太阳系是怎样产生的?
关于太阳系的起源问题,200年来一直没有一种权威说法,人们提出了一种又一种假说,累计起来,有40种之多。其中影响比较大的,主要有以下几种观点。
(1)星云说
这种观点首先由德国伟大的哲学家康德提出来,几十年以后,法国著名数学家拉普拉斯又独立提出了这一观点。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。不过,康德和拉普拉斯的观点也有着明显的分歧,康德认为太阳系是由星云的进化性演变形成的,先形成太阳,后形成行星;拉普拉斯则相反,他认为原始星云是气态的,且十分灼热,因其高速旋转,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。尽管他们的观点有这么大的差别,但是大前提是一致的,因此人们便把他们联系在一起,称这一理论为“康德一拉普拉斯假说”。
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。美国天文学家卡梅隆认为,太阳系原始星云是巨大的星际云抛出的一小片云,起初是在自转,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、前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。
(2)灾变说
由于“康德一拉普拉斯假说”无法解释太阳和各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。这一假说的代表人物是英国天文学家金斯。他认为,行星的形成,是一颗恒星偶然从太阳身边掠过,把太阳上的一部分东西拉了出来的结果。太阳受到它起潮力的作用,从表面抛出一股气流。气流凝聚后,变成了行星。这一假说有许多变种,如美国天文学家钱伯非等人提出的星子说,杰弗里斯提出的恒星与太阳相撞说,等等。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,灾变说又活跃起来,霍尔夫森就是这一观点的拥护者,他的最新解释是,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。
但天文学家们经过计算后认为,气体中的物质在空间弥散开来之后,不会产生凝聚现象。这是对灾变说的釜底抽薪。于是,“俘获说”便应运而生。这一假说最早是前苏联科学家施密特提出来的,他认为,当太阳某个时候经过气体尘埃星云时,把星云中的物质“据为己有”,形成绕太阳旋转的星云盘,并逐渐形成各个行星及其卫星。德国的魏扎克、美国的何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不同。
各种假说虽然都有充分的观测、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人们普遍接受。
2024-11-13 广告
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。
太阳系分为内太阳系和外太阳系。内太阳系包括水星、金星、地球、火星、小行星带、谷神星。太阳系的中部地区是气体巨星和如同行星大小的卫星,许多短周期彗星,包括半人马群也在这个区域内。此区没有传统的名称,偶尔也会被归入“外太阳系”。在海王星之外的区域,通常称为外太阳系或是外海王星区,仍然是未被探测的广大空间。这片区域似乎是太阳系小天体的世界,主要由岩石和冰组成。而太阳系所在的位置是银河系中恒星疏疏落落,被称为本星际云的区域。这是一片形状像沙漏,气体密集而恒星稀少的空间。
太阳系是如何诞生的呢?
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。