阿西莫夫：有序的世界

【译者之言：太阳是太阳系的中心，还有许多行星、卫星、小行星、彗星等围绕着它转动，让我们跟随阿西莫夫先生，从大到小，去了解一下这些太阳系的居民吧！】

一个月前，在写这篇文章的时候，我在曼哈顿参加了一个科幻小说大会，会上有一位年轻作家过来搭讪，于是有了下面的对话。

作家：阿西莫夫博士，我已经努力写作了很多年，也努力出版了一些作品。

阿西莫夫：那恭喜你了！我很高兴听你说，请继续。

作家：我把你当作我的榜样。我读了很多关于你的文章，我想试着像你那样写作。简单一些，内容丰富一些。不就是这些东西吗！

阿西莫夫（小心翼翼地）：你做到了吗？

作家（皱起眉头）：没有，我还没做到。我不得不去不停地思考我写的东西，进行更多的思考，并加以修改，然后又重新开始，而后又会被困住一段时间。

阿斯莫夫（不自在地）：对不起了。

作家（明显有点愤怒）：我不知道我是出了什么问题。于是，我和其他作家交谈，我发现他们也都有同样的麻烦。就像我一样，可我并没有什么问题呀！

阿西莫夫（松了一口气）：我敢肯定没有。

作家（压抑着愤怒用手指着说）：但我要告诉你，是你有严重的问题！

阿西莫夫（畏畏缩缩地）：如果就这件事，你咨询过我，我应该事先就告诉你的。（但是他已转过身去，跺脚走开了。）

你们知道，我从来就没有否认过我很特别，不仅在写作技巧上，而且在许多其它方面。我接受这一点，也详细知道这一点，并设法去适应这一点。毕竟，我们所有人总会在某个方面比较特别，如果他能了解他的特别之处，并能好好利用它，他就会感到开心愉悦。

我的一个特别之处是，我喜欢计算、测量、比较和编制列表——有序的列表。为什么会这样，我也不知道，也许只是为了在出现任何空闲的危险时，让我保持注意力吧！（我无法忍受让我的大脑进入空闲状态，如有必要，我会数天花板隔音砖上的孔，而不会让大脑闲着。）

不管怎么说，最近的旅行者2号飞过海王星，有点打乱了海卫一在太阳系各个天体中排位的顺序，所以我想借此向大家展露一下我的这个特别之处，但请不要像最近大会上那位年轻的作家一样，因为此事而生我的气。

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太阳系包含了无数的天体。大的很少，许多像山一样大小，而更多的是巨石大小，还有针头大小，灰尘大小，甚至到原子大小。如果我或任何人按大小列出太阳系中的所有天体，那是不可想象的，我也不会尝试这样做。我要做的是按顺序列出27个最大的天体。当然，在这过程中还会进行一些讨论。

显然，太阳系中最大的天体是太阳，但我们有时并不真正知道它的统治地位有多高。行星轨道在太阳系中横扫，而在中心有一颗小小的太阳，这样的画面会给我们造成一个错误的印象。

实际上，太阳的质量是地球的33.3万倍。如果你能想象一个巨大的天平在强大的引力场下运行，你把太阳放在天平的一侧，你就不得不在天平的另一侧堆积33.3万个地球质量的天体，才能让天平平衡。或者你也可以想象，如果太阳是一百万美元，地球则只是三美元。

平均来说，太阳的密度不如地球，它占据了更大的空间。太阳的体积是地球的130.3万倍。如果你能想象有一个大小和形状与太阳相同的，巨大的空心容器，再想象将地球大小的固体天体，磨成粉末，然后把粉末倒进太阳容器里。你必须磨碎130.3万个地球才能填满这个太阳容器。

假设我们不仅考虑地球，而且还考虑环绕太阳的所有行星；伴随行星的所有卫星；所有的小行星和流星体；所有远的和近的彗星；所有的尘埃。所有这些环绕太阳的物质，我们可以称之为“行星系统”。

整个行星系统的质量是地球的448倍，这意味着太阳本身的质量是环绕它的无数天体总和的743.3倍。换一种说法就是，太阳占太阳系所有质量的99.866%。

如果是一个冷静的观察者，并用冷静的眼光，只依据质量来观察太阳系，他可能会觉得有理由宣布，太阳系是由一个发光的太阳，以及许多围绕着它的不发光的小渣滓组成的。

只是因为我们生活在其中一个小渣滓上，并且知道它承载着丰富的生命，才没有让我们仅凭太阳去对太阳系进行研究。（由于条件的限制，我们考虑所有其它的恒星系统都只是由发光的天体组成。除了我们自己的行星系统外，我们还不掌握任何其它行星系统的详细情况。）【译者之言：直至二十世纪九十年代人类才首次确认系外行星的存在，而自2002年起每年都有超过20个新发现的系外行星。现时估计不少于10%类似太阳的恒星都有其行星。】

要理解这些巨大的数字自然是非常困难的，所以让我们依据直径来比较太阳和地球。这是一种一维比较，它是三维体积比较的立方根，因此可以给我们一个更小的数字，也就更容易理解了。太阳的直径是地球的109.25倍。地球的直径是12756公里（7914英里），而太阳的直径是139.4万公里（86.6万英里）。

当然，对于一个天体，质量是比直径更基本的特性，必要时我会提到质量；但为了更直观，我仍将坚持使用直径。

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现在让我们转向行星系统，我们会注意到其中最突出的成员是四颗行星，按照地球的标准，它们可能被认为是巨型行星。依据与太阳的距离，它们分别是木星、土星、天王星和海王星。

其中，木星是最大的。“大”其实只是相对的，太阳的质量是木星的1048倍，直径是木星的9.8倍。需要把近十个木星并列在一起，才能达到太阳的整个宽度。

不过，如果我们忘掉太阳，而只局限在行星系统上，那么木星无疑是一个令人印象深刻的巨人。它的质量是地球的317.83倍，其赤道直径是地球的11.8倍。粗略地讲，地球之于木星，就像木星之于太阳一样。

我们也可以表达得更生动一些。木星占行星系统所有质量的71%。它的质量是所有其它行星、卫星、彗星、小行星、流星体和行星系统尘埃总和的2.5倍。

假设我们在木星上再加上其它三颗巨型行星。土星的质量等于地球的95.15倍；天王星的质量等于地球的14.54倍；海王星的质量等于地球的17.23倍。

这三颗巨型行星加在一起，质量等于地球的126.92倍。但即便如此，这三颗巨型行星加在一起的质量也只有木星的2/5。现在再加上木星，所有四颗巨型行星的质量等于太阳的1/750。

这四颗巨型行星加在一起，占了行星系统总质量的99.25%（请记住，即太阳系减去太阳的质量）。这意味着太阳和四颗巨型行星（太阳系中最大的五个天体），占了太阳系质量的99.999%。太阳系中，除太阳和四颗巨型行星以外的所有物质，占整个太阳系的质量还不到十万分之一。

对于一个冷静的，能够注意到这些巨型行星的太阳系观察者来说，他又可以合理地宣布，太阳系是由一颗恒星、四颗行星和一些微小的碎片组成。

顺便说一句，有一个方面，巨型行星超过了太阳。形成太阳系的原始尘埃和气体云绕着其轴缓慢转动，因此拥有了所谓的“角动量”。任何一直被隔离的系统都总是包含有相同数量的角动量，既不随时间失去也不再获得。

角动量取决于旋转速度和旋转部分与中心的平均距离。如果其中一个特性减小，另一个特性就必须增加，反之亦然。随着原始气体云的收缩，其各部分与中心的距离就会缩小，旋转速度也就会增加。行星系统的所有天体现在都以不同的速度绕其轴自转，并围绕太阳旋转，或者围绕一颗绕着太阳旋转的行星旋转（卫星）。太阳也在绕着其轴旋转。

然而，太阳只保留了太阳系总角动量的2%左右。另外的98%则出现在行星系统中，且主要是出现在四颗巨型行星中。木星本身就包含了太阳系60%以上的角动量。这四颗巨型行星加在一起，包含了97%的角动量，而除了这四颗行星之外，行星系统的其它所有天体只拥有剩下的1%的角动量。

这是一个严重的问题。如此大的角动量怎么会几乎都集中在相对较小的行星上，而巨大的太阳上却如此之少呢？这一直是一个令人困惑的问题，在近几十年通过电磁场的研究才得到了解决。

下面考虑一下行星的旋转。最大的行星木星会在9.9小时绕其轴旋转一圈。土星较小、离太阳较远，旋转周期较长，为10.6小时。而天王星更小，距离更远，为17.2小时。那么，这是否意味着旋转周期随距离的增大而增大，或者是随尺寸的减小而增大呢？

答案可能在海王星上，它比天王星更远，但又稍微大一些。1989年8月掠过海王星的旅行者2号发现，海王星的旋转周期比天王星短，16.0小时旋转一圈。显然，不管距离如何，旋转周期都会随着质量的增加而减小。也许是因为行星的质量越大，它所收集到的角动量供给就越大。

此外，行星的大气活动也取决于行星内部所维持的温度差，而这种温度差似乎又必须取决于从太阳接收到的热量。如果我们将木星单位表面积从太阳接收到的热量设定为1，那么更远的土星接收到的热量大约是0.30，而天王星为0.074，海王星则为0.030。

这样，木星拥有一个非常活跃的大气层也就不奇怪了；土星要温和一些；而天王星（接收到的热量只有木星的1/13）是一颗温和的、相对安静的行星。但海王星又如何呢？它接收到的热量只有木星的1/33，天王星的1/4。无疑，它应该比天王星更安静。

但事实并非如此。旅行者2号掠过海王星时发现，海王星大气层中的风速达到了640公里（400英里）每小时以上。海王星也有一个“蓝斑”，与木星的“红斑”的形状和相对位置都非常相似。

当然，你可能会说，太阳并不是这些巨型行星唯一可能的热源。行星的核心也非常热，热量可能会从核心渗漏到表面。行星越大，其中心热量就越大，它对大气活动的贡献也就越大。海王星比天王星离太阳要远得多，但它也比天王星更大，这是不是就可以解释海王星大气活动所需要的额外热量啦？不知怎么的，我并不这么认为。海王星的质量只比天王星大了不到20%，这肯定还不足以解释活动的差异。这是个谜。

现在，是时候了解这些巨型行星的直径了。在快速旋转的天体中，直径随方向发生变化。由于离心效应，会有一个赤道隆起。赤道直径是最大的，我会用到它。

对于木星，其赤道直径为1428，00公里（88，700英里）；土星是120，660公里（75，000英里）；海王星是50，200公里（31，200英里）；而天王星是49，000公里（30，440英里）。因此，这些天体是太阳系中的第二、第三、第四和第五大天体。

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下面，让我们继续看看比天王星更小的天体。排名第六的恰好是在地球（好哇！）。

当然，与我们前面提到的天体相比，这完全不是同一个世界。地球的质量还不到第五位天王星的7%。

不过，请用另一种方式来看这个问题吧！我已经说过，除了太阳和四颗巨型行星之外，太阳系中的所有物质只占整体的十万分之一左右，可以被视为“微小碎片”。如果忽略掉彗星（我们只能大致地猜测它们的数量和总质量），我们可以说，地球的质量大约正好是这些微小碎片总质量的一半。

地球处于“内太阳系”，内太阳系包括那些比木星轨道更接近太阳的区域。当然，在内太阳系中还有其它的天体，其中三个天体是接近地球标准的行星。

一个是金星，它几乎和地球一样大。它的质量是地球的81.5%，或者刚刚超过4/5。就质量而言，金星之于地球，就像天王星之于海王星一样，所以就像天王星和海王星是外太阳系的双子行星一样，地球和金星是内太阳系的双子行星。

然而，金星和地球只是尺寸上的双子星。在其他各个方面，它们都有惊人的不同。正如我们所知，地球温度适中，带有海水的海洋，有成群的生命。金星则非常热，完全干燥，完全是一个死亡世界。地球自西向东24小时转动一圈，金星从东到西244天转动一圈。地球有一个薄薄的充满氧气的大气，而金星则有一个稠密的大气，几乎完全是二氧化碳；等等。

地球和金星一起占了我所说的微小碎片总质量的7/8。

就直径而言，地球为12，756公里（7，926英里），而太阳系第七大天体金星则为12，140公里（7，544英里）。

这又把我们带到了火星，太阳系中的第八大天体。火星如此知名，我们谈论过它很多，以至于大多数人可能并没有意识到它实际有多小。一旦你谈论它的极冠冰帽和24.6小时的自转周期，它的峡谷、它的火山、它干涸的河床，你就开始把它当作一个像地球一样的世界，因此也许会认为，它是一个和地球差不多大小的世界。

然而，事实并非如此。火星的质量只有地球的十分之一，只有金星的八分之一。它的直径是6，790公里（4，219英里），只有地球的一半多一点。它的表面积只有地球的28.3%。不过，火星没有地表水，所以它所有的表面都是陆地，这几乎正好和地球的陆地面积一样大。因此，火星虽然很小，但它还是一个相当可观的世界。

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在所有围绕太阳运行的，比火星更小（因此在最广泛的定义中可能被称为行星）的天体中，最大的是水星，但它并不是太阳系中的第九大天体。

除了行星，还有其它一些天体围绕着一颗或另一颗行星转动，并在行星引力场的控制下，被带着一起围绕太阳转动。这些行星环绕者即为“卫星”。

总的来说，卫星比行星都要小得多。例如，没有一颗卫星能达到火星的大小。不过，有两颗卫星还是比水星要大。其中一颗是木星最大的卫星木卫三，其直径为5，262公里（3，270英里）。然后是土星最大的卫星土卫六，其直径为5，150公里（3，200英里）。你可以将它们与直径为4，878公里（3，031英里）的水星进行一下比较。

从直径来说，木卫三是太阳系的第九大天体，土卫六是第十大，而水星是第十一大。

在这里，我们看到了排位与质量相反的情况。木卫三距离太阳7.8亿公里（4.85亿英里），土卫六更远，距离为14.25亿公里（8.85亿英里）。两者都是寒冷的世界，主要由相对较轻的冰物质组成。（土卫六甚至还冷到可以保持相当厚的大气层。）

水星则非常接近太阳，距离太阳平均只有5800万公里（3600万英里）。因此，水星是一颗由可以承受高热的岩石和金属物质组成的炽热行星。

水星的岩石和金属密度比木卫三和土卫六的冰物质要大得多。因此，虽然水星的体积只有土卫六的85%，木卫三的80%，但水星的质量却是木卫三的2.25倍，是土卫六的2.5倍。

这是否意味着，我们应该确认水星比任何一颗卫星都大，并给它第九的排名呢？不是的，原因有两个。首先，太阳系中较小天体的质量比直径更难以测量，我们不能依据质量来制定一份工整的列表。第二，眼睛是看不见质量的，而能看见直径。如果我们把木卫三、土卫六和水星的比例模型并列放在一起，看到这三个球体的任何人都会认为水星是最小的，所以它的排位还是第十一位。

另外，还有五颗可以和大卫星木卫三和土卫六相提并论的，尺寸可观的卫星。这五颗卫星包括木星的卫星木卫四、木卫一和木卫二，还有海王星最大的卫星海卫一和地球唯一的卫星月球。

在这五颗卫星中，木卫四是最大的，因此它处于十二位，接下来是木卫一，处于十三位。木卫四的直径为4，800公里（2，980英里），木卫一的直径则为3，630公里（2，260英里）。

这样，我们就来到了第十四位。直到最近，人们还认为海王星的卫星海卫一占据了这个位置。当然，海卫一是如此的遥远，通过地球上的观测，对它进行精确测量是毫无希望的。不过，海卫一的视亮度是可以测量的。如果海卫一反射太阳光的比例与其它遥远的，直径已知的卫星相同，那么根据海卫一的亮度，以及它的距离，就可以估算出它的直径。因此，它的直径被认为是3，500公里（2，175英里），这也将会让它排到第十四位。

然而，当旅行者2号飞过海王星时，仔细观察了海卫一，发现它的表面有冰冻的甲烷，反射了落在它身上的大部分微弱的太阳光线。因此，海卫一比人们想象的要明亮，一个小得多的海卫一会反射足够的光线，使得它在地球上的望远镜中看起来相当明亮。

因此，第十四位就被转让给了直径为3，475公里（2，160英里）的月球。第十五位是直径3，318公里（1，950英里）的木卫二。而我们在第十六位上看到的才是直径为2，735公里（1，700英里）的海卫一。

你们这些地球自恋者可能会因为有四颗卫星比我们的月亮大而感到不安，但请记住，地球是一颗较小的行星，却有那么大的一颗卫星。在七颗最大的卫星中，相对于它所环绕的行星，月球是迄今为止最大的卫星。

木星最大的卫星木卫四的直径只有木星的3.7%（1/27）。土星最大的卫星土卫六要大一些，直径为土星的4.3%（1/23）。海王星最大的卫星海卫一，其直径是海王星的5.4%（1/18）。而月球的直径是地球的27%（超过1/4）。你几乎可以把地球和月亮看作是一个双行星。

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到目前为止，我们已经分析了太阳、8颗行星和7颗卫星，它们占据了前16个位置。那下一个又该是谁呢？

还有一颗行星，其轨道几乎完全超过了海王星，这就是冥王星。当冥王星第一次被发现时，它被认为是相当大的，但通过越来越仔细的检查，它就变得越来越小了。

事实证明，冥王星比七颗大型卫星中的任何一颗都还要小，直径只有2，500公里（1，550英里）。它排在第十七位。

在冥王星之后，还有有四颗卫星需要加以考虑。例如，天王星最大的两颗卫星。其中，天卫三的直径为1，610公里（1，000英里），天卫四的直径为1，550公里（960英里）。紧随其后的是土星的第二和第三大卫星：土卫五，直径1530公里（950英里）和土卫八，直径1，435公里（890英里）。它们分别占据了第十八、十九、二十和二十一位。

然后出现了一个惊喜。1978年，人们发现冥王星的一颗卫星，冥卫一。这颗卫星的直径为1200公里（745英里），因此它排到了第二十二位。冥卫一的直径大约是冥王星的一半，所以冥王星-冥卫一比地球-月球更适合作为双行星的候选人。（前面说的不对，对不起了，各位亲！）

在这之后，又有四颗卫星。有两颗是天王星的卫星：直径1，190公里（740英里）的天卫二和直径1，160公里（720英里）的天卫一。还有两颗是土星的卫星：直径1，120公里（695英里）的土卫四和1，048公里（740英里）的土卫三。这四颗卫星分别占据了第二十三、二十四、二十五和二十六位。

后面我们又回到行星上。有成千上万颗小的行星天体围绕太阳旋转，它们主要位于火星和木星的轨道之间。它们就是“小行星”，其中最大的一颗是谷神星，直径为940公里（585英里），处于第二十七位。

除此之外，还有许多卫星、小行星、彗星和各种物质碎片，可以进行整理排列。不过，还是让我们就截止到谷神星吧。为了方便起见，我为大家列了一张表：

这个列表有什么好处呢？它很工整漂亮，我不知道在其它地方是否也恰好有这样的列表。我就喜欢那些工整漂亮、有条理、与众不同的东西。毕竟，正如我告诉过你的，我很特别。

（作者：艾萨克.阿西莫夫（Isaac Asimov），译者：劲松，校对：晓燕）