关于太阳和太阳系行星形成的其他各种假说速度点

关于太阳和太阳系行星形成的其他各种假说速度点
关于太阳和太阳系行星形成的其他各种假说
速度点

关于太阳和太阳系行星形成的其他各种假说速度点
因为太阳系同人的关系太密切了,所以两个多世纪以来,许多杰出的思想家都探讨过太阳系的起源.关于太阳系的起源问题,200年来因为没有一种权威说法,因此人们提出了一种又一种假说,累计起来,已经有40种之多.但其中影响比较大的,主要有以下几种观点.
星云说.这种观点首先由德国伟大哲学家康德提出来,几十年以后,法国著名数学家拉普拉斯又独立提出了这一问题.他们认为,整个太阳系的物质都是由同一个原始星云形成的,星云的中心部分形成了太阳,星云的外围部分形成了行星.但康德和拉普拉斯也有着明显差别,康德认为太阳系是由冷的尘埃星云进化性演变而来,先形成太阳,后形成行星.拉普拉斯则相反,认为原始星云是气态的,切十分灼热,因其迅速旋转,先分离成圆环,圆环凝聚后形成行星,太阳的形成要比行星晚些.尽管它们之间有这样大的差别,但是他们大前提是一致的,因此人们便把他们捏在了一起,称“康德—拉普拉斯假说”.
这一假说在当时得到了普遍拥护和接受.近些年来,这一假说又有复活的趋势.美国天文学家卡米隆认为,太阳系原始星云是巨大的星际云抛出的一小片云,起初是在自传,同时在自身引力下收缩,其中心部分形成太阳,外围变成星云盘,星云盘后来形成行星.我国天文学家戴文赛、苏联天文学家萨弗隆诺夫、日本天文学家林忠四郎等人也都是这一观点的拥护者.澳大利亚的普伦蒂斯又提出了新拉普拉斯说,认为原始星云是冷的含尘云.
灾变说.康德—拉普拉斯假说因无法解释太阳和个行星之间动量矩的分配问题,因此在本世纪初,灾变说又盛行起来.这一假说的代表人是英国天文学家金斯.他认为,形成行星的原始物质,是由于有颗行星偶然从太阳身边走过,把太阳社一部分东西拉了出来的结果.因这次的经过非常近,完全可以看作是一次碰撞,太阳受到它起潮力的作用,从太阳表面抛出一股气流,气流凝聚后,变成了行星.这一假说有许多变种,像美国天文学家,铁伯非等人提出的星子说,杰弗里斯的恒星与太阳：相撞说,利特尔顿认为太阳原是双星,因受第3颗星
的引力作用,分击物质,形成星系.霍伊耳认为是太阳伴星作.超新星爆发时；一部分物质被太阳捕获而形成星系等等,都属于灾变说.这一假说,足足占据了天文学家们的头脑达30年之久.最近几年,灾变说又复活起来,沃尔夫森就是这一观点的拥护者,他的最新方案是,形成行星的气体流是从掠过太阳的太空天体中抛射出来的.
但不管怎样,经天文学家们的计算表明,气体中的物质在空间弥散开来之后,不会发生凝聚现象,这是对灾变说的斧底抽薪.因此,俘获说便应运而生.这一假说最早是由苏联科学家施唐持提出来的,他认为,当太阳某个时侯经过气体尘挨星云时,把星云中的物质据为己有,形成绕太帽旋转的星云盘,逐渐形成各个行星及其卫星.德冒的魏扎克,美国的柯伊伯也都是这一观点的拥护者,但他们的看法与施密特稍有些不同.魏扎克认为行星是在绕太阳旋转的气体尘埃的旋涡中形成的,柯伊伯认为行星是由星云盘上瓦解出来的一些气体球形成的.
尽管各种假说都有充分的观侧、计算和理论根据,但也都有致命的不足,所以一直也没有一种被普遍接受的假说.太阳系在等待着新的假说.

最多的是,一切起源于一场大爆炸

太阳系的形成过程
太阳系的形成和太阳自身演化密不可分，太阳的形成要经历三个时期五个过程，即星云时期、变星时期和主序星时期，五个过程是冷凝收缩过程、快引力收缩过程、慢引力收缩过程、耀变过程和氢燃烧过程，而行星的形成仅仅是太阳演化过程中的副产品，也就是太阳演化到某个阶段才形成了行星和卫星等天体。这是个非常复杂的演化过程，既有规律性，又有特殊性，还有偶然性，本文只略述太阳系的形成过程，不作理论...

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太阳系的形成过程
太阳系的形成和太阳自身演化密不可分，太阳的形成要经历三个时期五个过程，即星云时期、变星时期和主序星时期，五个过程是冷凝收缩过程、快引力收缩过程、慢引力收缩过程、耀变过程和氢燃烧过程，而行星的形成仅仅是太阳演化过程中的副产品，也就是太阳演化到某个阶段才形成了行星和卫星等天体。这是个非常复杂的演化过程，既有规律性，又有特殊性，还有偶然性，本文只略述太阳系的形成过程，不作理论推导和复杂的数学计算，只给出计算的结果。
1．星云时期 （包括冷凝收缩过程和快引力收缩过程）
太阳系是银河系的一部分，距银心2.5万光年，在猎户旋臂附近，太阳带领她的大家族以250公里/秒的速度绕银河中心旋转，周期约2亿年，50亿年之前若干亿年太阳系原始星云就在这个位置上。她是巨大的银河系原始气体云团（即星际云）冷缩断裂后分离出来的一小块星云，有初始速度和一定温度（不是高温），星云直径约3000天文单位，其实星云没有明显的边界，是个弥漫的氢气团，密度很低，约10_17克/厘米3，星云质量是太阳质量的1.5－2倍，温度在300K以下，有自转，但很慢，几乎和公转同步，星云主要成分是氢，占71%，其次是氦占27%，其它各种元素占2%，这里面包括从超新星爆发飞来的重元素和金属物质，还有挥发性物质和尘埃等。太阳系原始星云绕银河系中心运转，一开始就有角动量，在冷凝收缩过程中自转加快，就使自转不再与公转同步，又由于星云内侧和外侧到银心距离不等，在绕银心做开普勒运动时形成速度梯度，里快外慢，出现较差转动，星云在银心的潮汐力作用下发生湍动，并形成大大小小的涡流，各个涡流之间相互碰撞和兼并，又形成大的涡旋，最后形成一个更大的中心旋涡，由于星云继续缓慢的冷凝收缩，旋涡自转速度逐渐加快，大量物质开始向旋涡中心汇聚，致使中心区物质密度增大，引力增强，形成中心引力区，于是物质又在引力作用下加快向中心旋落，星云的冷凝收缩逐渐被引力收缩所代替，这时星云已由原来的3000天文单位缩至70天文单位，大约经过几十亿年的时间，其间星云体温度下降到几十K，物质损失较大，部分物质散逸到宇宙空间。
随着星云中心引力区的增强，加快了物质向中心旋落，形成了星云坍缩，进入快引力收缩过程。在星云内部物质从四面八方沿着涡旋方向迅速向中心下落，形成粗细不同的螺旋线式的物质流，星云也逐渐拉向扁平，形成阔边帽式的园盘，螺线状的物质流逐渐演变成四条旋臂，只要角动量不足就不会形成圆环，只能形成旋臂。从正面看犹如缩小的银河系，成旋涡结构，从侧面看类似NGC4594天体（M104），在平行总角动量轴的方向上收缩不受限制，坍缩迅速，增加的引力势能转变为物质的内能，而在赤道平面上收缩受到限制，这是因为受到离心加速度的作用削弱了引力，使收缩缓慢，才形成中央凸起四周扁平的带有旋臂的园盘，从总体看星云仍在继续收缩，角动量仍然向旋臂和中心区转移，当内旋臂收缩到距中心5.2天文单位时，转速逐渐达到13.1公里/秒，自转产生的离心力和中心区的引力相平衡，旋臂就停留在这一位置而不再收缩，但中心区的物质继续快速收缩，中心区与旋臂发生断裂，中心区继续收缩形成原太阳，占星云总质量的99.8%，而四条旋臂的质量还不到0.2%，此时原太阳对旋臂仍有很强的引力作用，同样旋臂也对原太阳有牵制作用，原太阳的自转受到滞后作用，转速渐渐减慢下来，把原太阳的角动量又转移到旋臂上，这时旋臂上物质只要角动量不足还会继续向中心旋落，但到达内旋臂处就不能再落下去了，因此内旋臂物质积累越来越多，而外旋臂物质相对减少了。当四条旋臂逐个达到开普勒轨道速度就演变成四道园环，园环位置按提丢斯—彼得定则分布，分别在木、土、天、海轨道位置上，它们的角动量占星云总角动量的99.5%，这就是太阳系角动量分布奇特的原因。以此种方式形成的拉普拉斯环不存在所需角动量不足的困难。
中心区坍缩成原太阳，物质密度增大，分子间相互碰撞频繁，产生的内部压强逐渐增大，使核心处物质挤压在一起形成星核，并释放大量能量，中心温度升高，增加的热能通过对流方式向外传播，星体呈现微微放热状态，整个星云体类似猎户座KL红外源区一样的天体。星云时期的快引力收缩过程历时很短，大约几千年，我们常说太阳有50亿年的历史，大概就从这时算起吧。
2．变星时期（包括慢引力收缩过程和耀变过程）
星云形成四道园环后，绝大部分质量都集中在中心区百分之一天文单位范围内，物质密度大增，分子间相互碰撞更加频繁，温度升高，压强增大。当内部辐射压和自吸引力接近相等时出现准流体平衡，星体不再收缩或者仅有微小脉动收缩，太阳的雏型基本形成，中心是快速旋转的坚实星核，核外是辐射区，再往外到表面是对流层，原太阳逐渐转入慢引力收缩过程。
原太阳内部物质运动非常复杂，因物质是气态流体，与刚体大不一样，在自转中出现了许多复杂的运动状态，因惯性离心力的作用赤道物质有拉向扁平的趋势，两极处物质必向赤道方向流动，极处物质减少了，但引力的作用是维持球形水准面，所以也必有物质向两极处流去，以补充那里的物质不足，于是在赤道两侧形成旋转方向不同的涡流，并随物质流动渐渐靠近赤道，这就是有名的蝴蝶图，这种状态直保持到现在，如太阳黑子运动。随物质对流和自转相互作用，角动量向赤道转移，从而形成星体的较差自转。核心处高密高压和高温不断增加，扰乱了热平衡梯度，通过混合长把动能和热量向外传输，温度较低的物质向下沉，形成对流，并发展为从内到外的湍流。当中心温度上升到2000K时，氢不能保持分子状态，而变成原子，并吸收大量热能，促使压力骤降，抵不住引力，中心区崩陷为体积更小密度更大的内核，并产生强烈的射电辐射，这些能量辐射可从星体稀薄处穿过而到达星体表面，因而可形成一些亮条，这就是H－H式天体。
星体内部不仅有高速运动分子产生的热能，还有原子级释放的电磁能，核心温度更高，星体自转虽然减慢下来，但星核还是快速自旋，核区附近的等离子体也随之快速旋转，星体磁场产生了，磁力线从两极附近穿出，星体这时产生了射电辐射，而内部热能不断传送到表面，表面温度可达1000K，并放射红光，这种能量传递时起时伏，表面温度也就忽高忽低，表现的星等就是忽大忽小的变化。有时能量积累到一定程度还会发生猛烈地喷发，抛出物质，在几天之内星等可上升5、6个等级，这个时期相当于金牛T型变星期或者类似鲸鱼座UV型耀星期，即为耀变过程。
原太阳中心区的温度逐渐升高，当达到80万K时，氢被点燃发生核聚变，首先是氢和氘聚变为一个氦核，产生光子并释放大量核能，突然猛增千百倍能量，必将产生猛烈地喷发，星体亮度也就突然增亮好多倍，这就是耀星或新星爆发，原太阳进入耀变过程，在这期间内发生过多次猛烈地喷发，释放大量能量和抛射物质，并带走一部分角动量，比较大的喷发有四次。因太阳质量不算太大，就没有更大的全面爆发，仅仅是局部喷发而已。
喷发是从星体内部核反应区开始的，那里的星核自转非常快，可达每秒数百公里。物质具有极高的能量，因此喷出物高温高速，第一次喷出物的质量约是太阳质量的百万分之三，温度一万多度，喷出速度高达每秒616.5公里，呈熔融半流体状态，高速自旋，在飞离原太阳过程中边降温边减速，当它到达目前金星轨道处速度刚好与开普勒轨道速度同步，便留在轨道上绕原太阳运转。仅过几十年，原太阳又发生第二次喷发，喷出物比前次略多些，仍是高温熔融状态，高速自旋，初速度比前次略大，当它进入到现今的地球轨道处便绕原太阳运行。又过数百年，原太阳又发生第三次喷发，这时的星核温度进一步增高，达300万度，发生氘、锂、铍、硼等核反应，释放能量更大，喷出物质没有前两次多，但初速度却大些，其中最大的一个团块进入到现今的火星轨道上，更多的碎块遍布在木星和火星轨道之间，经过三次喷发，原太阳处于暂时休顿状态，持续几千年，但星体中心温度仍在继续升高，当达到700万度时发生四氢聚变氦的质子－质子反应，释放大量光子和能量，原太阳发生第四次猛烈喷发，这次喷发物是太阳质量的千万分之二，初速度比前三次都大，因此飞出更远，其中一块较大的喷出物撞击在天王星边缘，溅起的物质碎块抵达海王星轨道处，更多的碎块遍布太阳系空间，有的飞出海王星的外侧。这时原太阳表面温度上升到数千度，放热发光。一个光芒四射的恒星即将诞生。原太阳在变星时期大约有4亿年。
3．主序星时期（包括氢燃烧过程和未发生的氦燃烧过程）
原太阳经过几次耀变逐渐趋于稳定状态，进入氢燃烧过程，释放核能，星核中心核反应区温度可达1500万度，核反应出现碳氮循环反应，但大量的还是质子－质子反应，核中心密度达160克/厘米3，中心压力3.4×1016帕,抵住星体的引力收缩,达到新的热平衡梯度,不再发生喷发现象,进入相对稳定期。这时星体表面温度达5770 K，成为G型星，太阳辐射主要是电磁辐射和带电粒子流，外层大气不断发射的稳定粒子流－即太阳风，驱散星周物质，使太阳更加明朗了，成为一颗年轻的主序星。太阳在主序星期已有46亿年了。太阳活动仍在继续中，表现为11年一个周期，说明太阳还在继续演化中。当太阳中心温度达到1亿度，氦核聚变为碳核和氧核反应，进入氦燃烧过程。
4．类木行星和规则卫星的形成

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行星形成有先后,地球是类地行星中最后一个形成的，天王星是类木行星中最后一个形成的，太阳系中最后一个形成的行星不是侧身旋转的天王星就是我们赖以生存的地球。 在拉普拉斯[星云说]中，星云收缩碰撞形成了行星，这不详细。我认为行星不是撞出来的，是象滚雪球一样滚出来的。在以不稳定椭圆轨道运动的质点不会在碰撞过程中变大的，只会撞成碎片。只有当这些碰撞的碎片以相对稳定，近似圆轨道运行的星云环产生后，在环的边缘...

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行星形成有先后,地球是类地行星中最后一个形成的，天王星是类木行星中最后一个形成的，太阳系中最后一个形成的行星不是侧身旋转的天王星就是我们赖以生存的地球。 在拉普拉斯[星云说]中，星云收缩碰撞形成了行星，这不详细。我认为行星不是撞出来的，是象滚雪球一样滚出来的。在以不稳定椭圆轨道运动的质点不会在碰撞过程中变大的，只会撞成碎片。只有当这些碰撞的碎片以相对稳定，近似圆轨道运行的星云环产生后，在环的边缘象滚雪球一样，才能形成行星胚胎。 为什么行星胚胎只能在星云环边缘形成呢？大家知道：地球表面的重力加速度大于地球内部的重力加速度，故同样道理，星云环边缘的质点受到的合力大于环内的质点，所以星云环边缘收缩快，密度大，容易象滚雪球一样形成行星胚胎。我认为八大行星是经过两次收缩过程形成的，第一次收缩形成了类木行星的星云面包圈，在这个面包圈的内外部也有少量的星云物质，外部的星云物质形成柯伊伯带的小行星。在类木行星形成过程中又有大量碎片落入内圈，这时在内圈就产生了第二次收缩，又形成了类地行星的星云面包圈，故类地行星和类木行星是两个不同系统不同时期产生的。在两次收缩过程中，类地行星和类木行星之间必然会剰下一些物质，这就是火星和木星之间的小行星环。这些观点有理论根据，记得十几年前，无意中看到水杯中的沉淀物随水旋转时的 有趣现象：沉淀物旋转时，边缘会象滚雪球一样逐渐增大，这个现象给了我灵感和启发，根据这个现象，经过不懈的努力，寻找其原因，最终通过计算得出星云环只有在边缘才能形成行星胚胎。所以行星形成的顺序是有规律的，行星是从星云环的内外两侧开始形成的。 太阳系中行星形成顺序是：类木行星（——木星——土星——天王星——海王星——）从第一次收缩的星云环的内外两侧开始形成行星胚胎，内侧角速度大，形成速度快，先后形成了木星，土星，外侧角速度小，形成速度慢，只形成了海王星，最后天王星形成。在形成类木行星的过程中，类地行星也开始孕育，形成顺序与类木行星相似：类地行星（——水星——金星——地球——火星——）即从第二次收缩的星云环的内外两侧开始形成行星胚胎，内侧角速度大，形成速度快，先后形成了水星，金星，外侧角速度小，形成速度慢，只形成了火星，最后剩下的环带形成了地球和月亮。我还估计这个最后剩下的环带内圈形成了月亮胚胎，外圈形成了地球胚胎，两个胚胎互相吸引逐渐靠近，最后月亮被地球俘获，形成了特殊的地——月双行星系统。作者---江苏---金坛---王舅保

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