太阳系的形成回答正规一些,

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/04/20 15:54:24
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太阳系的形成
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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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太阳系
太阳时时刻刻都在释放能量,科学家从1836年——1936年的观测量数据推算后认为,太阳直径缩短了1000公里。那太阳释放能量是收缩自身产生的。照此计算,太阳只够2500万年能量释放,这显然与地球的历史相矛盾。1859年3月26日,法国奥格里斯一个名叫莱斯卡鲍的博士观察到太阳圆面上有一个运动的天体,他对此观察1小时15分钟,计算出其质量为水星质量1/17,其运行周期是19天,并命名...

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太阳系
太阳时时刻刻都在释放能量,科学家从1836年——1936年的观测量数据推算后认为,太阳直径缩短了1000公里。那太阳释放能量是收缩自身产生的。照此计算,太阳只够2500万年能量释放,这显然与地球的历史相矛盾。1859年3月26日,法国奥格里斯一个名叫莱斯卡鲍的博士观察到太阳圆面上有一个运动的天体,他对此观察1小时15分钟,计算出其质量为水星质量1/17,其运行周期是19天,并命名他为祝融星。为此,拿破仑三世授予了他令人垂涎的军团荣誉勋章,一年以后,这可祝融星奇迹失踪了。茫茫太空找不到其影子,这可是一个行星,并非卫星,让人费解。然而更糟的是1878年,美国密歇根大学教授吉姆、瓦特森宣称看到了两颗祝融星,一个名叫莱维斯、斯威夫特的业余天文爱好者也仔细地观测到了祝融星。它也奇迹消失。
我们都知道,太阳释放能量长达几十亿年。这期间若没有能量补充,今天的太阳不存在了。前面说到科学家们观测的祝融星消失之谜,就是太阳的能量补充,每次能源补充前,地球上要出现相对寒冷时期,这个寒冷时期与地球历史上的几大冰期不一样。祝融星是从太阳的南部日冕几个巨洞中加入太阳体内消化。转化成能量释放,而洞口要释放一种气体(太阳风)。太阳风在喷射时要携带太阳转化后的某种能量分子,这种能量分子的很少部分要在这洞口内壁粘附,时间长了,这粘附分子增厚。增厚的粘附物在一次太阳自身的震动中脱落碎裂,被时刻存在的太阳风吹离了太阳风洞洞口。在太空中漂浮游离,其中一部分碎块来到地球的轨道附近,假若地球恰巧运行到来,这些碎块被地球引力吸入大气层,他们通体有点白光,略带一点浅红色,在有氧气的地表,碰物起明火,连石头也不例外,就落到海洋里,它也会有一片不明的火光,太阳风洞粘附物来到地球引发火灾时都应在白天发生。而流行是从小行星带来到地球,所以是夜晚。他们是来源不同的物体,可以同时来到地球的相对面,而它们是永远不会碰面(在地球上)。
1871年10月8,美国芝加哥突然起火,全城在第一个火警发出一个半小时后,全部陷入火海。湖边一座金属造船台被烧熔成团,其周围却没有大型建筑物;城内一尊大理石雕像也被烧熔。这是地球上的失火能达到的温度吗?芝加哥火灾的元凶是太阳风洞粘附物。而太阳的能量补充(祝融星)来源于银河系中心。
小行星带内的小行星们在不停地运动。其中有部分逃出他们的轨道,在小行星带与太阳之间的空间内游荡。碰上行星,他们的旅程结束。九大行星在形成初期没有现在这么大,水星与冥王星变化不大,其他七大行星在不同程度上捕获小行星(陨石),最特别的是木星,它正好在小行星带外围,小行星脱离小行星带最多是向外围飞离,近水楼台先得月,木星捕获量很大,所以它的个子在行星中是最大。其次是土星,行星们的能量来源于太阳,捕获的小行星是他们额外加餐,在小行星带外围的五大行星上看见的流行是在白天,而晚上很少看见,我们地球上则白天很少看见流星,可晚上很容易。小行星向圈内逃离的路线一部分在地球的南极方向,在被地球捕获时与大气层发生摩擦火化,地球南极的大气层厚度比地球其他地方低一些,密度小一些,一些小行星还没被火化完就着陆了,所以我们看见南极地区的陨石要比其他地方多一些。
地球是一个孕育生命的行星,这要取决于它引力适中,引力过强,大气层增厚,地表温度过高,生物不能站立行走;引力过弱,大气层变薄,地表温度很低,生物不能发育成长。而在地球形成初期不是现在这样:地表平整,没有各种各样的坑,没有形形色色的山,没有高低之分,也没有江、河、湖、海,体积也没有现在这么大,绕日运行的速度也比现在快,在快速运行产生的离心力作用下,地球的地核产生了运动,运动使地核与包着地核的地壳发生摩擦,摩擦能产生温度和电场。温度被地壳包在其内不能外泻,越积越高,而高温又会把地壳内壁的一层一层壁体熔化,当最薄处的壁体无力包住这高温地心时,高温的岩浆涌出了地表:火山爆发了,火山爆发一段时间后,地心的温度也差不多与地壳强度在一个水平,火山平息了。当地心温度又升高到那个爆发点时,再次从此处爆发,这就是火山的休眠期。
地壳的性质不一样,有些地方是一大片强度高些,强度高的片区大小不一,在地心高温熔化地壳内壁时,性质软一些的片区熔化的速度快些,这片地区下沉,在强度大些的地区,熔化速度慢些,在高温作用下整体抬升,地表就有了高低之分,地球上大部分大小山脉就是在这种形式下形成的,目前正在成长中的喜马拉雅山也是这样形成的,但喜马拉雅山是近期地球运动的产物,现在的大陆就是这样形成的。此时的地表没有水,所以没有海洋,地球上的水是地球在运行中捕获的彗星,从彗星上带来的水分,当初的地球上地震和火山爆发非常频繁,随着捕获彗星数量增多,地表水分增多,开始有了小雨,随着时间推移,雨量加大,地表有了江、河、湖、海,开始形成了现在的大气层,初期是没有大气层,是捕获彗星后,彗星的水分渗入地下,从地震的裂口处下渗。下渗到地壳上部时,被此处高温分解,产生了氧气和所有气体,地球的氧气都是在地下深处产生的。深海中的生物没有阳光,没有地表去的氧气,他们的氧气就是地下释放出来的,地下水在经过一条地震带断裂带时,水会沿着断裂带下渗,而断裂带底部就有高温,水在这断裂带中充溢,把地热向上传导,这地下水水源继续前行,把这热能带着流出地表,这里就是温泉。水在下渗裂口最深只有几百公里,所以有温泉地段附近曾经有火山爆发或将有火山爆发。地核与地壳摩擦时还产生了电场,电场的存在产生了磁场,摩擦继续,产生的电源源不断向地球两极输送。其中会有一些电跑出地壳,向地表移动,在移动中若遇上负极电场,正、负两极电场相遇是什么后果,对人类来说是灾难,因这里是密闭的地层中,能量释放使上面地层颤动,地表发生了地震,地震的强度取决于相遇的正、负两极电场的大小。当两极电场第一次相遇后,后面还会有正极电场过来相碰,所以余震不断发生。当两极电场水平相遇时,地震波是水平运动;当两极电场上下相遇时,地震波上下运动;当两电极场斜行相遇时,地震波是旋转运动。要是上移的正电场在行至地表才遇上负极,此时的相遇就会产生火光,这样的火光在水域多见,像海洋里的不明火光有可能是这样形成的……
目前我们人类对电的认识很肤浅,将来有深入认识时,可以人工制造球形闪电为我们服务;发射卫星的动力也能用电力推动。

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