关于地球火星大气层层的几个问題

1、火星大气层层有象地球一样的自转吗
2、火星大气层层会随着地球的自转而转动吗？二者运动的角速度一样吗
3、地球自转所产生的與火星大气层层间的摩擦力对双方的运动各有什么影响？能通过什么自然现象被体现出来
 

太空（英语：Space）

以外的宇宙空间火星大气层层空间以外的整个空间。物理学家将火星大气层分为5层：

(电离层80～400千米)和

地球上空嘚火星大气层约有3/4在对流层内，97%在平流层以下平流层的外缘是

依靠空气支持而飞行的最高限度。

以外的宇宙空間火星大气层层空间以外的整个空间。物理学家将火星大气层分为5层：

(电离层80～370千米)和

(电离层，370千米以上)地球上空的火星大气层约囿3/4在对流层内，97%在平流层以下平流层的外缘是

依靠空气支持而飞行的最高限度。某些高空火箭可进入中间层

的最低轨道在热成层内，其

为地球表面的1%在1.6万千米高度空气继续存在，甚至在10万千米高度仍有空气粒子从严格的科学观点来说，空气空间和外层空间没有明确嘚界限而是逐渐融合的。联合国和平利用外层空间委员会科学和技术小组委员会指出当前还不可能提出确切和持久的科学标准来划分

。近些年来趋向于以人造卫星离开地面的最低高度(100～110)千米为外层空间的最低极限界限。

认为应根据飞行器的功能来确定其所适用的法律如果是

，则其活动为航天活动应适用外空法；如果是航空器，则其活动为航空活动应受航空法的管轄；整个空间是一个整体，没

有划分领空和外层空间的必要

国家发表《波哥大宣言》主张各赤道国家上空的那一段地球静止轨道 (离地面35267公里)属于各该國的主权范围。上述主权要求使外空划界问题进一步复杂化。近些年来一些持“空间论”者逐渐趋向于接受上述第三种意见，即离地媔100公里左右为

的下部界限1975年，意大利在外空委员会提出以海拔90公里为领空(空气空间)的最高界限1976年，

支持以海拔150公里为界1979年，苏联建議离海平面100～120公里以上为外层空间同时各国空间物体为到达轨道和返回发射国领土，有飞越其他国家领空(空气空间)的权利但另外一些國家，如美国、英国、日本等则认为从空间科技现状来看，仍然无法规定一定高度作为领空(

)和外层空间的界限他们强调划定外层空间嘚条件和时机还不成熟。

外空的定义和界限以及地球静止轨道的法律地位问题尚在联合国和平利用外层空间委员会审议之中外空委员会囸在审议卫星直接电视广播、

源等问题，以便草拟有关的法律原则

外空委员会科学和技术小组委员会在1979年研究报告的结论中称，只要充汾履行有关使用核动力源的安全标准和规定核动力源可以在外空安全使用。如今法律小组委员会正在上述研究报告的基础上审议能否在現有的

规范方面补充有关在外空使用

(简称“外空委员会”)作为永久性机

构,于1959年成立。外空委员会设立了法律和科技两个小组委员会分別审议和研究有关的法律和科技问题，即《关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内外层空间活动的原则条约》(1966简称《

员、送回宇宙航行员和归还射入外层空间的物体的协定》(1967)、《空间物体所造成损害的国际责任公约》(1971)、《

》(1974)和《关于各国在月球和其它天体上活动的協定》(1979)，

于1983年12月加入了《

上述条约提出了一些重要原则和规则对

的形成起了重要作用，它们包括：外空的利用应为全人类谋利益；外空囷天体供一切国家在平等基础上自由探测和利用；任何国家不得将外空和天体据为己有；探测和利用外空应遵守国际法和维护国际和平与咹全；禁止将载有核武器或其他大规模毁灭性武器的人造卫星或航天器放置在

轨道和外层空间；发射国对射入外空的物体及其所载的人员

具有管辖权和控制权；对紧急降落的宇航员应给以一切可能的协助尽力予以营救和送回发射国,发现的外空物体应予归还；发射国为其外涳物体对地面上或对飞行中的飞机造成的损害负有赔偿的绝对责任；发射国在切实可行范围内将所发射的外空物体和有关情报通知

；各国探测和利用外层空间应进行合作和互助；在外空进行活动时，应照顾其他国家的利益;从事外层空间活动应避免使外空遭受有害的污染和使

發生不利的变化；月球和其他天体应限用于和平目的,禁止各种军事利用；月球和其他天体及其自然资源为人类共同财产；公平分配这些资源带来的利益并对发展中国家和对探索作出贡献的国家给予特殊照顾等等。

上尽管有些学者曾经提出过领空无限的主张，但由于地球嘚自转和公转以及整个太阳系的运动，认为

无限制地延伸到宇宙中去是没有实际意义的对外空的探测和利用以及数以千计的人造卫星鈈断地在围绕地球的轨道上运行的事实，表明外层空间依其性质是难以成为国家主权控制的对象的1963年

大会通过的《各国在探索与利用外層空间活动的法律原则的宣言》，确定了外层空间供一切国家自由探测和使用以及不得由任何国家据为己有这两条原则。

除上述1963年联大通过的宣言外外空委员会先后草拟了5项有关外空的国际条约，即《关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内外层空间活动的原则条約》（1966简称《

》）、《营救宇宙航行员、送回宇宙航行员和归还射入外层空间的物体的协定》(1967)、《空间物体所造成损害的国际责任公约》(1971)、《

》(1974)和《关于各国在月球和其它天体上活动的协定》(1979），中国于1983年12月加入了《外层空间条约》由柳洪平创建。各国正在积极建立

又稱为“空间站”、“轨道站”或“

”是可供多名宇航员巡航、长期工作和居住的载人航天器。在太空站运行期间宇航员的替换和物资設备的补充可以由载人飞船或

运送，物资设备也可由无人航天器运送1971年

发射了世界上第一个太空站———“礼炮”1号，此后到1983年又发射叻“礼炮”2—7号1986年前苏联又发射了更大的太空站“和平”号。美国1973年利用“阿波罗”

是基于人们遨游太空的理想到太空去旅游，给人提供一种前所未有的体验最新奇和最为刺激人的是可以观赏太空旖旎的风光，同时还可以享受失重的味道而这两种体验只有太空中才能享受到，可以说此景只有天上有。太空游项目始于2001年4月30日第一位

为美国商人丹尼斯蒂托，第二位太空游客为

第三位太空游客为美國人

（Walking in space）又称为出舱活动，即航天员在载人航天器之外或在

等其他天体上完成各种任务的过程它是载人航天的一项关键技术，是

在轨道仩安装大型设备、进行

、施放卫星、检查和维修

的重要手段要实现太空行走这一目标，需要诸多的特殊技术保障

1957年10月4日，前苏联第一顆人造卫星上天拉开了人类

的序幕。前苏联宇航员、大名鼎鼎的

于1961年4月12日，乘坐前苏联“

”飞船环绕地球飞行了一圈，历时近两个尛时成为第一位进入太空的人。

月球是距离地球最近的天体(约38万公里)，是人类进行太空探险的第一站前苏联1959年发射的

探测器在朤球着陆，这是人类的

第一次到达地球以外的天体同年10月，

飞越月球发回第一批月球背面的照片。1970年发射的

着陆于丰富海把100克月球汢壤送回了地球。

美国在20世纪60年代开始的雄心勃勃的“阿波罗”计划的目的就是将人类送上月球进行实地考察在此之前的1961年到1967年间，9个“徘徊者”、7个“勘测者”探测器和5个月球

先后对月球进行了考察它们拍摄了月球的照片，并分析了月球的土壤为登上月球做好了准備。随后美国便使用“土星”5号运载火箭先后向月球发射了17艘“阿波罗”飞船其中“阿波罗”1-3号是试验飞船，4-6号是无人飞船7号飞船载囚绕地球飞行，8-10号载人绕月飞行11号至17号是载人登月飞行。

使人类首次登上了月球执行该次任务的是

后，柯林斯驾船绕月飞行另两名宇航局驾驶登月舱于7月20日降落在月球表面的

。阿姆斯特朗成为第一个登上月球的人宇航员在月球表面进行了实地的科学考察，并把一块金属纪念牌和

插上了月球此后又有5次成功的登月飞行，宇航员在月球上停留的时间总共约300小时

此后对月球的考察几乎停滞，直到1994年媄国又发射了“克莱门汀”号无人驾驶飞船，对月球进行了新的地貌测绘其目的是为在不久的将来建立

和月基天文台作准备。1998年1月6日发射升空的“月球勘探者”携带有

光谱仪探测氢原子它发现在月球

等与地球接近，是地球的姐妹行星人们对它的兴趣很大，然而地面觀测

所得的资料比较贫乏，对金星的研究充满了未知数航天器可以使人们了解它更多的信息。虽然最初的几次探测器发射都失败了但1962姩美国发射的

从距金星35000千米处飞过，成功地实现了航天器首次飞越行星同时它发现金星

高达400多度。1969年至1981年前苏联的

至14号探测器先后在金星表面着陆成功，执行了多项科学考察任务美国1978年5月20日发射的先驱者-金星1号经过长距离飞行，于同年12月4日到达金星并围绕它飞行它鼡雷达探测了金星地形。先驱者-金星2号到达金星后向金星火星大气层释放了4个探测器探测器在向金星表面坠落的过程中，获得了金星火煋大气层、云层、

等各方面的数据1989年美国发射的“

雷达对金星表面进行了探测。这些探测使我们了解到金星的磁场很弱表面气压是地浗海面气压的90倍。金星12号还探测到了闪电

”飞船在考察了金星之后，曾3次飞临

是它发现了水星的磁场和磁层，并探测出水星火星大气層的主要成分是氦飞船上的两个摄像机拍摄了多幅图象，揭示出水星地形是由大量的

火星很像地球有坚硬的表面和四季的交替。同时咜还拥有随四季变化的极冠在望远镜观测时代，人们还曾有认为火星上有人工的运河人类对火星的兴趣一直是非常浓厚的，因此到如紟已经20多艘飞船执行了探测火星的任务了1962年前苏联发射了“火星1号”、“宇宙21号”，美国发射了“水手3号”但均遭到了失败。1964年1月28日發射的“水手4号”于1965年7月14日在距离火星的一万公里的高空成功掠过获得了第一批火星的照片。1974年前苏联发射的“火星5号”

首次拍摄了吙星的彩色照片。随后两国又相继发射了多个绕火星飞行的轨道器更加详细地了解了这颗行星的情况。

登陆器分别在火星上降落并在降落的过程中，测量了火星大气层温度的分布情况、火星火星大气层压的情况火星上有干涸的河床，有

征这表明在过去有过大量的水。海盗号飞船的分析结果表明火星火星大气层和表层物质中没有有机分子存在摄像机监视结果也表明火星上没有生命活动的迹象。因此峩们也许可以下结论说火星表面如今可能没有生命，如果更严格的说是没有与地球上类似的生命。人们不仅对火星感兴趣也对火星嘚两个卫星感兴趣。在1988年7月7日和7月12日，前苏联发射了火卫飞船1号和2号绕

1993年美国“火星观察者”探测器在进入环绕火星的轨道之后，与地球失去联系导致计划失败。1996年12月美国又发射了“

”探测器，经过7个朤的星际飞行在火星的阿瑞斯平原着陆。火星探路者携带了一个六轮小车可以在火星的表面漫游，因而叫做火星漫游者价值2500万美元。它分析了火星岩石和土壤照片证实了海盗号的结论，火星上曾发生过大洪水

1996年11月美国发射了“

”，在绕火星的轨道上研究火星表面、火星大气层和磁场的情况它还向地球发射无线电波，经过火星火星大气层后到达地球由此了解火星火星大气层的温度、引力和化学組成。1999年1月3日“

”发射成功。然而在飞行了11个月并登陆到火星上以后，就与地面失去了联系宣告了这次航天活动的失败。此后发射嘚火星

器也遭失败2001年，美国又发射了“火星奥德赛”探测器现已成功抵达火星并成功进入环火星轨道。

计划于2003年发射“火星快车”探測器考察火星这标志着欧洲空间局在

方面跨入了新纪元。它将由轨道器和着陆器组成轨道器上有一个着陆器通信包用于支持国际上在2003姩至2007年间开展的火星探测活动。

美国的“先驱者10号“于1973年12月4日首次在掠过木星并传回了木星和木卫的照片。它最后在1983年越过

轨道后成为飛出太阳系的第一个

接着“先驱者11号”、“

“先驱者”10号、11号各自携带了一块相同的镀金铝板，上面刻有人类男女的裸像以及太阳与

，还指明了它来自太阳系的第三颗行星“旅行者”1号和2号探测器，则各自带有一套“

”的光盘唱片上有照片、60种语言的问候语、35种各類地球上的声音和音乐。包括了中国长城和中国人家宴的照片粤语、厦门话和客家话的问候，和中国古曲“流水”它们作为地球的名爿希望有朝一日能被“外星人”收到。

拍摄的木星黑夜半球的图象上可以看到木星上有

喷发的高度达到30公里，喷发速度是每秒几百米到1公里“旅行者”飞船还发现了

有射电辐射，频率在3千赫到1.2兆赫之间1986年1月，“旅行者2号”飞船又测出

和磁轴有很大的交角飞船还拍摄叻

的照片，随后它又拜访了海王星并发回了照片。

”号的任务是观测木星系统它观测了木星的

，还向木星云层释放了一个探测器这個探测器依靠降落伞进入木星火星大气层，在它被巨大的木星

摧毁前向地球传回了许多宝贵的资料“伽利略”号对

的观测的结果还显示這两个

的表面之下可能有液态水海洋。有液态水存在就意味着可能有生命生存这无疑是一个令人振奋的消息。

美国于1997年10月15日发射了“

”號飞船它是第一艘使用核动力电池的飞船。“卡西尼”号的主要任务是探测

并将向土星最大、最神秘的卫星——

”的探测器。土卫六昰一个被浓厚的火星大气层包裹着的星球其环境与早期的地球有些类似，使用一般观测手段无法看清它的表面“卡西尼”号将于2004年七朤抵达土星系。

此外美国宇航局还计划进行更多的行星探测计划以便更多地了解我们生存的太阳系。其中包括向木卫二发射一个探测器用以探测

隐藏在冰层下的巨大液态水海洋。如果技术成熟有可能向木卫二表面释放一个水下探测器，找寻可能存在的

宇宙飞船不仅仅鼡于对太阳系内的

及卫星进行近距离观察年哈雷

回归过程当中，有5艘飞船对它进行了近距离观测有许多令人惊奇的发现。例如

的核並非人们想象的球状，而是椭球状气体和尘埃从核的表面几个活动区域喷出。

欧洲空间局的计划中已经或即将开始对7个

进行空间探测。它们是“深空1号”（DS1）计划、“星尘”计划、“等高线”计划、“罗塞塔”计划、“深空4号”（DS4）计划其中DS1和DS4计划是与美国国家宇航局合作的。

于1998年10月发射的“深空1号”飞船将飞越小行星3352号McAuliffe、火星、以及威尔逊-哈林顿彗星。飞船与彗星将于2000年6月相遇DS1将以约15公里/秒的速度距

约500公里处飞过，对

、彗核进行观测它首次采用了

。飞船于2010年5月将样品送回地球

“罗塞塔”将于2003年发射对Wirtanen彗星及其环境进行长达近两年的仔细研究。9年之后飞船与彗星相遇，总重20公斤的儀器将降落在彗星表面这些仪器将采掘彗星表面和近表面样品进行研究，并用

法探测彗星内部结构研究周围

“深空4号”飞船将于2003年4月發射，于2005年12月进入环绕Tempel 1彗星的轨道并于2006年4月将着陆器送上彗星表面作实验。最后将彗星表面下不同深度的物质分装在3个不受外界影响嘚密封

内，由着陆器的上半部将样品送回飞船飞船于2010年5月将样品送回地球。

用缴获的德国V-2火箭将一支果蝇送入太空成为第一个生物火箭。1957年前苏联发射了世界上第一颗人造卫星'史泼尼克一号。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，前苏联发射了苐一座空间站“礼炮”1号由“联盟”号飞船负责运送宇航员和物资。1986年8月最后一座“礼炮”7号停止载人飞行。1973年5月14日美国发射了空間站“天空实验室”，由“阿波罗”号飞船运送宇航员和物资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

它全长超過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夶的轨道联合体。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“

”，它是一座随航天飞机一同飞行的空间站

是建造中的新一代空间站。它甴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年全蔀建成。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

1981姩全世界第一颗

发射升空。而对于天文学上有重要意义的事件是1990年4月25日由美国

(HST)它的目的是探测宇宙深空，了解

和各种天体的性质和演化HST耗资21亿美元，对天文学特别是

的推动是巨大的在空间放置望远镜可以摆脱火星大气层的干扰，没有

的问题同时因为没有火星大气层，设计的望远镜可以达到衍射极限它的镜面不受重力的影响，不会变形望远镜有极高的分辨率。它是人类的千里眼

奥秘的利器。此後美国和

”空间X射线望远镜和XMM空间天文台等

美国的航天飞机是当前世界上唯一一种用于在地面和

之间运输人员物资，并可重复利用的航忝器它也可以在太空中进行各种科学实验活动。

中国1964年7月19日成功发射了一枚

。1966年10月27日导弹核武器发射试验成功。1970年4月24日在

”1975年11月26ㄖ，发射了一颗返回式人造卫星1980年远程运载火箭发射成功。2年以后

水下发射运载火箭获得成功。1984年4月8日我国第一颗地球静止轨道试驗通信卫星发射成功。1986年2月1日我国发射了一颗实用通信

。1988年9月7日中国发射了一颗试验气象卫星“风云1号”。1999年11月20日在

用运载火箭成功发射了第一艘“神舟号”试验飞船。2003年10月15日9：00中国发射了第一艘载人飞船“

”，飞船在太空中飞行了21小时绕地球运行14周后，于16日清晨6：23安全返回地面宇航员

成为第一个乘坐中国人自己的飞船进入太空的中国人。展望未来在2010年以前，中国的宇宙飞船将访问

2011年9月29日21時16分3秒，中国将建立自己的空间站

发射升空之后，中国将进一步开展

以后随着宇宙的膨胀，温度不断降低当前，太空已成为高寒的環境平均温度为零下270.3℃。

在太空中各种天体也向外辐射电磁波，许多天体还向外辐射高能粒子形成

。如太阳有太阳电磁辐射

辐射囷太阳风，太阳宇宙线辐射是太阳在发生耀斑爆发时向外发射的高能粒子而太阳风则是由

吹出的高能等离子体流。

，微重力环境重力仅为百分之一到十万分之一g (g-重力加速度) ，而人在地面上感受到的重力是1g

，由于飞行速度极快（6-7公里/秒）它们都蕴藏着巨大的杀伤力，一块10克重的太空垃圾撞上卫星相当于两辆小汽车以100公里的时速迎面相撞——

在瞬间被打穿或击毁！试想，如果撞上的是载人宇宙飞船……而且人类对太空垃圾的飞行轨道无法控制呮能粗略地预测。这些垃圾就像高速公路上那些无人驾驶随意乱开的汽车一样，你不知道它什么时候刹车什么时候变线。它们是宇宙茭通事故最大的潜在“肇事者”对于宇航员和飞行器来说都是巨大的威胁。

当前地球周围的宇宙空间还算开阔太空垃圾在太空中发生碰撞的概率很小，但一旦撞上就是毁灭性的。更令航天专家头疼的是“

”——每一次撞击并不能让碎片互相湮灭而是产生更多碎片，洏每一个新的碎片又是一个新的碰撞危险源如果有一天，等地球周围被这些太空垃圾挤满的时候人类探索宇宙的道路该何去何从呢？

呔空垃圾是人类在进行航天活动时遗弃在太空的各种物体和碎片它们如人造卫星一般按一定的轨道环绕地球飞行，形成一条危险的垃圾帶太空垃圾可分为三类：一是用现代雷达能够监视和跟踪的比较大的物体，主要有种种卫星、卫星保护罩及各种部件等这类垃圾当前巳达8000多个；二是体积小的物体，如发动机等在空间爆炸时产生的其数量估计至少有几百万；三是

碎片，到2000年这类卫星送到

1957年10月4日，前蘇联成功地发射了第一颗人造地球卫星揭开了人类空间时代的序幕，同时也为太空送去了第一批垃圾当时，宇航员完成飞行任务把衛星的装载舱、备用舱、仪器设备及其他遗弃物都留在了

上。此后随着人类太空史上的一次次壮举，太空垃圾与日俱增人类先后已将4000餘颗卫星送入太空，当前仍在正常运转的仅有400余颗其余的或坠毁于地球表面，或遗留在太空成为太空垃圾。据统计当前约有3000吨太空垃圾在绕地球飞奔，而其数量正以每年2%—5%的速度增加科学家们预测：太空垃圾以此速度增加，将会导致灾难性的连锁碰撞事件发生如此下去，到2300年任何东西都无法进入

太空垃圾给航天事业的发展带来了隐患，它们成为人造卫星和

的潜在杀手使宇航员的安全受到严重威胁。要知道太空垃圾是以

运行的。一颗迎面而来的直径为0．5毫米的金属微粒足以戳穿密封的飞行服；人们肉眼无法辨别的尘埃（如油漆细屑、涂料粉末）也能使宇航员殒命；一块仅有阿司匹林药片大的残骸可将

撞成“残废”，可将造价上亿美元的航天器送上绝路在囚类太空史上，太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜1983年，

与一块直径0．2毫米的涂料剥离物相撞导致舷窗被损，只好停止飞行1986年，“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸成为564块10 厘米大小的残骸和2300块小碎片，这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”！1991年9朤15日美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞，当时“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距2．74千米幸亏哋球上的指挥系统及时发来警告信号，它才免于丧生据计算，当前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3．7%发生非灾难性撞击事件的可能性为20%。以此计算今后将每5—10年可能发生一次太空垃圾与

相撞事件，到2020年将达到2年一次

由诺丁汉大学Sergei Krikalev博士牵头的一项新的研究对上述的现象没有表示任何的反驳他们的研究发现，在送往国际空间站的虫子体内一种特定的基因表达级别要比在地球要低很多，于是在太空中该

肌肉里会积累大量的毒蛋白。而当Szewczyk博士改变了c型蠕虫的该基因表达量后这种实验蠕虫会生存的更久。(由于c型蠕虫的肌肉萎缩变现与人类惊人相似于是经常被用语呔空环境研究)

自从1977年航海家1号和航海家2号探测器被发射到太空中(它们目 前仍旧停留在那里)，那些具有听觉系统的潜在生命形式都可能已经听到了来自地球的声音都是什么声音呢?这些声音包括来自不同文化囷地区的音乐，既有来自自然界的也有来自人类自身的(比如，一个母亲亲吻孩子的声音风、雨和海浪的声音)，都被刻录在一张12英寸镀金的铜质光盘上这些声音是由美国天文学家

领导的委员会负责挑选的，此外还以模拟编码的形式收录了当时美国总统吉米·卡特的一份短信和115张图片美国国家航空航天局还配备了易于播放光盘的唱机。