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天文漫谈

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  • 作者:shunyuting 时间:2017-01-11 22:19





    作者:shunyuting 时间:2017-01-12 22:17
    5.5 太阳系的形成和演化简介
    太阳系的形成和演化始于46亿年前一片巨大分子云中一小块的引力坍缩。大多坍缩的质量集中在中心,形成了太阳,其余部分摊平并形成了一个原行星盘,继而形成了行星、卫星、陨星和其他小型的太阳系天体系统。
    这种说法被称作“星云说”,最早是由18世纪的伊曼纽?斯威登堡、伊曼努尔?康德和皮埃尔-西蒙?拉普拉斯提出。其随后的发展与天文学、物理学、地质学和行星学等多种科学领域相互交织,不断完善化。对该假说重大的批评是它很明显无法解释太阳相对其行星而言缺少角动量。 然而,自从1980年代早期对新恒星的研究显示,正如星云假想预测的那样,它们被冷的气体和灰尘的盘环绕着,才导致这一假想的重新被接受。
    作者:shunyuting 时间:2017-01-12 23:06
    前太阳星云
    星云假说主张太阳系从一巨大的有几光年跨度的分子云的碎片引力塌陷的过程中形成。几十年前,传统观点还是认为太阳是在相对孤立中形成的,但对古陨石的研究发现短暂的同位素(如铁-60)的踪迹,该元素只能在爆炸及寿命较短的恒星中形成。这显示在太阳形成的过程中附近发生了若干次超新星爆发。其中一颗超新星的冲击波可能在分子云中造成了超密度区域,导致了这个区域塌陷,从而触发了太阳的形成。因为只有大质量、短寿恒星才会产生超新星爆发,太阳一定是在一个产生了大质量恒星的一个大恒星诞生区域里(可能类似于猎户座星云)形成。
    这些被称为“前太阳星云”的塌陷气体区域中的一部分将形成太阳系。这一区域直径在7000到20,000天文单位(AU)其质量刚好超过太阳。它的组成跟今天的太阳差不多。由太初核合成产生的元素氢、氦、和少量的锂组成了塌陷星云质量的98%。剩下的2%质量由在前代恒星核合成中产生的金属重元素组成。在这些恒星的晚年它们把这些重元素抛射成为星际物质。
    因为角动量守恒,星云塌陷时转动加快。随着星云浓缩,其中的原子相互碰撞频率增高,把它们的动能转化成热能。其质量集中的中心越来越比周边环绕的盘热。大约经过100,000年,在引力、气体压力、磁场力和转动惯量的相互竞争下,收缩的星云扁平化成了一个直径约200AU的原行星盘,并在中心形成一个热致密的原恒星(内部氢聚变尚未开始的恒星)。
    太阳发展到了这一演化点时,已被认为是一颗金牛T星类型的恒星。对金牛T星的研究表明它们常伴以0.001-0.1太阳质量的前行星物质组成的盘。这些盘伸展达几百AU——哈勃太空望远镜已经观察过在恒星形成区(如猎户座星云)直径达1000AU的原星盘——并且相当冷,最热只能达到一千开尔文。
    在五千万年内,太阳核心的温度和压力变得如此巨大,它的氢开始聚变,产生内部能源抗拒引力收缩的力直到达至静力平衡。这意味着太阳成为了主序星,这是它生命中的一个主要阶段。主序星从它们核心的氢聚变为氦的过程中产生能量。太阳至今还是一颗主序星。
    作者:shunyuting 时间:2017-01-15 21:47
    行星的形成
    太阳系里诸多行星均被认为成形于“太阳星云”,而太阳星云是太阳形成中剩下的气体和尘埃形成的圆盘状云。目前被接受的行星形成假说称为吸积,在这里行星从绕原恒星的轨道上的尘埃颗粒开始形成。通过直接收缩,这些颗粒形成一到十公里直径的块状物, 然后它们互相碰撞形成更大的尺寸约5公里的天体(微行星)。透过进一步相撞逐渐加大它们的尺寸, 在接下来的几百万年中大约每年增加几厘米。
    内太阳系(距中心直径4天文单位以内的区域)过于温暖以至于易挥发的如水和甲烷分子难以聚集,所以那里形成的微行星只能由高熔点的物质形成,如铁、镍、铝和石状硅酸盐。这些石质天体会成为类地行星(水星、金星和火星)。这些物质在宇宙中很稀少,大约只占星云质量的0.6%,所以类地行星不会长得太大。类地行星胚胎在太阳形成100,000年后长到0.05地球质量,然后就停止聚集质量;随后的这些行星大小的天体间的相互撞击与合并使它们这些类地行星长到它们今天的大小(见下面的类地行星)。
    作者:shunyuting 时间:2017-01-15 22:36
    类木行星(木星、土星、天王星和海王星)形成于更远的冻结线之外,在介于火星和木星轨道之间的物质冷到足以使易挥发的冰状化合物保持固态。类木行星上的冰比类地行星上的金属和硅酸盐更丰富,使得类木行星的质量长得足够大到可以俘获氢和氦这些最轻和最丰富的元素。冻结线以外的微行星在3百万年间聚集了4倍地球的质量。今天,这四个类木行星在所有环绕太阳的天体质量中所占的比例可达99%。理论学者认为木星处于刚好在冻结线之外的地方并不是偶然的。因为冻结线聚集了大量由向内降落的冰状物质蒸发而来的水,其形成了一个低压区,加速了轨道上环绕的尘埃颗粒的速度阻止了它们向太阳落去的运动。在效果上,冻结线起到了一个壁垒的作用,导致物质在距离太阳约5天文单位处迅速聚集。这些过多的物质聚集成一个大约有10个地球质量的胚胎,然后开始通过吞噬周围星盘的氢而迅速增长,只用了1000年就达到150倍地球质量并最终达到318倍地球质量。土星质量显著地小可能是因为它比木星晚了几百万年形成,当时所能使用的气体少了。
    像年轻的太阳这样的金牛T星拥有远比老恒星更稳定、更强烈的星风。天王星和海王星据信是在木星和土星之后,在太阳风把星盘物质大部分吹走之后形成。结果导致这两个行星上聚集的氢和氦很少,各自不超过一倍地球质量。天王星和海王星有时被引述为失败的核。对这些行星来说形成理论的主要问题是它们的形成时间。在它们目前的位置,它们的核需要数亿年的时间聚集。这意味着天王星和海王星可能是在更靠近太阳的地方形成的——位于接近甚至介于木星和土星之间——后来才向外迁移。(见下面的行星迁移)。在微行星的时代,行星运动并不全是向内朝向太阳;从维尔特二号上取回的星尘样本表明太阳系早期形成的物质从温暖的太阳系内部向柯伊伯带区域迁移。
    过了三百万到一千万年,年轻太阳的太阳风会清净原星盘内所有的气体和尘埃,把它们吹向星际空间,从而结束行星的生长。
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    • 作者:shunyuting
    • 来自:天涯-国际观察 前往来源
    • 【活跃113天 / 跨度155天】
    • 开贴:2016-10-24 22:39
    • 更新:2017-03-28 23:24
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