太阳角动量异常是什么原因

发布时间: 2023-03-23 13:02:15 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 79

太阳是怎么形成的?太阳是一个含有200亿亿吨气体的大气体球,太阳就是燃烧这些气体,发出光和热的。,大约在50亿年前,在银河系里爆...

太阳角动量异常是什么原因

太阳是怎么形成的?

太阳是一个含有200亿亿吨气体的大气体球,太阳就是燃烧这些气体,发出光和热的。
大约在50亿年前,在银河系里爆炸了一颗巨大的恒星,形成星际,
由于引力作用,星际云不断地收缩,质量向一个中心集中,形成碟状气团。气团的温度和压力快速上升,当达到几百万度时,中心的球开始产生核聚变反应,释放出巨大能量,产生光和热,成为一颗成熟的恒星,称为主序星,这时是恒星生命中最长久和最稳定的阶段,这就是太阳。
太阳主要是由氢和氦两种气体构成。其中有四分之三是氢气,太阳的能量是由氢变为氦的热核反应释放出来的。这种与氢弹爆炸相同的核聚变反应产生的热量是巨大的,使太阳的表面温度达到了6000摄氏度,而太阳中心的温度则达到摄氏1500至2000万度。
燃烧时的太阳,火焰高达1000多公里。太阳一秒钟消耗400万吨氢,每秒钟释放的能量相当于一秒钟内同时爆炸910亿颗100万吨级的氢弹。而太阳每分钟所释放的热量则相当于1.3亿亿吨煤燃烧时释放的热量。
整个太阳的温度很高,但是也有的地方温度比周围要低,这些温度低的地方叫太阳黑子。黑子能抛出很多带电粒子,进入地球大气层,造成磁爆和极光等现象,还会干扰地球的无线电通讯。
1、是你在宇宙中拿一个弹弓把石头射到天上去了,石头就成了太阳。

2、一百多亿年前,那时的宇宙比今天的宇宙要小许多,在宇宙的原始气体云中,银河系诞生了。同时银河系中的第一代古老的恒星诞生了。那些恒星经过漫长的过程后,在各自的大爆发中死去,它们抛出大量烧剩下来的气体,这些气体在冰冷的星际空间里游荡,一团团汇聚成一大团,其中的组成物质主要是氢和氦,还有其他的各种元素。由于万有引力的作用,大团气体开始凝缩成各个高密团块。各个团块的凝聚速度各不相同,每个团块的体积非常之大。随着时间的推移,有的团块的靠近中央的部分开始加速凝聚,并产生旋转。由于气体的压缩,中间部分的温度上升。其中一个团块的中间部分的温度上升到了700万度到1000万度以上,终于爆发了热核反应。一颗新的恒星诞生了,它就是太阳,诞生的时间大约在50亿年前。空间中的剩余气体,一部分继续落入太阳,一部分由较重原子组成的物质,在绕太阳旋转过程中又各自凝聚成星体,它们就是九大行星、卫星及其他。
  1、有报道说,太阳是原始恒星爆炸而形成的
  2、太阳是由原始星形云成的.最近美国的红外线望远镜看到金牛座里有新星正在诞生,以有一百多万年了,非常年轻,是现在所发现的最年轻的星体
  3、 在17世纪时,牛顿提出:散布于空间中的弥漫物质可以在引力作用下凝聚为太阳和恒星的设想经过历代天文学家的努力,已逐步发展成为一个相当成熟的理论。观测表明,星际空间存在着许多由气体和尘埃组成的巨大分子云。这种气体云中密度较高的部分在自身引力作用下会变得更密一些。当向内的引力强到足以克服向外的压力时,它将迅速收缩落向中心。如果气体云起初有足够的旋转,在中心天体周围就会形成一个如太阳系大小的气尘盘,盘中物质不断落到称为原恒星的中央天体上。在收缩过程中释放出的引力能使原恒星变热,当中心温度上升到1000万度以引发热核反应时,一颗恒星就诞生了。恒星的质量范围在0.1-100个太阳质量之间。更小的质量不足以触发核反应,更大的质量则会由于产生的辐射压力太大而瓦解。近年来,红外天文卫星探测到成千上万个处于形成过程中的恒星,毫米波射电望远镜在一些原恒星周围发现由盘两极射出的喷流。这些观测结果对上述理论都是有力的支持。

  恒星的颜色与其表面温度的关系:其他所有恒星也和太阳一样,是炽热的大火球。不过,它们的表面温度并不相同,天文学家发现,恒星的表面温度越高,它发出的光线的颜色越偏向紫色,温度越低,越偏向红色。因此,通过恒星的颜色,可以较为粗略地判断该恒星表面温度的相对高低。
  4、宇宙形成之谜有望解开———

  科学家们认为,发生在137亿年前的大爆炸创造了宇宙,大约1亿年后,氢原子开始结合燃烧,产生了明亮燃烧的恒星,但这些恒星究竟是个什么样子,科学家一直没有搞清楚。据美国宇航局太空网报道,美国的天文学家声称,他们可能已经发现了宇宙的“第一缕曙光”。这一发现有望帮助他们揭示宇宙中各个星系在“大爆炸”发生仅数亿年后开始形成时,整个宇宙的实际发展情景。

  该研究将首次向人们展示出距今130亿年前宇宙刚诞生时的雏形模样。

  据美国宇航局驻马里兰的戈达德太空飞行中心的研究人员说,他们相信已经捕捉到早已消失了的恒星的辐射痕迹,这些恒星是在宇宙的婴儿时期诞生的。如果上述发现能够被最终证实,该研究将首次向人们展示出距今130亿年前宇宙刚诞生时的雏形模样,同时将有望揭示宇宙中各个星系在“大爆炸”发生仅数亿年后开始形成时,整个宇宙的实际发展情景。

  这项研究虽然不是结论性的,但它是证明这些早期恒星存在的第一个切实的证据。研究人员认为,这些恒星产生并形成了包括太阳在内的未来的恒星的原始物质。据发表在3日《自然》杂志上的这篇论文的第一作者、天体物理学家亚历山大·卡什林斯基说:“它们出现在什么地方,到底有多大,到底有多明,它们是否还存在着,我们都不能肯定。我们认为,我们能做的就是获得这些恒星的最初的信息。”

  卡什林斯基的研究小组使用美国宇航局的斯皮策太空望远镜测量宇宙射线,这是一种人们用肉眼就能看见的红外线,以小长条的形式出现在天空中。接着,研究人员删除所有已知的银河系的辐射,他们认为,剩下的射线就是这些早期恒星发出的。这项试验就像是在一个大型露天体育场里录下所有人的喊叫声,然后删除每一个人的噪声,只留下那一个想要得到的人的声音。

  “第一缕曙光”可能来自天龙星座的第三星族。

  据来自戈达德研究中心的科研人员介绍,利用美国宇航局斯皮策太空望远镜上携带的红外线阵列照相机,研究小组对天龙座星云进行了10小时的拍摄,捕捉到了正在扩散的红外光,它们的能量比光学光和我们肉眼可见的光还要低。

  经过后期图像分离处理后,在删除其它的射线后,研究人员成功获得了该区域弥漫着红外辐射的高清晰实景图像。戈达德的研究小组表示,这些光线可能来自天龙星座的第三星族,这是一个假定的恒星家族,天文学家认为,该星族形成的时间比其他星族都要早(第一星族和第二星族都是依据被发现的时间先后命名的,这些星族都由我们晚上可以看见的恒星构成)。

  此次观测拍摄到的这些宇宙红外射线,极有可能就是大爆炸后出现的第一批恒星发出的,或者是由跌入第一批黑洞中的高温气体发出的。科学家描述说,观测这些红外射线,就像夜晚在飞机上观看一座远处的城市,灯光太远,又非常弱,所以,想看清某一个物体是个什么样子是不可能的。同样,由于这些光线来自非常遥远的宇宙深处,因而要想分辨出它们是哪些恒星发出来的也不是容易做到的。

  斯皮策望远镜此次的重大发现,与美国宇航局的宇宙背景探测卫星在上世纪九十年代所观测的结果是一致的,当时这颗探测卫星的探测结果显示,宇宙可能有一个红外背景,它与天文学家已知的恒星并无联系。

  斯皮策的观测也支持了美国宇航局威尔金森微波各项异性探测器在2003年进行的观测结果。当时天文学家们根据这一结果估计,在“大爆炸”发生2亿到4亿年后,最先形成的恒星首次发光。

  大爆炸发生大约2亿年后,第一批恒星才开始发出“宇宙之光”。

  科学家提出的宇宙诞生理论是,在距今137亿年前发生了一次“大爆炸”,空间、时间和物质由此诞生。刚刚诞生的宇宙由温度极高、密度极大、体积极小的物质组成,这些物质迅速膨胀,由热到冷、由密到稀。而在大爆炸发生大约2亿年后,第一批恒星才开始发出“宇宙之光”。

  宇宙理论学家表示,宇宙出现的第一批恒星可能比地球和太阳的质量大一百倍以上,而且温度极高,也非常亮,只是都很短命,每一颗恒星只能燃烧几百万年。随着宇宙的不断膨胀,天龙星座第三星族的恒星发出的紫外线光,将被红移,或伸展成低能量的光。这些光现在是可以用红外线观测仪观测到的。

  这份报告的另一个作者、研究小组成员约翰·玛瑟博士表示:“我们最初拍摄到的图像里包含着我们都熟悉的那些恒星和星系发出的光线,我们随后删除了我们已知的所有的东西———包括恒星和星系发出的光线,不论是远的还是近的。那么,照片中留下来的部分就没有了恒星和星系,只剩下了这些带有巨大斑点的红外光,我们认为,这可能就是在宇宙诞生之初形成的那些最早的恒星发出的光。”

  第一缕星光有助于揭示宇宙如何亮起来。

  卡什林斯基博士表示:“我们认为,我们现在可以看到宇宙诞生初期的天体发出的光的集合,尽管那些发光的恒星到今天早已经在宇宙中衰亡消失了,但是它们发出的光和能量仍在宇宙中穿行。”如果这个研究小组的结论是正确的话,那么这个研究将会有助于人类理解宇宙最初是怎么亮起来的。

  哈佛大学的天文学教授阿维·罗布并没有参与这一研究,不过他表示,最初的宇宙也许是黑暗的,时间持续了50万年之久,之后,氢开始结合成明亮的燃烧的星星,比现在的太阳明亮几百万倍,而且这些星星就是卡什林斯基的研究小组希望能够找到痕迹的那些星星。罗布说:“这就是这一研究为什么这么令人兴奋的原因,我们第一次在研究早期星星潜在的证据,第一缕星光是怎么产生的,是什么时候形成的。”

  加利福尼亚理工学院的一个没有参与这一研究的天文学教授理查德·埃利斯谨慎地同意卡什林斯基的观点,埃利斯说:“即使是在消除这些背景信号方面发生一个小小的失误也会导致出现具有欺骗性的结果。”但他在接受采访时说,由于技术的局限性,卡什林斯基的研究小组所做的工作是最好的工作。他说:“我没有发现这些分析中有什么错误,当然,下一步是其他的天文学家来证明它的正确性。”

  著名的科学系统与应用科学家理查德·阿伦特也是这个研究小组成员。他们透露,未来的太空探索任务,将包括利用美国宇航局的詹姆士·韦伯太空望远镜进行更深入的观测。

太阳是如何形成的?

太阳系是原始太阳爆炸形成的
太阳系是怎样形成的,这是天文学的基础理论之一,这一基础理论搞不清楚,其他的很多天文学理论就搞不清楚。可到目前为止,太阳系是怎样形成的科学家们也没搞清楚。
地球膨裂说认为,太阳系是原始太阳爆炸形成的。46亿年前,太阳因内部的核聚变而发生爆炸,飞出许多熔融的火球,这些熔融的火球冷却后形成了行星、月亮、小行星、卫星和慧星,地球就是其中之一。一些大的火球在冷却的过程中,由于受到表面张力的作用,形成了球形。一些小的火球来不及收缩成球形,而冷却成了不规则的形状,形成了火星和木星间的小行星带、小行星。一些小一点的火球由于离大火球较近而被“俘获”,形成了大火球的卫星。一些离太阳较近的行星具有较重的物质;一些离太阳较远的行星,具有较轻的物质。这是因为离太阳较远的行星具有的液态氢等物质和太阳表面的熔融物质一样,并且较轻,而且处在太阳表面,因此它们在太阳爆炸时获得了较大的离心力,飞离太阳较远;距离太阳较近的行星具有的岩石、金属等物质和太阳表面下面的熔融物质一样,并且较重,而且处在太阳表面的下面,因此它们在太阳爆炸时获得了较小的离心力飞离太阳较近。
太阳系是原始太阳爆炸形成的证据:
1、质量守衡
经科学家们观测,太阳的质量是太阳系质量的99.87%,太阳系中行星的质量是太阳系的0.13% (1)。那么太阳的质量+太阳系中行星的质量=太阳系(原始太阳)的质量。也就是99.87%+0.13%=100%。这足已证明太阳系是原始太阳爆炸形成的。
2、角动量守衡
太阳角动量是太阳系的0.73% ,太阳系中行星的角动量是太阳系的99.27%
(2)。那么太阳的角动量+太阳系中行星的角动量=太阳系(原始太阳)的角动量。也就是0.73%+99.27%=100% 。这足已证明太阳系是原始太阳爆炸形成的。
3、能量守衡(转动能量守衡)
因为天文计算中不可能绝对准确,所以我们可以把天文学家们关于太阳、行星的质量,太阳、行星的角动量占太阳系的百分比看成是整数。也就是把太阳的质量看成是太阳系质量的99.%,太阳系中行星的质量看成是太阳系的1% 、太阳的角动量看成是太阳系的1%,太阳系中行星的角动量看成是太阳系的99% 。这也就是说太阳的质量和行星的质量之比为99/1,太阳的角动量和行星的角动量之比为1/99。这也就是说太阳的质量和行星的质量之比和太阳的角动量和行星的角动量之比互为倒数1/99=1/99。
我们设太阳的质量为m ,太阳系中行星的质量为m1 ,根据角动量公式mr2ω,设太阳的角动量为mr2ω ,太阳系中行星的角动量为m1r12ω1 。这样太阳的质量和行星的质量之比与太阳的角动量和行星的角动量之比互为倒数,也就是m1/ m= mr2ω/m1r12ω1 (1) 。
我们假设太阳系是原始太阳爆炸形成的。原始太阳爆炸形成太阳系之后,行星在太阳万有引力的拖拽下围绕太阳公转,太阳的转动能就会不断向行星转移,直至太阳的转动能等于行星的转动能为止。
根据实心球转动能公式E=2/5mr2ω2,我们设太阳的转动能为E=2/5mr2ω2 ,太阳系中行星的转动能为E1=2/5 m1r12ω12 。太阳的转动能等于行星的转动能,也就是2/5 mr2ω2 =2/5 m1r12ω12 , 也就是mr2ω2 = m1r12ω12 (2) 。
根据(2)式得出 mr2ω/m1r12ω1= ω1/ω (3)
根据(1)、(3)式得出 m1/ m =ω1/ω (4)
根据(1)、(4)式得出ω1/ω= mr2ω/m1r12ω1 (5)
根据(5)式得出mr2ω2 = m1r12ω12 (6)
根据(6)式得出我们假设的(2)式成立,太阳的转动能=太阳系中行星的转动能,太阳的转动能+太阳系中行星的转动能=原始太阳的转动能,转动能守衡。
4、行星的公转轨道是椭圆形。我们知道,椭圆形公转轨道是因为离心力大于向心力;圆形公转轨道是因为离心力等于向心力。以地球为例,地球在近日点自西向东公转时,离心力大于向心力,所以地球离太阳越来越远,到远日点时离心力等于向心力:地球在远日点自西向东公转时离心力小于向心力,所以地球离太阳越来越近,到近日点时离心力大于向心力。
地球的公转轨道为什么是椭圆形呢?地球膨裂说认为,因为地球是太阳发生爆炸飞离太阳的,所以离心力大于向心力。这就像人造卫星的初始地球轨道是椭圆形一样。因为人造卫星是从地球上发射出去的,人造卫星有一个飞离地球的离心力,而且离心力大于向心力,因此人造卫星的初始地球轨道是椭圆形。因为人造卫星是被月球“俘获”的,离心力等于向心力,所以人造卫星的初始月球轨道为是圆形
按照星云说的观点,太阳和行星是同源的,它们都是原始星云形成的,因此它们的公转轨道应该是圆形的。
5、八大行星的近日点都在太阳的同一侧。为什么八大行星的近日点都在太阳的同一侧呢?这是因为八大行星是在太阳近日点的一次爆炸时同时飞出的。这就像人造卫星的地球公转轨道近地点就是人造卫星的发射点一样。
按照星云说的观点,太阳和行星是同源的,不可能八大行星的近日点都在太阳的同一侧。
6、太阳系角动量分布异常
我们假设太阳系是原始太阳爆炸形成的,就应该太阳的转动能等于行星的转动能,也就是mr2ω2 = m1r12ω12 (2)。
根据(2)式得出mrω2 /m1r1ω12= r1/r (3)
根据(1)、(3)式得出 m1/ m = r1/r (4)
根据(1)、(4)式得出 r1/r = mrω2 /m1r1ω12 (5)
根据(5)式得出mr2ω2 = m1r12ω12 (6)
因为m1/ m =1/99,所以 mrω2 /m1r1ω12=1/99 。
也就是行星的角动量是太阳系角动量的99% 。
因此,太阳系角动量分布异常是原始太阳爆炸形成太阳系的证据。
如果太阳系是原始星云形成的,上述太阳系是原始太阳爆炸形成的6个证据就无法解释。
参考文献:
(1)、查百度:“太阳的质量是太阳系质量的99.87%,太阳系中行星的质量是太阳系的0.13%”。
(2)、查百度:“太阳角动量是太阳系的0.73% ,太阳系中行星的角动量是太阳系的99.27%”。
作者:赖柏林

太阳系行星形成于太阳角动量损失存在什么联系?

关于提丢斯数组有一个简单的数学公式可以进行计算,但让我疑惑的太阳是提丢斯数组是否有确切的物理意义?我的猜想:太阳系在形成初期是一团气体尘埃云,中心由于引力坍缩形成了原始太阳,它的体积于今天相比是很庞大的。后来随着尘埃云的演化,逐渐形成了围绕原始太阳公转的原始行星。这些行星有相应的角动量,已知太阳系的角动量守恒,那么相应的原始太阳的角动量就会减少,它不能再束缚住原先那么多的物质,从而导致体积收缩。如此重复该过程,太阳系形成的行星越来越多,那原始太阳的体积也越来越小,最后演化形成了现在的样子。我想会不会太阳相邻两次体积收缩减少的半径的值正好等于提丢斯数组相邻两项的值,这样或许能解释提丢斯数组的物理意义。只是这只是我一个很不成熟的猜想,关于这方面的学术论文也很少很少。所以在这里想请高人给我指点指点,在下不胜感激!
太阳角动量的损失影响到其周围物质团转向离心力从而影响到了行星的产生
又是你?我怎么又遇到你?你回答了我问题,我该回答你问题!哈哈提下劲。
太阳是由引力,而不是自身就形成,最有力证据是在50亿年前太阳附近有一颗恒星超新星爆了,所产生新的元素与太阳系星云混合后才有今天的地球上这么多(矿、金、铁等等)元素,这些只有超新爆才能产生!还有太阳系叫奥尔特星云,包裹着太阳系!我问你?为什么说太阳是由星云自身中心受引力演化而来?
貌似引力和物质的质量有关和体积无关的吧?
太阳即便塌缩也不会改变质量
质量不变
引力就不变。
行星形成也不是角动量是决定因素吧?
我是外行。不过行星形成估计就跟吧一堆玻璃球放到一个盆里面转起来的效果差距不大吧。
太阳系的角动量为什么分布异常
太阳的质量是太阳系质量的99.87%,角动量却是太阳系的0.73%;太阳系中行星的质量是太阳系的0.13%,角动量却是太阳系的99.27%。对太阳系这种角动量分布异常问题星云说“束手无策”。地球膨裂说认为,太阳系角动量分布异常是原始太阳爆炸形成太阳系造成的。
地球膨裂说认为,要想搞清太阳系角动量分布异常是原始太阳爆炸形成太阳系造成的的,首先必须搞清太阳系是如何形成的。关于太阳系形成的说法有十几种之多,当前主流的说法是星云学说,然而星云学说也不能自圆说。地球膨裂说认为,太阳系是原始太阳爆炸形成的。 46亿年前,太阳因内部的核聚变而发生爆炸,飞出许多熔融的火球,这些熔融的火球冷却后形成了行星、小行星、卫星和慧星,地球就是其中之一。一些大的火球在冷却的过程中,由于受到表面张力的作用,形成了球形。一些小的火球来不及收缩成球形,而冷却成了不规则的形状,形成了火星和木星间的小行星带、小行星。一些小一点的火球由于离大火球较近而被“俘获”,形成了大火球的卫星。一些离太阳较近的行星具有较重的物质;一些离太阳较远的行星,具有较轻的物质。这是因为离太阳较远的行星具有的液态氢等物质和太阳表面的熔融物质一样,并且较轻,而且处在太阳表面,因此它们在太阳爆炸时获得了较大的离心力,飞离太阳较远;距离太阳较近的行星具有的岩石、金属等物质和太阳表面下面的熔融物质一样,并且较重,而且处在太阳表面的下面,因此它们在太阳爆炸时获得了较小的离心力飞离太阳较近。
因为太阳系是原始太阳爆炸形成的,太阳系行星是在太阳万有引力的作用下围绕太阳公转,只要太阳的转动能(动能)大于太阳系行星的转动能(动能),太阳的转动能(动能)就会向太阳系行星转移,直至太阳的转动能(动能)等于太阳系行星的转动能(动能)为止。这就像链球运动员在抛出链球之前先转几圈,把自身的转动能传递给链球,直至链球的转动能等于链球运动员的转动能时为止,此时抛出的链球才最远。链球的转动能是链球运动员传递的,所以链球运动员的转动能只有大于链球的转动能,才能向链球传递。
设原始太阳的质量为m1 ,半经为r1,角速度为ω1
设太阳系行星的质量为 m2 ,半经为r2,角速度为ω2
所以太阳的角动量为m1 r12ω1,转动能(动能)为1/2m1 r12 ω12
所以太阳系行星的角动量为m2 r22ω2,转动能(动能)为1/2m2 r22 ω22
如果太阳的转动能(动能)等于行星的转动能(动能)
也就是1/2m1 r12 ω12 = 1/2m2 r22 ω22 (1)
根据(1)式得m1 r12 ω12 = m2 r22 ω22 (2)
从(2)式得m1 r12ω1/ m2 r2 2ω2 =ω2 /ω1 (3)(理论数据)
我们从(3)式可以看出,如果太阳系是原始太阳爆炸形成的,就必须满足(3)式,也就是必须满足太阳的角动量与太阳系行星的角动量之比和太阳的角速度与太阳系行星的角速度之比互为倒数。
我们已知太阳的质量是太阳系质量的99.87%,角动量是太阳系的0.73%;太阳系中行星的质量是太阳系的0.13%,角动量是太阳系99.27% 。天文计算上的质量不可能绝对准确,而且专家们认为小行星、卫星和慧星不是太阳爆炸形成的,没把它们计算在内,所以我们可以把上述数字看成整数,也就是:太阳的质量是太阳系质量的99%,角动量是太阳系的1%;太阳系中行星的质量是太阳系的1%,角动量是太阳系99%。因此太阳的角动量与太阳系行星的角动量之比为1/99;太阳的质量与太阳系行星的质量之比为99/1,两者互为倒数。
即m1 r12ω1/ m2 r2 2ω2 =m2/ m1 (4)
根据(3)、(4) 式得 m2/ m1 = ω2 /ω1 (5)
根据(4)、(5) 式得 m1 r12ω1/ m2 r2 2ω2 = ω2 /ω1 (6)(客观数据)
我们从(6)式可以看出,通过观测得到的(6)式(客观数据)和(3)式(理论数据)完全一致,所以太阳系角动量分布异常是原始太阳爆炸形成太阳系造成的。
天王星和海王星都有许多卫星,但它们都不能满足(3)式,也就是不能满足它们的角动量与卫星的角动量之比和它们的角速度与卫星的角速度之比互为倒数的条件,因此它们的卫星不是它们爆炸产生的。月亮的角动量与地球角动量之比为81/48;月亮的质量与地球质量之比为1/81,二者互不为倒数,因此月亮也不是地球抛出去的。
作者:赖柏林

太阳系是怎么形成的

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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太阳系起源包含两个基本问题:太阳系中形成行星的物质从何而来和行星是怎样形成的。围绕这两个问题,产生了各种各样的学说。

1755年,德国哲学家康德(Immanuel Kant)首先提出了太阳系起源的星云假说。他认为,太阳系是由原始星云按照万有引力定律演化而成。在这个原始星云中,大小不等的固体微粒在万有引力的作用下相互接近,大微粒吸引小微粒形成较大的团块,团块又陆续把周围的微粒吸引过来,这样,团块越来越大,而“天体在吸引最强的地方开始形成”。引力最强的中心部分吸引的物质最多,先形成太阳。外面的微粒在太阳吸引下向其下落时,与其它微粒碰撞而改变方向,变成绕太阳作圆周运动;运动中的微粒又逐渐形成引力中心,最后凝聚成朝同一方向转动的行星。41年后,法国著名的数学家和天文学家拉普拉斯(Pierre Simon Laplace)也独立提出了关于太阳系起源的星云假说。与康德的星云说不同之处在于,他认为太阳系是由炽热气体组成的星云形成的。气体由于冷却而收缩,因此自转加快,离心力也随之增大,于是星云变得十分扁平。在星云外缘,离心力超过引力的时候便分离出一个圆环,这样反复分离成许多环。圆环由于物质分布不均匀而进一步收缩,形成行星,中心部分形成太阳。继星云说之后,又相继出现了“灾变说”、“俘获说”等理论。

随着现代天体物理学和物理学的发展,特别是恒星演化理论的建立,产生了现代星云说,并逐渐占了主导地位。现代星云假说根据观测资料和理论计算,提出它的主要观点:太阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个小云,一开始就在自转,并在自身引力作用下收缩,中心部分形成太阳,外部演化成星云盘,星云盘以后形成行星。目前,现代星云说又存在不同学派,这些学派之间还存在着许多差别,有待进一步研究和证实。
太 阳 系 的 由 来
http://www.kepu.com.cn/gb/beyond/astronomy/sun/sun_1_12.html
http://www.0356edu.com/Edu_Enter/Edu_Star_Enter/R20060207/SunXi01.asp?PageId=R20060207

一、太阳系的基本特征
各行星轨道具有共面性、同向性和近园性,大行星的规则卫星也具有此特性。各行星的轨道都在黄道面附近,除水星倾角7°和冥王星倾角17°,其余倾角都小于3°,基本上在同一个平面内,轨道方向都与太阳自转方向相同,且轨道的偏心率除水星为0.2和冥王星为0.25外其余都很小,表明轨道接近正园形。这一特点指出水星和冥王星必有和其它行星不同的形成过程。
各行星之间的距离遵守提丢斯—彼得定则,即an=0.4+0.3×2n-2,n的取值为等于或大于2的正整数,表示水星时n=-∞,但是冥王星的实测值和计算值相差甚远,也说明水星和冥王星有特殊情况。人们还发现类地行星之间的距离仅相差0.3——0.5天文单位,而类木行星之间的距离都在4——10以上天文单位。
太阳系内各行星的自转非常有趣,一般的行星自转都与绕太阳公转的方向一致,但是金星却是逆向自转,也就是它的自转周期大于公转周期,而天王星又是躺在轨道上自转,即天王星的赤道面和公转轨道面成98°交角,表明金星和天王星必经历一次特殊的演化过程。
太阳系角动量的分布别具特色,太阳的质量占全系统质量的99.8%,但它的角动量仅占0.5%,而各行星和卫星总质量不到0.2%,而占全系统角动量的99.5%,这不是人们想象的分布规律,表明它有独特的形成方式。
太阳系的行星可分为两大类,即类木行星和类地行星,二者有着截然不同的特征,类木行星在小行星带外侧,质量大、密度小、体积大、自转快、有光环、卫星多,星体表面为液态,并有放热现象,金属物质成分少,以氢氦和挥发性物质为主,处于低温状态;类地行星在小行星带内侧,质量小、密度大、体积小、自转慢、无光环、卫星少或无,星体表面是固态,由硅酸盐和含铁物质构成,金属物质比例大,温度比类木行星都高。两类行星的明显区别表明它们不可能是一次以同一模式形成的,而是各有不同的形成机制。
太阳系众多卫星明显地分为三大类,第一类是规则卫星,卫星总质量占本行星质量的万分之几或千分之几,卫星绕行星的轨道角动量总和只有行星自转角动量的百分之一,卫星距离分布也遵守提丢斯——彼得定则,卫星轨道也具有共面性和同向性。第二类是不规则卫星,其特点是卫星轨道倾角和偏心率都大,离行星距离分布不规则,还有的是逆行轨道。第三类是卫星占本行星质量比例较大,角动量也大,如月球质量是地球的1/81,而月球绕地球公转轨道的角动量是地球自转角动量的5倍多,三类不同卫星表明有三种不同模式的形成过程。
小行星带处在木星和火星轨道之间,约有10万余颗,总质量约为3×1024克,是地球质量的万分之五,平均密度为3.5克/厘米3,以岩石等金属元素构成,形状多不规则,一般直径在数百公里以下,小行星也有自转。它们是怎样形成的?
太阳系中还有一种奇特的天体——彗星,彗星和小行星截然不同,彗星的主要成分是甲烷、氨和水等挥发性物质结成冰,占80%,其余为硅酸盐和尘埃等,结构松散成脏雪球状,温度很低,在100K以下,彗星轨道有三种,即扁长的椭圆轨道、抛物线和双曲线,当彗星走近太阳3——2天文单位开始生成彗发和彗尾,看去像个庞然大物,其实都是气体和尘埃,彗核很小,大者有十几公里,小的仅几十米。彗星分短周期彗星、长周期彗星和非周期彗星,长周期彗星和非周期彗星占已知彗星总数的五分之四,而短周期彗星仅占五分之一,短周期彗星根据轨道特点又分为木星族、土星族、天王星族和海王星族彗星。彗星都是短命的,在运行数百周或几千周就会自行解体。那么彗星究竟来自何处?
太阳基本概况,太阳位于太阳系的中心,质量为1.989×1033克,赤道半径69.6万公里,它的自转周期,在赤道处为25.4天,两极处为35天,太阳自转角动量为1。63×1048克厘米2/秒,转动能为2.4×1042尔格,太阳物质构成:氢占71%,氦占27%,其它元素占2%,已发现太阳有百余种元素,和地球元素基本相同,太阳表面温度5770K,中心温度1.5×107K,太阳平均密度1。4克/厘米3,中心密度160克/厘米3,中心压力3.4×1017达因/厘米2,高温高压高密中心区是核反应区,正在进行氢燃烧,即发生质子——质子反应和碳氮循环反应,并释放大量能量,太阳辐射总功率为3.83×1026焦耳/秒,有电磁辐射和粒子辐射,高速高温的粒子辐射常称作太阳风,太阳活动有耀斑、黑子、冲浪、喷焰、爆发日珥、射电爆发和日冕中瞬变现象等,太阳活动大约11年为一个周期。
太阳系的上述特征,是每个太阳系演化学说所必须回答的,并给予合理的令人信服的解释。
二、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。
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。
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。
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5770K,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。
类木行星和规则卫星的形成:原始星云在快引力收缩过程形成的四道园环,恰在海、天、土、木四颗类木行星的轨道上,环内物质受中心天体的引力作用有向内运动的趋势,还受惯性离心力作用有向外运动的趋势,同时还有开普勒较差转动的影响,必造成环物质形成大大小小的涡流,并相互碰撞和兼并,由小涡流变成大漩涡,最后形成一个带有若干条旋臂(至少有四条大旋臂)的大旋涡和孤立的小漩涡,物质向漩涡中心汇聚,形成中心引力区,加快了引力收缩,自转速度更快了,惯性离心力也就更大了,当离心力和中心体引力平衡时,星体就不再收缩,旋臂的旋转速度达到开普勒轨道速度时就演变成卫星园环,形成阔边帽式的天体,又经过引力吸积,清除行星轨道环上的物质,逐渐演变成原行星。
原始星云密度是梯度分布,越往里密度越大,外部密度小,还因部分物质向内转移,所以外侧两道环形成的两颗行星质量就小,这就是海王星和天王星,内侧两道环形成的两颗行星质量就大,这就是土星和木星,各行星内部都有坚实的星核,温度高达数千度,最高可达3万度,中心压力为1012帕以上,但还不够点燃氢的条件,没有发生核聚变反应,产能机制仍然是引力势能转变而来的热能和释放原子级的电磁能,星核的高速旋转形成磁场,内部热能通过对流传送到星体表面,因此类木行星都有放热现象和强度不同的射电辐射。木星的大红斑便是内部热能向外传输过程中形成的涡流,类木行星表面温度都很低,呈液态状,因星体是在收缩过程中形成的,为保持角动量守恒,自转就快一些。
中心体形成行星之后,周围的卫星园环在远离洛希极限处只要达到洛希密度都可以形成卫星,孤立的小漩涡也能形成小卫星,这样的卫星都是规则卫星,但在洛希极限附近及内侧受本星体的潮汐作用,不会形成卫星,只能以环的形式存在,因此四颗类木行星最初都有一个庞大壮观的光环。
类地行星、月球和冥王星等的形成:原太阳在耀变过程有四次猛烈地喷发,高温熔融半流体状的喷出物在进入金星、地球和火星轨道处绕原太阳旋转,成为原行星。在金星轨道的原行星质量约为5.2×1027克,半径6165公里,自转周期2.72小时,自转线速度为3.95公里/秒,由于原星体是从高温熔融状态凝固而成,所以星体成粘稠状,粘滞系数很大,这时星体内部还没有发生分异作用,在高速自旋中受惯性离心力的作用将星体拉成长球形,同时在原太阳引力的长期摄动下,长球形又逐渐变成一端大一端小的纺锤形,随时间推移,纺锤形被拉开形成两颗姊妹星,一大一小,互相绕着转。根据角动量守恒原理,二星距离逐渐增大,绕转速度就变慢,当二星相距60万公里时,它们绕质心的自转几乎和绕太阳的公转同步。当二星距离接近61.6万公里时,小星绕到大星的内侧(即靠近原太阳这边),太阳对小星的引力等于两颗姐妹星之间的引力,小星就不再转到大星的外侧了,而是二星共同绕原太阳公转,这时二星自转周期与公转周期相等。但开普勒轨道是离太阳近速度大,离太阳远速度小,在内侧的小星轨道速度比大星轨道速度大,小星逐渐运行到大星的前面,同时在引力磨擦作用下将大星拉转成逆向自转,而自身也拉成顺向自转,但自转很慢,随时间推移,小星渐渐离开原有轨道而进入一条新的绕太阳轨道,又经过若干周期形成了今天的水星轨道,原有的姊妹星变成了金星和水星。因此水星的偏心率和倾角都大,自转周期略小于公转周期,而留在原轨道上的大星就是金星,它被拉成逆向自转,同时拉斜一点,倾角略微偏大一些。
进入到地球轨道的第二次喷出物质量是6.05×1027克,半径为6444公里,自转周期5小时,自转线速度2.2公里/秒,和上次同样,从高温熔融状态凝固而成,星体内刚好要发生分异作用,受快速自转的离心力作用和太阳的摄动,也是分离成一大一小的姊妹星,互绕质心共同转动,由于太阳长期摄动,二星距离渐渐拉大,自转也就逐渐变慢,直到今天地球和月球的位置,地球自转周期为24小时,月球自转和绕地球公转同步,总是一面朝向地球。地月分离证据可在月球上找到,在月球朝向地球一面有个300米高的突起部分便是地月分离处的证据,地球上的分离处不易看到,其位置可能在非洲,而不象有的人所说月球是从太平洋分离出去的,如今月球仍以每年3厘米的速度远离地球,可以推想再过若干万年月球也会从地球身边跑掉,而进入太阳系内成为一颗新行星。
原太阳的第三次喷出物有一大块进入火星轨道后形成了火星和火星卫星,但是火星的卫星后来遭受一次小行星的猛烈碰撞,将它撞裂,并使轨道向火星方向内移,形成了今天的火卫一,另一碎块成为火卫二。
喷出物还有大量碎块进入火星和木星轨道之间,逐渐冷凝形成小行星。
还有一些碎块被类木行星俘获形成不规则卫星,当然也有碎块和尘埃进入光环和降落在其它天体上。
原太阳第四次喷发比前三次猛烈得多,喷出物数量与第三次的差不多,初速度较大,喷出的物质遍布整个太阳系空间,其中有一大团块快速自旋,质量约是冥王星的30倍,以617.49公里/秒的速度从原太阳喷发而出,进入到天王星轨道时正从天王星自转轴上方斜冲下来,撞击在天王星边缘上,把它的角动量传递给天王星,并随天王星一起转动98°角,使天王星躺在轨道上自转,同时在撞击处溅起两大块物质和若干碎块,在从天王星区飞出时形成一列,速度逐渐减慢下来,在进入海王星轨道时,前面一个质量为1.3×1025克,速度为4.7公里/秒,紧跟在后面的一块质量为1。77×1024克,还有一些碎块,最后面的一个质量为2.2×1025克,速度为4。4公里/秒,它们正好从海王星内侧(靠近太阳的一边)相距36万公里处飞过,而这个位置恰是海王星卫星的开普勒轨道,所以它们又被海王星俘获为卫星,并从海王星前面绕过来,成为逆行轨道卫星,而前面的一个因为速度略大,形成的轨道偏心率就大,它的远星点必在朝向太阳的方向,也许经过几个周期(或者仅一个周期),当它到达海王星的远星点时恰受太阳引力作用又绕太阳运转,成为太阳的一颗新行星,这就是冥王星,同时把它后面紧随而来的那个小块一同带走,成为绕冥王星的一颗卫星卡戎,所以冥王星轨道才有17°倾角和0.25的偏心率,其轨道又与海王星轨道有交会处。当然那个质量为2.2×1025克的大块就绕海王星逆行,成为海卫一了。海卫一上面少有陨坑,说明它是较后期形成的,缺少陨星撞击。
第四次喷发出来的碎块物质遍布整个太阳系空间,有的被大行星俘获成为卫星,有的降落在各天体上变成陨星,还有的进入到四颗类木行星的光环里和小行星带里,还有一部分飞到海王星外侧,形成柯伊伯带。当然不排除后来有少量的彗星物质也进入到柯伊伯带里,估计还会有一些碎块飞出太阳系。
三、彗星的起源
现在大多数人都认为彗星是来自奥尔特云和柯伊伯带,其实这两个观点都不对,即使那里有小天体也不会跑到太阳系内形成彗星,彗星的真正发源地是类木行星的光环,当初太阳系形成时四颗类木行星都有一个庞大的光环,只因受到众卫星、太阳及其它行星的摄动和本星体的潮汐作用,光环具有了不稳定性,在长期周期性摄动下,光环物质会受摄飞出光环的,进入太阳系里就形成了彗星,光环物质减少了,因此四个光环先后丢失全部或一部分,海、天、木环全部丢失掉,仅剩残余部分就是今天看到的暗弱光环,而土星的外环也丢失很多,仅剩洛希极限以内的光环了。这些光环受摄程度不同,因此丢失光环有先有后,按次序应该是海、天、木、土。大量光环物质进入太阳系里,有时多有时少,多时形成了彗星期,即为海王星彗星期、天王星彗星期、木星彗星期和土星彗星期,共四个大彗星期和若干个亚彗星期,彗星期的出现,给地球和其它天体降落了大量的彗星雨,造成地球史上的大冰期,地球才形成大气层、水圈和生物圈。当然其它星球也降落了大量彗星雨,如火星和月球上的水就是证据。
四、结论
太阳系的情况很复杂,有许多独特的现象令人费解,前人提出许多假说,试图阐明太阳系演化问题,但又都不能全面地解释太阳系的所有特征。本文则走出前人误区,打破太阳系一次成形说的观念,而从一个崭新的角度研究和探讨太阳系的形成和演化问题,提出太阳系是在两个时期以不同方式形成的二次形成说新观点,即:
在前人研究的基础上,把太阳演化概括为三个时期五个过程,即星云时期、变星时期和主序星期,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,这样分法的目的便于了解太阳系全体在形成过程中的来龙去脉,走出研究太阳系演化只盯住九大行星和卫星等方面而割断太阳自身演化的误区,九大行星只不过是太阳演化到某个阶段产生的副产品,即在快引力收缩过程形成的类木行星,在耀变过程产生的类地行星和冥王星,二者的不同特征告诉我们,它们不可能在同一时期以同一模式形成的,而是在两次不同时期以不同方式形成的。
所谓太阳系角动量分布异常是人们的一种误解,这个问题困扰人们许多年而百思不得其解,说明我们还不了解太阳系的真实演化过程,最初从具有一定角动量的原始星云向恒星演化,在冷凝收缩过程中首先形成涡流,由涡流进一步形成带有旋臂的大漩涡,旋臂断裂,再收缩形成了中心区和行星园环,中心区收缩成太阳的同时又把角动量转移到旋臂,旋臂有了足够的角动量就演变成行星环。行星环进一步演化形成类木行星等。这是因为旋涡结构是宇宙中最普遍的一种现象,在大旋涡里又有中旋涡,中旋涡里还有小旋涡,这是一种普遍规律,由此种方式形成的太阳系不存在角动量分布异常的问题,原太阳在耀变过程喷出大量物质必带走一部分角动量,所以形成太阳后虽然质量很大但角动量很小,这就是太阳系角动量分布特殊的原因。
或者认为是某天体碰撞造成的也太牵强,令人难以置信,如果和水星的特殊轨道(倾角和偏心率都大)联系起来,把水星和金星看成是同胞胎的姊妹星,后来分手成为二颗行星,问题就全解决了。同时又可以解决长期争论不休的月球起源问题,这就是说地球和月球起初也是同胞胎姊妹星。这个证据是不难找到的。
天王星又偏偏躺在轨道上自转,是十分有趣而不知所以然,不少人联想可能受到某天体擦边掠过将它拉斜的,这种偶然现象是可能发生的,但是这个从旁边掠过的是何种天体?质量多大?怎样掠过拉斜的?本文把它和冥王星、海卫一联系起来,认为是原太阳第四次喷出物从天王星自转轴上方斜冲入天王星边缘处,将天王星撞歪,并溅起两大块物质和若干碎块,在飞到海王星轨道时,前面一个绕过海王星后形成了冥王星,后面一个被海王星俘获形成逆行卫星海卫一了。这个设想是否符合太阳系演化的真实情况还有待进一步探讨。

太阳系是如何组成排列的呢?首先地球是太阳系的几大行星之一,离太阳最近的是水星,最远的是海王星,最亮的是金星。

本文标题: 太阳角动量异常是什么原因
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