内行星

天文学

nèi xíng xīng

内行星是水星、金星、地球和火星,这四颗体积较小、由岩石构成的类地行星,是距离太阳最近的行星。

Visualization

Definition

内行星是距离太阳最近的四颗行星:水星、金星、地球和火星,它们都是由岩石和金属构成的小型世界,拥有可以站立的固体表面,也被称为类地行星。它们都拥有岩质地壳和富含金属的核心,密度较高,卫星很少甚至没有,也没有光环;它们的轨道位于 $0.4$ 到 $1.5$ AU之间,处在小行星带以内,公转周期从水星的 $88$ 天到火星的 $687$ 天不等。它们都是在原行星盘的雪线以内形成的,那里温度太高,水和其他冰物质无法凝结,因此它们由硅酸盐和金属吸积而成,密度介于 $3.9$ 到 $5.5\ \text{g/cm}^3$ 之间,内部经过分异,形成了铁镍核心。它们稀薄的大气都是次生大气,是原始气体逃逸之后,由火山活动和撞击释放出来的;由于质量较小,氢这类较轻的气体很容易从这些行星上逃逸。

Example

火星是一颗内行星,毅力号这样的火星车能够在它布满岩石和尘土的表面上行驶,而这在木星这样的气态行星上是完全不可能的。金星在大小上几乎是地球的孪生兄弟,但它浓厚的二氧化碳大气把热量牢牢锁住,使表面温度维持在约 $465^\circ\text{C}$;而更靠近太阳的水星,因为几乎没有大气,夜间反而会变得更冷。地球的平均密度为 $5.51\ \text{g/cm}^3$,木星只有 $1.33\ \text{g/cm}^3$;地球的逃逸速度为 $11.2\ \text{km/s}$,火星只有 $5.0\ \text{km/s}$,这也是火星失去了大部分早期大气的原因之一。

Key Insight

与外行星相比,内行星彼此靠得很近:这四颗行星全都位于 $1.6$ AU以内,而海王星却远在 $30$ AU处。地球有一颗卫星,火星有两颗很小的卫星,水星和金星则一颗也没有,这与每颗巨行星身边都有数十颗卫星形成了鲜明对比。金星、地球和火星起初拥有相似的原料,最终却分别变成了失控的温室世界、温和的水世界和冰冻的荒漠:距太阳的远近,以及能否留住大气,决定了它们各自的命运。