把太阳系行星排队列,能排出两种完全不同的阵容。一种按离太阳远近排,水星打头,海王星收尾。另一种按个头大小排,木星老大,水星又是垫底。这两套排序经常被画在同一张图上,左边画轨道距离,右边画体积对比,中间用箭头连着。看多了容易混,混了就容易记错哪个大哪个小。

先说距离排序这件事。水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。这条线从太阳往外走,温度从几百度跌到零下两百多度。行星分布不是均匀的,前面四颗挤在一块,后面四颗隔得老远。火星到木星中间空了一大段,塞满了小行星带。这种分布模式跟太阳系形成早期的物质分界有关。靠近太阳的地方冰待不住,只有岩石和金属能留下来,攒出了四颗小个子。远一点的地方冰能稳定存在,行星核抓到更多固体原料,越长越大,最后把周围气体都吸住了,成了气态巨行星。

换到大小排序,名次全变了。木星直径142984公里,是太阳系行星里的绝对大块头,体积等于1300多个地球。第二名土星直径120536公里,带着环看起来更显大,实际比木星瘦一圈。第三天王星51118公里,第四海王星49528公里,这俩冰巨星尺寸接近,经常被叫成双胞胎。第五才轮到地球,12742公里。后面依次是金星12104公里、火星6779公里、水星4879公里。冥王星当年被踢出去之前,直径只有2377公里,比月球还小,放在这堆里确实站不住脚。

有意思的是大小排序和距离排序完全不重叠。最近的水星个头倒数第一。最远的海王星个头排第四。地球在距离上是老三,在大小上是老五。木星在距离上是老五,在大小上是老大。这种错位让那张对比图看起来特别跳跃。画图的人会把行星按比例缩成圆球,木星占了大半张纸,水星就一个小点。旁边再用线条标出轨道位置,两套信息叠在一起,把空间分布和物理尺度同时交代清楚了。

九大行星排列 太阳系行星大小顺序排列图

再看密度这事。四颗内行星都是岩石加金属,密度普遍在每立方厘米四到五克上下。地球最瓷实,5.51克。水星虽然最小,密度却有5.43克,说明它内核铁的比例特别高。四颗外行星全是气态或冰态,密度低得飘。土星密度0.69克,比水还轻,理论上找个大水池子它能浮着。木星1.33克,天王星1.27克,海王星1.64克。这种密度落差也反映在大小排序图上。外行星看着大,质量也大,可都是虚胖。木星质量是地球318倍,体积是1300倍,一算密度只有地球四分之一。

行星大小的差距直接影响了它们的外观特征。木星大气层里风暴能塞下三个地球,大红斑刮了三百多年没停。土星光环展开宽度二十多万公里,厚度最薄处只有十米。天王星侧躺着转,轴倾角98度,南北极轮流对着太阳。海王星风速每小时2100公里,太阳系最高纪录。这些现象背后的物理机制都跟行星质量、体积、自转速度绑在一起。个头越大的行星自转越快,木星转一圈不到十小时,赤道地区被甩得明显鼓起来。水星转一圈要58天多,表面温差能差到六百多度。

画大小对比图的人经常犯一个错,把行星间距也按比例画。真按比例来,太阳系根本画不下。地球直径算一厘米,木星十四厘米,太阳一米四,海王星得搁到四十五米外。教科书上那些图全是压缩过的,行星大小比例能保真,轨道间距只能示意。这种压缩处理让很多人误以为外行星彼此离得不远,实际上海王星到天王星的距离比地球到木星还远一大截。

还有一个容易被忽略的点。行星不是标准球体。自转快的都扁。木星赤道直径比两极直径多出将近一万公里,肉眼仔细看能看出椭圆。土星更明显,赤道鼓包接近一万两千公里。地球也有点扁,但只有四十公里左右的差别,照片上看不出来。天王星海王星自转慢一些,扁率小得多。水星金星自转极慢,基本是正球。这些细节在大比例图上被抹平了,画成全圆。

行星排序图背后还藏着一个分类逻辑。内四颗叫类地行星,外四颗叫类木行星。类地行星都有固体表面,人可以站上去。类木行星全是流体,往下钻几十公里还是大气层,再往下高压把气体压成液态金属状态,没有明确的陆地分界。两类行星之间隔着一条雪线,太阳系形成初期这条线以内冰无法凝结,线外冰大量凝结。雪线位置大概在现在小行星带附近,这解释了为什么线内都是小个子岩石球,线外全是大家伙。

大小排列还跟卫星数量有挂钩。木星95颗已确认卫星,土星146颗,天王星27颗,海王星14颗。内行星这边,水星金星零颗,地球一颗,火星两颗。质量大的行星引力范围大,能俘获更多小天体。土星环里的冰块也是引力撕碎了没成型的小卫星留下的。

九大行星排列 太阳系行星大小顺序排列图

把这些数据摊开看,太阳系行星分布既不均匀也不对称。从大小上木星占了大半壁江山,从距离上海王星远到光走四个多小时。那张排列图把两种秩序叠在一起,让看的人一眼能抓到两套信息。水星最靠近太阳也最小,海王星最远但不是最大,木星卡在中间却是绝对统治级尺寸。记住这些错位关系,比硬背一串数字管用得多。以后再看行星对比图,脑子里自动弹出的是体积排位和轨道排位的交叉对照,不是单线条的顺序表。