遍歐洲。1592年，布魯諾在威尼斯被捕入獄，在被囚禁的八年中，布魯諾始終堅持自己的學說，最後被宗教裁判所判為「異端」綁在火刑柱上，於1600年燒死在羅馬百花廣場。
1609年，義大利科學家伽利略聽聞且自己製作了天文望遠鏡，並以此發現了一些可以支持日心說的新的天文現象後，日心說才開始引起人們的關注。這些天文現象主要是指：木星的衛星的發現直接說明了地球不是宇宙的唯一中心，金星滿盈的發現也暴露了托勒密體系的錯誤。
直到德國天文學家約翰內斯·克卜勒（Johannes Kepler）提出「克卜勒三定律」，以橢圓軌道取代圓形軌道修正了日心說之後，日心說才和實際觀測結果趨於吻合。日心說在與地心說的競爭中才取得了真正的勝利。