八大行星——火星-地球-金星-水星-M81介绍

火   星

        英文名: Mars
　　火星为距太阳第四远，也是太阳系中第七大行星：
　　火星基本参数：
　　轨道半长径： 22794万 千米 (1.52 天文单位)
　　公转周期： 686.98 日
　　平均轨道速度： 24.13 千米/每秒
　　轨道偏心率： 0.093
　　轨道倾角： 1.8 度
　　行星赤道半径： 3398 千米
　　质量(地球质量＝1)： 0.1074
　　密度： 3.94 克/立方厘米
　　自转周期： 1.026 日
　　自转方向:自西向东
　　卫星数： 2
　　公转轨道: 离太阳227,940,000 千米 (1.52 天文单位)
　　火星(希腊语: 阿瑞斯)被称为战神。这或许是由于它鲜红的颜色而得来的；火星有时被称为“红色行星”。（趣记：在希腊人之前，古罗马人曾把火星作为农耕之神来供奉。而好侵略扩张的希腊人却把火星作为战争的象征）而“三月”的名字也是得自于火星。
　　火星在史前时代就已经为人类所知。由于它被认为是太阳系中人类最好的住所（除地球外），它受到科幻小说家们的喜爱。但可惜的是那条著名的被Lowell“看见”的“运河”以及其他一些什么的，都只是如Barsoomian公主们一样是虚构的。
　　第一次对火星的探测是由水手4号飞行器在1965年进行的。人们接连又作了几次尝试，包括1976年的两艘海盗号飞行器（左图）。此后，经过长达20年的间隙，在1997年的七月四日，火星探路者号终于成功地登上火星（右图）。
　　火星的轨道是显著的椭圆形。因此，在接受太阳照射的地方，近日点和远日点之间的温差将近30摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K（-55℃，-67华氏度），但却具有从冬天的140K（-133℃，-207华氏度）到夏日白天的将近300K（27℃，80华氏度）的跨度。尽管火星比地球小得多，但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。
　　除地球外，火星是具有最多各种有趣地形的固态表面行星。其中不乏一些壮观的地形：
　　－ 奥林匹斯山脉：它在地表上的高度有24千米（78000英尺），是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过500千米，并由一座高达6千米（20000英尺）的悬崖环绕着（右图）；
　　－ Tharsis: 火星表面的一个巨大凸起，有大约4000千米宽，10千米高；
　　－ Valles Marineris: 深2至7千米，长为4000千米的峡谷群（标题下图）；
　　－ Hellas Planitia: 处于南半球，6000多米深，直径为2000千米的冲击环形山。
　　火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。
　　在火星的南半球，有着与月球上相似的曲型的环状高地（左图）。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原组成。这些平原的形成过程十分复杂。南北边界上出现几千米的巨大高度变化。形成南北地势巨大差异以及边界地区高度剧变的原因还不得而知（有人推测这是由于火星外层物增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的）。最近，一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。这个疑点将由“火星全球勘测员”来解决。
　　火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成；外包一层熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外层是一层薄薄的外壳。相对于其他固态行星而言，火星的密度较低，这表明，火星核中的铁（镁和硫化铁）可能含带较多的硫。
　　如同水星和月球，火星也缺乏活跃的板块运动；没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。由于没有横向的移动，在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。再加之地面的轻微引力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是，人们却未发现火山最近有过活动的迹象。虽然，火星可能曾发生过很多火山运动，可它看来从未有过任何板块运动。
　　火星上曾有过洪水，地面上也有一些小河道（右图），十分清楚地证明了许多地方曾受到侵蚀。在过去，火星表面存在过干净的水，甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间，而且据估计距今也有大约四十亿年了。（Valles Marneris不是由流水通过而形成的。它是由于外壳的伸展和撞击，伴随着Tharsis凸起而生成的）。
　　在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。
　　火星的那层薄薄的大气主要是由余留下的二氧化碳（95.3％）加上氮气（2.7％）、氩气（1.6％）和微量的氧气（0.15％）和水汽（0.03％）组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴（比地球上的1％还小），但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴，而在Olympus Mons的顶端却只有1毫巴。但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应，但那些仅能提高其表面5K的温度，比我们所知道的金星和地球的少得多。
　　火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层（左图）。这种现象的原因还不知道，但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的。或许在火星表面下较深处也有水存在。这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化使火星的气压改变了25％左右（由海盗号测量出）。
　　但是最近通过哈博望远镜的观察却表明海盗号当时勘测时的环境并非是典型的情况。火星的大气现在似乎比海盗号勘测出的更冷、更干了（详细情况请看来自STScI站点）。
　　海盗号尝试过作实验去决定火星上是否有生命，结果是否定的。但乐观派们指出，只有两个小样本是合格的，并且又并非来自最好的地方。以后的火星探索者们将继续更多的实验。
　　一块小陨石（SNC陨石）被认为是来自于火星的。
　　1996年8月6日，戴维?朱开(David McKay) 等人宣称，在火星的陨石中首次发现有有机物的构成。那作者甚至说这种构成加上一些其他从陨石中得到的矿物，可以成为火星古微生物的证明。（左图？）
　　如此惊人的结论，但它却没有使有外星人存在这一结论成立。自以戴维?朱开发表意见后，一些反对者的研究也被发布。但任何结论都应当“言之有理，言之有据”。在没有十分肯定宣布结论之前仍有许多事要做。
　　在火星的热带地区有很大一片引力微弱的地方。这是由火星全球勘测员在它进入火星轨道时所获得的意外发现。它们可能是早期外壳消失时所遣留下的。这或许对研究火星的内部结构、过去的气压情况，甚至是古生命存在的可能都十分有用。
　　在夜空中，用肉眼很容易看见火星。由于它离地球十分近，所以显得很明亮。迈克?哈卫的行星寻找图表显示了火星以及其它行星在天空中的位置。越来越多的细节，越来越好的图表将被如星光灿烂这样的天文程序来发现和完成。

地   球

        英文:earth
　　地球是距太阳第三颗，也是第五大行星：
　　轨道半径: 149,600,000 千米 (离太阳1.00 天文单位)
　　行星直径: 12,756.3 千米
　　质量: 5.9736e24 千克
　　赤道引力(地球=1) 1.00
　　逃逸速度(公里/秒) 11.2
　　自转周期(日) 0.9973
　　公转周期（日）365.2422
　　黄赤交角(度) 23.26
　　反照率 0.30
　　自转方向:自西向东
　　地球是唯一一个不是从希腊或罗马神话中得到的名字。Earth一词来自于古英语及日耳曼语。这里当然有许多其他语言的命名。在罗马神话中，地球女神叫Tellus－肥沃的土地（希腊语：Gaia, 大地母亲）
　　直到16世纪哥白尼时代人们才明白地球只是一颗行星。
　　地球，当然不需要飞行器即可被观测，然而我们直到二十世纪才有了整个行星的地图。由空间拍到的图片应具有合理的重要性；举例来说，它们大大帮助了气象预报及暴风雨跟踪预报。它们真是与众不同的漂亮啊！
　　地球由于不同的化学成分与地震性质被分为不同的岩层（深度－千米）：
　　0- 40 地壳
　　40- 400 Upper mantle - 上地幔
　　400- 650 Transition region - 过渡区域
　　650-2700 Lower mantle - 下地幔
　　2700-2890 D'' layer - D"层
　　2890-5150 Outer core - 外核
　　5150-6378 Inner core - 内核
　　地壳的厚度不同，海洋处较薄，大洲下较厚。内核与地壳为实体；外核与地幔层为流体。不同的层由不连续断面分割开，这由地震数据得到；其中最有名的有数地壳与上地幔间的莫霍面－不连续断面了。
　　地球的大部分质量集中在地幔，剩下的大部分在地核；我们所居住的只是整体的一个小部分（下列数值×10e24千克）:
　　大气 = 0.0000051
　　海洋 = 0.0014
　　地壳 = 0.026
　　地幔 = 4.043
　　外地核 = 1.835
　　内陆核 = 0.09675
　　地核可能大多由铁构成（或镍/铁），虽然也有可能是一些较轻的物质。地核中心的温度可能高达7500K，比太阳表面还热；下地幔可能由硅，镁，氧和一些铁，钙，铝构成；上地幔大多由olivene，pyroxene(铁/镁硅酸盐)，钙，铝构成。我们知道这些金属都来自于地震；上地幔的样本到达了地表，就像火山喷出岩浆，但地球的大部分还是难以接近的。地壳主要由石英（硅的氧化物）和类长石的其他硅酸盐构成。就整体看，地球的化学元素组成为：
　　34.6% 铁
　　29.5% 氧
　　15.2% 硅
　　12.7% 镁
　　2.4% 镍
　　1.9% 硫
　　0.05% 钛
　　地球是太阳系中密度最大的星体。
　　其他的类地行星可能也有相似的结构与物质组成，当然也有一些区别：月球至少有一个小内核；水星有一个超大内核（相当于它的直径）；火星与月球的地幔要厚得多；月球与水星可能没有由不同化学元素构成的地壳；地球可能是唯一一颗有内核与外核的类地行星。值得注意的是，我们的有关行星内部构造的理论只是适用于地球。
　　不像其他类地行星，地球的地壳由几个实体板块构成，各自在热地幔上漂浮。理论上称它为板块说。它被描绘为具有两个过程：扩大和缩小。扩大发生在两个板块互相远离，下面涌上来的岩浆形成新地壳时。缩小发生在两个板块相互碰撞，其中一个的边缘部份伸入了另一个的下面，在炽热的地幔中受热而被破坏。在板块分界处有许多断层（比如加利福尼亚的San Andreas断层），大洲板块间也有碰撞（如印度洋板块与亚欧板块）。目前有六大板块：
　　美洲板块 － 北美洲，南美洲，西大西洋及格陵兰岛
　　南极板块 － 南极洲及沿海
　　欧亚板块 － 东北大西洋，欧洲及除印度外的亚洲
　　非洲板块 － 非洲，东南大西洋及西印度洋
　　印度洋板块 － 印度，澳大利亚，新西兰及大部分印度洋
　　太平洋板块 － 大部分太平洋（及加利福尼亚南岸）
　　还有超过廿个小板块，如阿拉伯，菲律宾板块。地震经常在这些板块交界处发生。绘成图使得更容易地看清板块边界。
　　地球的表面十分年轻。在50亿年的短周期中（天文学标准），不断重复着侵蚀与构造的过程，地球的大部分表面被一次又一次地形成和破坏，这样一来，除去了大部分原始的地理痕迹（比如星体撞击产生的火山口）。这样一来，地球上早期历史都被清除了。地球至今已存在了45到46亿年，但已知的最古老的石头只有40亿年，连超过30亿年的石头都屈指可数。最早的生物化石则小于39亿年。没有任何确定的记录表明生命真正开始的时刻。
　　71％的地球表面为水所覆盖。地球是行星中唯一一颗能在表面存在有液态水（虽然在土卫六的表面存在有液态乙烷与甲烷，木卫二的地下有液态水）。我们知道，液态水是生命存在的重要条件。海洋的热容量也是保持地球气温相对稳定的重要条件。液态水也造成了地表侵蚀及大洲气候的多样化，目前这是在太阳系中独一无二的过程（很早以前，火星上也许也有这种情况）。
　　地球的大气由77％的氮，21％氧，微量的氩、二氧化碳和水组成。地球初步形成时，大气中可能存在大量的二氧化碳，但是几乎都被组合成了碳酸盐岩石，少部分溶入了海洋或给活着的植物消耗了。现在板块构造与生物活动维持了大气中二氧化碳到其他场所再返回的不停流动。大气中稳定存在的少量二氧化碳通过温室效应对维持地表气温有极其深远的重要性。温室效应使平均表面气温提高了35摄氏度（从冻人的-21℃升到了适人的14℃）；没有它海洋将会结冰，而生命将不可能存在。
　　丰富的氧气的存在从化学观点看是很值得注意的。氧气是很活泼的气体，一般环境下易和其他物质快速结合。地球大气中的氧的产生和维持由生物活动完成。没有生命就没有充足的氧气。
　　地球与月球的交互作用使地球的自转每世纪减缓了2毫秒。当前的调查显示出大约在9亿年后，一年有481天又18小时。
　　地球的卫星:月球(月亮)[moon]
　　月球俗称月亮，也称太阴。在太阳系中是地球唯一的天然卫星。月球是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里，除水星和金星外，其他行星都有天然卫星。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为1000度，很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里，是地球的3/11。体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。

金   星

英文名：Venus
　　八大行星之一，中国古代称之为太白或太白金星。它有时是晨星，黎明前出现在东方天空，被称为“启明”；有时是昏星，黄昏后出现在西方天空，被称为“长庚”。金星是全天中除太阳和月亮外最亮的星，犹如一颗耀眼的钻石，于是古希腊人称它为阿佛洛狄忒--爱与美的女神，而罗马人则称它为维纳斯--美神。
　　金星基本参数
　　自转方向:自东向西
　　公转周期：224.701天
　　平均轨道速度：35.03 千米/每秒
　　轨道偏心率：0.007
　　轨道倾角：3.4 度
　　赤道直径：12,103.6千米
　　直 径：12105千米
　　质量(地球质量＝1)：0.8150
　　密度：5.24 克/立方厘米
　　卫星数量:0
　　公转半径：108,208,930 km(0.72 天文单位)
　　表面面积：4.6亿平方千米
　　自转时间：243.02天
　　逃逸速度：10.4 千米/秒
　　金星在史前就已被人所知晓。除了太阳与月亮外，它是最亮的一颗。
　　金星是一颗内层行星，从地球用望远镜观察它的话，会发现它有位相变化。伽利略对此现象的观察是赞成哥白尼的有关太阳系的太阳中心说的重要证据。
　　第一艘访问金星的飞行器是1962年的水手2号。随后，它又陆续被其他飞行器：金星先锋号，苏联尊严7号、尊严9号访问。
　　金星的自转非常不同寻常，一方面它很慢（金星日相当于243个地球日，比金星年稍长一些），另一方面它是倒转的。另外，金星自转周期又与它的轨道周期同步，所以当它与地球达到最近点时，金星朝地球的一面总是固定的。这是不是共鸣效果或只是一个巧合就不得而知了。
　　金星有时被誉为地球的姐妹星，在有些方面它们非常相像：
　　－－ 金星比地球略微小一些（95％的地球直径，80％的地球质量）。
　　－－ 在相对年轻的表面都有一些环形山口。
　　－－ 它们的密度与化学组成都十分类似。
　　由于这些相似点，有时认为在它厚厚的云层下面金星可能与地球非常相像，可能有生命的存在。但是不幸的是，许多有关金星的深层次研究表明，在许多方面金星与地球有本质的不同。
　　金星的大气压力为90个标准大气压（相当于地球海洋深1千米处的压力），大气大多由二氧化碳组成，也有几层由硫酸组成的厚数千米的云层。这些云层挡住了我们对金星表面的观察，使得它看来非常模糊。这稠密的大气也产生了温室效应，使金星表面温度上升400度，超过了740开（足以使铅条熔化）。金星表面自然比水星表面热，虽然金星比水星离太阳要远倍。云层顶端有强风，大约每小时350千米，但表面风速却很慢，每小时几千米不到。

                                                                                                         水   星
水星最接近太阳，是太阳系中最小最轻的行星。水星在直径上小于木卫三和土卫六。

水星基本参数：

轨道半长径： 5791万 千米 (0.38 天文单位)木卫三公转周期： 87.70 天

自转方向:自西向东

平均轨道速度： 47.89 千米/每秒

轨道偏心率： 0.206

轨道倾角： 7.0 度

行星赤道半径： 2440 千米

质量(地球质量＝1)： 0.0553

密度： 5.43 克/立方厘米

自转周期： 58.65 日

卫星数： 无

公转轨道: 距太阳 57,910,000 千米 (0.38 天文单位)

在古罗马神话中水星是商业、旅行和偷窃之神，即古希腊神话中的赫耳墨斯，为众神传信的神，或许由于水星在空中移动得快，才使它得到这个名字。

早在公元前3000年的苏美尔时代，人们便发现了水星，古希腊人赋于它两个名字：当它初现于清晨时称为阿波罗，当它闪烁于夜空时称为赫耳墨斯。不过，古希腊天文学家们知道这两个名字实际上指的是同一颗星星，赫拉克赖脱（公元前5世纪之希腊哲学家）甚至认为水星与金星并非环绕地球，而是环绕着太阳在运行。

仅有水手10号探测器于1973年和1974年三次造访水星。它仅仅勘测了水星表面的45％（并且很不幸运，由于水星太靠近太阳，以致于哈博望远镜无法对它进行安全的摄像）。

水星的轨道偏离正圆程度很大，近日点距太阳仅四千六百万千米，远日点却有7千万千米，它在轨道近日点所具有的围绕太阳的缓慢岁差现象，被称为“水星近日点轨道进动”。（岁差：地轴进动引起春分点向西缓慢运行，速度每年0.2"，约25800年运行一周，使回归年比恒星年短的现象。分日岁差和行星岁差两种，后者是由行星引力产生的黄道面变动引起的。）在十九世纪，天文学家们对水星的轨道半径进行了非常仔细的观察，但无法运用牛顿力学对此作出适当的解释。存在于实际观察到的值与预告值之间的细微差异是一个次要（每千年相差七分之一度）但困扰了天文学家们数十年的问题。有人认为在靠近水星的轨道上存在着另一颗行星（有时被称作Vulcan，“祝融星”），由此来解释这种差异，结果最终的答案颇有戏剧性：爱因斯坦的广义相对论。在人们接受认可此理论的早期，水星运行的正确预告是一个十分重要的因素。（水星因太阳的引力场而绕其公转，而太阳引力场极其巨大，据广义相对论观点，质量产生引力场，引力场又可看成质量，所以巨引力场可看作质量，产生小引力场，使其公转轨道偏离。类似于电磁波的发散，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，传向远方。－－译注）　　在1962年前，人们一直认为水星自转一周与公转一周的时间是相同的，从而使面对太阳的那一面恒定不变。这与月球总是以相同的半面朝向地球很相似。但在1965年，通过多普勒雷达的观察发现这种理论是错误的。现在我们已得知水星在公转二周的同时自转三周，水星是太阳系中目前唯一已知的公转周期与自转周期共动比率不是1:1的天体。　　由于上述情况及水星轨道极度偏离正圆，将使得水星上的观察者看到非常奇特的景像，处于某些经度的观察者会看到当太阳升起后，随着它朝向天顶缓慢移动，将逐渐明显地增大尺寸。太阳将在天顶停顿下来，经过短暂的倒退过程，再次停顿，然后继续它通往地平线的旅程，同时明显地缩小。在此期间，星星们将以三倍快的速度划过苍空。在水星表面另一些地点的观察者将看到不同的但一样是异乎寻常的天体运动。

水星上的温差是整个太阳系中最大的，温度变化的范围为90开到700开。相比之下，金星的温度略高些，但更为稳定。

水星在许多方面与月球相似，它的表面有许多陨石坑而且十分古老；它也没有板块运动。另一方面，水星的密度比月球大得多，(水星 5.43 克/立方厘米 月球 3.34克/立方厘米)。水星是太阳系中仅次于地球，密度第二大的天体。事实上地球的密度高部分源于万有引力的压缩；或非如此，水星的密度将大于地球，这表明水星的铁质核心比地球的相对要大些，很有可能构成了行星的大部分。因此，相对而言，水星仅有一圈薄薄的硅酸盐地幔和地壳。

巨大的铁质核心半径为1800到1900千米，是水星内部的支配者。而硅酸盐外壳仅有500到600千米厚，至少有一部分核心大概成熔融状。

事实上水星的大气很稀薄，由太阳风带来的被破坏的原子构成。水星温度如此之高，使得这些原子迅速地散逸至太空中，这样与地球和金星稳定的大气相比，水星的大气频繁地被补充更换。

水星的表面表现出巨大的急斜面，有些达到几百千米长，三千米高。有些横处于环形山的外环处，而另一些急斜面的面貌表明他们是受压缩而形成的。据估计，水星表面收缩了大约0.1％（或在星球半径上递减了大约1千米）。

水星上最大的地貌特征之一是Caloris 盆地（右图），直径约为1300千米，人们认为它与月球上最大的盆地Maria相似。如同月球的盆地，Caloris盆地很有可能形成于太阳系早期的大碰撞中，那次碰撞大概同时造成了星球另一面正对盆地处奇特的地形（左图）。

除了布满陨石坑的地形，水星也有相对平坦的平原，有些也许是古代火山运动的结果，但另一些大概是陨石所形成的喷出物沉积的结果。

水手号探测器的数据提供了一些近期水星上火山活动的初步迹象，但我们需要更多的资料来确认。

令人惊讶的是，水星北极点的雷达扫描（一处未被水手10号勘测的区域）显示出在一些陨石坑的被完好保护的隐蔽处存在冰的迹象。

水星有一个小型磁场，磁场强度约为地球的1％。

至今未发现水星有卫星。

通常通过双筒望远镜甚至直接用肉眼便可观察到水星，但它总是十分靠近太阳，在曙暮光中难以看到。Mike Harvey的行星寻找图表指出此时水星在天空中的位置（及其他行星的位置），再由“星光灿烂”这个天象程序作更多更细致的定制。

                                                      M 81
旋涡星系 M81 （NGC 3031），类型Sb，位于大熊座
Bode星系

赤经 09 : 55.6（小时:分）
赤纬 +69 : 04（度:分）
距离 12000（千光年）
视亮度 6.9（星等）
视大小 21x10（角分）
由Johann Elert Bode在1774年发现。
M81是北半球的业余天文学家最容易观测和最有回报的星系之一，因为它的总视亮度约为6.8等，用小望远镜就能找到。Lowell天文台的Brain Skiff报告说，在格外良好的观测条件下（即清澈黑暗的天空中），他用肉眼就能看见M81，这至少是第四位肉眼看见M81的观测者！
这个具有明显旋臂的旋涡星系M81，与近邻的M82一起组成了一对最显著的、有物理联系的星系对。M81还是一个邻近星系群（被称为M81星系群）中最明亮、大概也是占据统治地位的星系。在几千万年以前，也可以说是宇宙时间尺度上的不久以前，M81和M82之间发生了一场近距离遭遇。在这次事件中，较大较重的M81通过引力相互作用，已经使M82发生了明显的变形。这场遭遇本身也在较大较明亮的星系M81的螺旋图案中留下了印记，首先是使得它整体变得更加明显，其次是在它核心区域的左下方形成了黑暗的线状结构。这两个星系仍然靠得很近，它们中心的间距只有大约150,000光年。
M81是Johann Elert Bode最先发现的四个天体之一。他是在1774年12月31日发现它的，同时还看见了它的近邻——M82。Bode将它形容为一个“朦胧的光斑”，距离M82大约0.75度，“显得很圆，中间有一个密集核心”，他还将其收入列表，编为第17号天体。Pierre Méchain在1779年8月独立地重新发现了这两个朦胧光斑状的星系，并且将它们报告给了Charles Messier，后者在1781年2月9日完成了位置测量之后，将它们加入了他的星表。
利用哈勃太空望远镜，华盛顿卡内基研究所的Wendy Freedman领导的一个小组在1993年，早在哈勃望远镜被修复之前，就已经研究了M81中的32颗造父变星，测定出它的距离为1100万光年。结合欧洲航天局Hipparcos卫星的测量结果所暗示的最新距离尺度修正，M81的真实距离可能接近1200万光年。参看H0 Key Project小组关于M81的研究工作（paper 1 and 2, 1994）。
1993年3月28日星期天，一颗II型超新星（1993J）出现在M81中，它是由来自于Lugo市（西班牙）的西班牙业余天文学家Francisco Garcia Diaz发现的，亮度最大时曾经达到大约10.5等。在爆炸发生之后的将近6个月到18个月之间，欧洲和北美洲的甚长基线干涉（VLBI）阵列射电望远镜在3.6厘米波长的射电波段，拍摄了这颗超新星的遗迹。
1994年所做的研究已经表明，M81大概只拥有少量的暗物质，因为它的旋转曲线在外侧区域会下降；这与包括我们银河系在内的许多星系刚好相反，它们的旋转曲线在外侧会增加。为了解释这些区域中的恒星速度，星系必须拥有特定数量的物质。然而，观测到的发光物质（恒星和星云）总量通常不足以解释这种行为；因此人们假设星系中的很大一部分质量是不会发光的暗物质（或者至少是低光度的物质）。对M81来说，暗物质的百分比现在被估计低于平均水平。
1995年，Perelmuter和Racine研究了M81的周边区域，寻找其中的球状星团。他们找到了大约70个候选天体，很可能属于M81的球状星团系统。（Perelmuter and Racine, 1995）。他们估计M81拥有的球状星团总数为210 +/- 30个。
1990年12月，ASTRO-1航天飞机任务（STS-35）将望远镜送入了地球轨道，其中包括了UIT（紫外成像望远镜），它拍摄了M81的照片（紫外照片；这些照片与可见光照片进行对比，被组合成了有趣的、信息量丰富的覆盖图层；这里提供的一段动画[433 k MPG]显示了M81的紫外图像向可见光照片渐变的过程）。在此之前，M81的紫外辐射也被苏联Astron轨道天文台研究过。Bill Keel已经收集了M81在不同电磁波段中的一系列照片，从射电到X射线一应俱全。