我家墙上贴的那张银河系9大行星图片，让我重新学了一遍天文学

前几天整理书架，翻出一张十年前的太阳系海报——就是那种小孩子房间里常见的“银河系9大行星图片”，纸张已经发黄，边角也卷起来了，但我盯着它看了好久，冥王星还在上面，排在最后一位，灰扑扑的一小颗，突然意识到，我对这些行星的认知，好像就一直停留在这张图的程度：知道名字、知道顺序、知道大概长什么样，至于它们各自有什么特点、为什么长得不一样、表面那些条纹和斑块到底是怎么回事,其实从来没认真了解过。

这大概就是费曼说的那种情况——我们以为自己知道，但只要多问一个“为什么”，就答不上来了，所以我决定，就拿着这张老海报当引子，重新搞搞清楚这八个行星（加上那个被除名的冥王星），它们到底是怎么回事,写下来也是整理思路的过程。

水星：被太阳烤了几十亿年的小不点

水星是离太阳最近的行星，但这不代表它最热——后面会说到，最热这个名号归金星，水星有个很极端的情况：它几乎没有大气层来保温，所以白天被太阳直射的那一面，温度能飙到430摄氏度，够融化铅了；到了晚上，热量迅速散掉，温度直接掉到零下180度，温差超过600度，这是整个太阳系里温差最大的地方。

还有一个挺反直觉的事：水星虽然离太阳最近，但它表面可能藏着水冰，1991年，科学家用雷达观测发现水星两极的环形山深处有非常亮的反射信号，后来信使号探测器确认了那就是水冰，藏在永远照不到阳光的陨石坑底部，所以别看它名字叫水星,真正的水反而以冰的形式藏在极地阴影里。

水星的样子长得跟月球很像，上面密密麻麻都是撞击坑，没有大气层的保护，任何撞过来的小天体都会直接砸到表面，几十亿年下来，整张脸坑坑洼洼，最大的那个叫卡洛里斯盆地，直径有1550公里，撞出来的冲击波甚至在水星另一面形成了一片奇怪的破碎地形，想象一下，一个天体撞到水星正面，冲击力穿过整个星球把背面给震裂了,这得多大的能量。

金星：长得像地球，但完全不像地球

从大小和结构来看，金星算得上是地球的“姐妹”——直径只比地球小一点，质量差不多，也是岩石行星，但相似之处到此为止。金星表面温度常年稳定在465度左右，比水星白天还热，而且不分昼夜、不分赤道还是两极，全星统一温度，这要归功于它那厚到变态的大气层，主要成分是二氧化碳，产生了强烈的温室效应，大气压是地球的92倍,相当于你潜到900多米深的海水里承受的压力。

金星上还下硫酸雨，但是雨滴根本落不到地面——高温让它们在半空中就蒸发掉了，云层里的风速极快，大气上层的气流四天就能绕金星一圈，而金星自己自转一圈要243个地球日，所以你在金星上会看到超现实的景象：头顶的云层疯狂旋转,脚下你却感觉不到什么风。

还有一个很多人不知道的事：金星是太阳系里唯一一个顺时针自转的行星，大多数行星都是逆时针转的（从北极上方往下看），金星反着来，科学家猜测，可能是它早期被一个巨大的天体撞过，直接把自转方向给打反了，对了，金星上的一天比一年还长——自转周期243天，公转周期225天,真正的度日如年。

地球：我们住的地方，但有一些细节容易被忽略

地球大家都熟，不过有几个数据单独拎出来看看还是挺有意思的，地球是太阳系里唯一表面有液态水稳定存在的行星——不算是巧合，更像个精妙的平衡，离太阳再近一点，水蒸发；再远一点，水冻住，刚好在这个位置上，刚好有合适的大气成分和磁场保护，液态水才能留下来，地球的自转轴倾斜了大约23.4度，才有了四季分明，月球作为卫星也大得不正常，直径差不多是地球的四分之一，这么大的卫星在整个太阳系里极其罕见,它对地球自转轴的稳定起到了关键作用。

说个冷知识：地球其实是太阳系里密度最大的天体，平均每立方厘米5.52克，比水星金星都大，因为地球内部有一个很重的铁镍核心，占地球质量的30%以上。

火星：为什么人类老想上去看看

火星那张红脸是铁锈的颜色——表面的铁矿物氧化后就成了现在这个样子，火星上的奥林匹斯山是太阳系最高的山，比珠穆朗玛峰高出两倍还多，有21公里高，底面积差不多跟法国一样大，因为它是一整座火山，加上火星重力小、地壳稳定，岩浆在一个点反复喷发堆了几十亿年,就越长越高。

水手谷也值得一提，这条峡谷长4000多公里，最深处7公里，宽度最宽超过200公里，拿地球上的科罗拉多大峡谷去比，那真是小巫见大巫，跟奥林匹斯山一样，水手谷的成因也和火星没有板块运动有关——地壳不移动，应力就集中在某些区域,最终撕出了这么一道巨大的裂口。

火星上的稀薄大气主要成分是二氧化碳，表面气压不到地球的1%，所以液态水在表面待不住，基本直接升华成水蒸气，但各种证据表明，远古时期的火星表面曾经有大量液态水流动过，河谷网络、沉积岩层、甚至古代湖泊的痕迹都还在，这也是为什么火星成为人类最想去的星球——它曾经可能适合生命存在。

木星：太阳系真正的巨无霸

木星大到什么程度呢？它的质量是太阳系其他所有行星质量总和的2.5倍，如果把木星塞进地球的轨道，它一个就能占满从地球到月球距离的很大一部分，木星表面那些横条纹不是涂上去的花纹，而是不同纬度带的大气流，浅色的叫“带”，深色的叫“纹”，它们的风速和方向各不相同，交界处产生巨大的湍流风暴，大红斑就是这些风暴里最出名的一个，已经持续了至少三百多年,大小能装下两三个地球。

木星的成分跟太阳很像——主要是氢和氦，有人管它叫“失败的恒星”，但这个说法有点夸大，木星要变成恒星，质量还得再大80倍左右才能点燃核聚变，不过它的确有很强的引力，木星在太阳系里扮演了盾牌的角色，大量本来可能飞向内太阳系的天体被它的引力场捕获或者甩走了,客观上保护了地球。

木星的磁场也非常强，是地球的2万倍，这个磁场跟太阳风相互作用，在木星两极产生壮观的极光，亮度是地球极光的上百倍，而且是持续不断的——不像我们还等时机才能看到。

土星：不止是环好看

土星环确实漂亮，那些环是由无数冰颗粒和碎石组成的，直径从几厘米到几米不等，最薄的区域只有几十米，环系统分成好几层，A环、B环、C环是主要的，中间有缝隙，最宽的那个叫卡西尼缝，2004年卡西尼号探测器抵达土星后，传回来的高分辨率图片让人看清了环里面有复杂的波浪结构和螺旋密度波,是土星卫星的引力扰动造成的。

但土星本身的看点也不比环少，它是太阳系里密度最小的行星，平均密度只有0.69克每立方厘米——比水还轻，理论上如果你找一个足够大的水池，土星能浮在上面，当然现实里没有这么大的池子，但这种对比直观地说明它的结构：一个很小的岩石核心,外面包裹着厚厚的气体和液态氢。

土卫六泰坦是太阳系唯一拥有浓厚大气层的卫星，表面的甲烷湖泊和河流系统，让科学家非常兴奋，还有一个土卫二恩克拉多斯，南极地区不断往外喷射水冰颗粒和有机分子，说明它的冰层下面有一整个液态水海洋。太阳系里最有可能存在地外生命的地方，土卫二绝对排在前列。

天王星：躺平的自转

天王星的自转轴几乎躺在公转轨道面上，倾斜了97.8度，也就是说，它是侧着身子围绕太阳旋转，这个姿势在太阳系里绝无仅有，可能的原因是早期被一个地球大小的天体猛烈撞击过，因为这种姿态，天王星的极地可以直接对着太阳，导致它一个半球连着经历42年的极昼，然后进入42年的极夜，再转回来,一年等于84个地球年。

天王星大气中甲烷含量比较高，甲烷吸收红光，反射蓝绿光，所以它整体呈现出一种偏蓝的青色调，跟木星土星比，天王星大气活动比较平静，没有特别明显的条纹或者风暴结构，不过哈勃望远镜后来还是拍到过一些暗斑和白斑,说明偶尔也有天气变化。

海王星：靠猜想发现的行星

海王星的存在是先用数学算出来的，再用望远镜找到的，这在天文学史上意义重大，1840年代，天文学家发现天王星的实际轨道跟计算出来的轨道有偏差，推测外侧可能存在另一颗大行星在影响它，1846年，德国天文学家伽勒根据法国数学家勒维耶的计算结果，在预计的位置附近找到了海王星,偏差还不到一度。

海王星是太阳系里风速最快的，风速能达到每小时2100公里以上，同样是蓝色，海王星的蓝色比天王星更浓郁深沉，原因也是大气里的甲烷，但海王星可能多了些尚未确定的成分让它颜色更深，它的大暗斑是跟木星大红斑类似的反气旋风暴系统，不过不像大红斑那么稳定持久,有些大暗斑出现几年就消散了。

冥王星：绕不过去的旧爱

说到那张“银河系9大行星图片”，绕不开冥王星，2006年国际天文学联合会重新定义“行星”之后，冥王星被降级为矮行星，争议一直很大，很多天文学家至今不服气，但不管分类上怎么叫，2015年新视野号探测器飞掠冥王星，传回的数据足够震撼——上面有高达3500米的冰山、广阔的心形氮冰平原、流动的冰川痕迹，一个直径只有地球五分之一的小天体，地质活动如此丰富,超出了所有人的预料。

所以那张旧海报上印着九颗行星，从某种意义上说也不算错，它的价值不是提供一个精确的分类方案，而是让当年那个年纪的小孩第一次知道外面的世界有多大，记得什么程度不重要,重要的是它让一个人愿意抬头看。

行星	距太阳平均距离（万公里）	表面温度范围（摄氏度）	显著特征
水星	5790	-180 ~ 430	最大温差、极地水冰
金星	10800	约465（恒定）	超强温室效应、逆向自转
地球	15000	-89 ~ 57	唯一已知存在生命
火星	22800	-140 ~ 20	太阳系最高山、远古水流遗迹
木星	77800	-145（云顶）	最大行星、持久大红斑
土星	142900	-178（云顶）	壮观环系统、平均密度小于水
天王星	287700	-224	自转轴“躺平”、呈现蓝绿色
海王星	450400	-218	风速最快、轨道受数学计算发现

写这些的时候我一直在想，科学知识本身就足够好看，不需要非得加上什么宏大的意义或者感叹，这些行星就在那里转着，各有各的极端、各有各的脾气，水星昼夜温差六百多度，金星上一天比一年长，土星密度比水还低，天王星躺着转，海王星的风吹得比地球上任何一场风暴都猛，这些事实本身就已经很有意思了，至于那张泛黄的老照片，它完成了它的任务——在某个遥远的下午，让一个小孩第一次对“世界外面是什么”起了好奇心。