天体系统
宇宙间的天体都在运动着，运动着的天体因互相吸引（万有引力）和互相绕转（向心力），从而形成天体系统。
万有引力和天体的永恒运动维系着它们之间的关系，组成了多层次的天体系统。天体系统有不同的级别，按从低到高的级别，依次为行星系统（如地月系），恒星系统（如太阳系），星系系统（银河系和河外星系）和总星系（可观测宇宙）。
行星系统
由行星以及在其引力作用下围绕它运转的天体构成的天体系统。
我们熟知的行星系统是地月系。地月系中，地球是中心天体，月球是地球唯一的天然卫星，因此一般把地月系的运动描述为月球围绕地球运动。然而，地月系的实际运动，是地球与月球对于它们的公共质心的绕转运动。
那公共质心是什么？它实际存在吗？ 视频来源：b站大偉悟理
有同步自转现象的行星系统中，两者（行星和卫星）互相有一面永远朝向对方。如下图所示
月球的自转周期和绕地球运动的公转周期相同，都大约是27天，是同步自转卫星。所以人们在地球上无论怎么观察月球，都只能看到月球的背面。
恒星系统
由恒星以及在其引力作用下围绕它运转的天体构成的天体系统。
我们熟知的恒星系统是太阳系。太阳系是由太阳以及在其引力作用下围绕它运转的天体构成的天体系统。
它包括太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星体以及行星际物质。
由于认知有限，我们目前还没有给太阳系定义一个明确的边界线，所以太阳系直径并没有一个确切的数值。
一般假定太阳系直径约为1光年(光年，指光在宇宙真空中沿直线经过一年时间的距离，长度单位，一般被用于衡量天体之间的距离)
按照离太阳的距离从近到远，八大行星依次是水星（☿）、金星（♀）、地球（⊕）、火星（♂）、木星（♃）、土星（♄）、天王星（♅）、海王星（♆或⛢ ）
其顺序可简记为“水金地，火烧木成土，天海”
八大行星在各自椭圆轨道上逆时针围绕太阳公转，且公转方向具有同向性，均为逆时针自西向东转；公转轨道具有共面性，均在同一平面上运动（但共面只是大致在一个平面，各轨道都有倾角，没有完全平行的轨道）；公转轨道为近似圆形的椭圆轨道，具有近圆性。
若以海王星作为太阳系边界，则太阳系直径为60个天文单位，即约90亿千米，约为一光年。太阳系内99%的质量都集中于太阳，余下的天体中，质量最大的是木星。
太阳系的行星运动遵守万有引力定律和开普勒行星运动三大定律。
万有引力定律
万有引力定律即任意两个质点都相互吸引，这个引力的大小与两质点的质量的乘积成正比，与两质点的距离的平方成反比。即下式:
�=��1�2�2
F为引力大小，m1、m2分别为两质点的质量，r为两质点间的距离，G为引力常量，且G=6.67×10−11N⋅m2/kg2
假设行星绕中心天体（恒星）做匀速圆周运动，设半径为 R，中心天体质量为M,行星质量为m由万有引力提供所需的向心力，联立匀速圆周运动公式可得：
由上式解得圆周运动的速度为：
可见行星运转半径越大，运转速度越小，运转周期越长。
开普勒行星运动三大定律即
- 第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。椭圆的偏心率e（它决定椭圆的形状。比值越小，椭圆越接近圆）由下式求得：
- 第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。详细来讲就是行星的向径（太阳中心和行星中心的连线）单位时间内扫过的面积相等，即行星绕日做不等速运动，近日点附近速度快，远日点附近速度慢（行星运转半径越大，运转速度越小）
- 第三定律：所有行星的轨道半长轴（a）的三次方跟它的公转周期（T）的二次方之比都等于一个常数（k）。
八大行星可分为三类：
- 类地行星：离太阳较近的水星、金星、地球和火星，它们的物理性质与地球接近，有固体表面，质量小、体积小、密度大、中心有铁核，金素元素比例高。
- 巨行星：木星和土星，质量大、密度小、主要由氢氦氖等气体元素组成。
- 远日行星：离太阳远的行星，有天王星、海王星和冥王星，质量和密度介于上述两者之间，主要由氮、碳、氧及其氢化物组成
为什么只有地球上存在生命？
地球是太阳系八大行星之一，无论是从自身体积、质量还是从公转方式来看，特征都与水星、金星、火星差不太多（八大行星在各自椭圆轨道上逆时针围绕太阳公转，且公转方向具有同向性，均为逆时针自西向东转；公转轨道具有共面性，均在同一平面上运动（但共面只是大致在一个平面，各轨道都有倾角，没有完全平行的轨道）；公转轨道为近似圆形的椭圆轨道，具有近圆性），地球只是一颗普通的行星。
但它又是一颗特殊的行星，因为它是八大行星中甚至可能是全宇宙中，唯一存在高级智慧生命的地球。说明与其他行星相比，它其实是处于得天独厚的优越地位。
结合上图可以看出：
地球与其他行星相比的自身优势：
①地球距太阳远近适中，平均温度约为15℃，是高级生物适宜的温度范围。
②地球本身质量、体积适中，密度较大，决定它的引力适中，足以吸引较多的大气和水，使之不易散失，又不过分浓重，不至于引起过分的温室效应，也不会导致地表气压过高或过低。这些基础条件使地球表面在其进化过程中，渐渐形成氧气和液态水，供生物呼吸及为生命活动提供载体。这既给动植物提供了生命活动的基础，又不至于束缚动物的运动和植物的生长。
③深厚的大气层可削弱到达地表的宇宙辐射，也可保护地面缓冲流星的撞击，还可对地表温度起到保温作用，同时大气层中含有臭氧层，又进一步保护了生物不受紫外线伤害。
④地球的自转周期和公转周期适当，不短也不长，使昼夜更替和季节变化（气温日较差和年较差）不至于变化得过于剧烈，适宜生物调整作息，繁衍生息。
注：
由上表可以看到金星自转周期为243天，简直“度日如年”！
地球所处的宇宙环境优势：
⑤地球距恒星（太阳）远近适中，且距小行星带（介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域）远，陨石袭扰少。
⑥地球和其他行星各行其道，互不干扰，具备安全的运行轨道。
⑦太阳正处于壮年期，光照状态稳定。
上述条件构成了生物和人类的适宜的地理环境，为繁衍创造了良好条件。
- 说出下图中各字母所代表的行星；小行星带位于____和____之间。（填写行星名称）、
2. 地球在太阳系中是一颗普通的行星，它的普通性表现在它与其他七颗行星在绕日公转时具有同向性、▁▁、近圆性。按照太阳系八颗行星的结构特征，木星属于▁▁行星，天王星属于远日行星。
3. 火星暂时未发现有生命存在，其主要原因可能是（）
A.火星无法获得太阳稳定的光照
B.火星附近天体运动杂乱，时常与火星发生碰撞
C.火星自转和公转周期太长，温度日变化和年变化过大
D.大气层稀薄，水汽太少
4. 2023年1月17日美国国家航空航天局（NASA)通过韦伯空间望远镜发现了一颗行星，将其命名为LHS475b，直径与地球相当，距地球约41光年，其绕转的恒星是一颗红矮星（比太阳温度低很多），但这颗行星的表面温度比地球高。据此完成下列(1)(2)(3)小题。
(1)行星LHS475b属于（）
A.地月系 B.银河系 C.太阳系 D.河外星系
(2)该行星比地球表面温度高最可能是因为（）
A.质量、体积大 B.大气层厚度大
C.地热资源丰富 D.行星密度大
(3)该行星不可能有生命存在的原因是（）
A.演化时间较短 B.恒星光辐射强
C.下垫面陆地少 D.无液态水存在
5. 与月球探测相比，祝融号在火星面临的最大困难是（）（排除法）
A.温差大 B.风沙强 C.辐射强 D.气压低
（思考时间，不许看答案）
（思考时间，不许看答案）
（思考时间，不许看答案）
答案：3.D 4.CBD 5.B
补充：月球环境与地球环境有哪些差异？
- 月球质量、体积、引力都比地球小（你在月球上能跳得更高）
- 月球上，无水，无空气，真空环境中声音无法传播（只能靠无线电波传播）
- 月球昼夜温差巨大，最高能让你血液沸腾，最低能让你永冻不朽
- 月球表面起伏不平（肉眼看月球，较明亮的部分是高原山地，地势较高；较阴暗的部分为平原、盆地，地势较低、俗称“月海”），环形山密布（陨石撞击或火山喷发形成）
星系
由众多恒星系统组成的系统。
我们人类所在的星系是银河系，银河系以外的星系通称为河外星系。银河系呈椭圆盘形，具有巨大的盘面结构，自内向外分别由银心、银核、银盘、银晕和银冕组成。
直径约为10万光年，总质量大约是太阳质量的1.5万亿倍，由1000亿-4000亿颗恒星构成，拥有四条清晰对称的旋臂，旋臂之间相距4500光年。
太阳系位于银河系边缘，距银河系中心约2.6万光年，且显得非常渺小。
人的眼睛所能看到的星星，基本上都是银河系之内的，而且是属于银河系中一个较小范围之内的星体，即以太阳系为中心的直径3000光年之内的恒星。只有极为个别的恒星能在几千甚至超过一万光年的距离上也能被我们看到，不过那样的星体通常都是特超巨星,它们发出的光极其明亮，可以达到太阳亮度的几十甚至几百万倍，所以光线可以传播极其遥远的距离。
总星系
目前人类通过最先进的射电望远镜可以接收距我们100亿光年天体发来的射电波，以这个半径所绘的大圆球，就是人类所能观测到的范围。总星系就是人类在这可观测到的宇宙空间中所包含的星系总体。
根据宇宙大爆炸理论，我们知道，宇宙诞生于138亿年前，随后开始发生剧烈的膨胀，所以目前可观测的宇宙年龄大约为138.2亿年，但由于时空距离和光速之间的关系，意味着我们宇宙的直径将是138.2亿光年的倍数，如果按138.2亿光年估算，并考虑宇宙加速膨胀，那么我们的宇宙的可视半径会达到460亿光年，这意味着宇宙直径在920亿光年。
总结
