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地球是怎样形成的
法国自然科学家乔治。
路易斯。
布丰曾认为太阳与其他巨型的天体产生过碰撞,在碰撞过程中散落下来的碎块,冷却下来以后,形成了地球。
这种假设很有意思,只是没有说明其他行星及太阳形成的原因。
或许太阳原本就是存在的。
1755年德国哲学家埃马谬洛。
康特在他的著作中设想过,所有星体的雏型就是这些星云,他认为星云可以靠自身的力量慢慢地在一起,并慢慢地开始转动。
当星云聚集时,中心部分就形成了恒星,外围的部分就形成了行星。
这种设想基本上解释了行星运行在同一平面上,且公转和自转的方向一致的道理。
1798年,法国天文学家帕瑞。
赛芝。
德。
拉普拉斯很可能不了解卡特以前所做的工作,他在一本著作中描述了同样的观点,只是他写的内容更详细。
他认为星云在慢慢地收缩,在星云收缩的过程中,星云旋转的速度迅速地加快。
其实这个设想并非是拉普拉斯的创举,收缩只是引力作用的结果而已,在太阳系里这已是司空见惯的现象,即作功现象。
每个滑冰者都曾有这种尝试。
当你在冰面上旋转时,把胳膊收得越紧,自身旋转的速度越快。
星云在收缩中,它的转速度越来越快,其中心部位向外凸起并且脱离了原位置。
该过程并非虚构,它是离心力作用的结果,这种现象在地球上随处可见。
拉普拉斯设想的那些“脱落”的部分聚集在一起,最后形成了一个行星。
此时,稍靠中心的星云仍在聚集,从而诞生了另一颗行星。
这样继续下去,一颗颗行星渐渐形成了,它们沿着同一个方向转了起来。
最后在中心区剩下的部分形成了太阳。
由于卡特和拉普拉斯是以星云的收缩理论为依据解释太阳系形成过程的,所以称这一假说为“星云假说”(这一理论未能以充足的理由证明)。
一个世纪以来,天文学家们对“星云假说”这一理论还是满意的。
遗憾的是,这一理论的不足之处也相继显露出来。
其原因来自“角动量”这一概念。
角动量是度量物体旋转能力的一个物理量,该物体既有绕自转轴的转动,还有绕公转轴的转动。
木星在绕自己的轴自转时,也在绕太阳进行公转。
它的角动量是巨型太阳角动量的30倍,而所有行星角动量的总和是太阳角动量的50倍。
如果太阳系形成初期只是单一的带有角动量的星云的话,怎么会在那么小的质量上集中了那么多的角动量,并在释放之后形成这些行星呢?天文学家没能在“星云假说”中找到答案,于是开始寻求其他的理论了。
1900年,美国科学家托马斯。
卓乌德。
章伯伦和弗瑞斯特。
雷。
摩尔顿在研究中重新拾起布丰的理论。
他们认为,在很久很久以前,当另一颗星体经过太阳附近时,在引力的作用下,彼此间各有一部分脱离了它们的母体而形成了新的个体,这些新个体在引力作用下急剧地旋转,从而获得大量的角动量。
这些个体分离后渐渐冷却下来,体积也随之减小,成为固体或是微星,微星在进一步碰撞时形成行星。
来自两颗星体的物质聚集在一起,形成行星家族,这一假设称为“微星学说”。
上述两种观点存在着重要的不同点。
如果“星云说”是正确的,则每个星体都可以形成行星;如果“微星说”是正确的,只有恒星经历过碰撞后才能有条件形成行星,而恒星间的距离是很远的,且移动又相当缓慢,与其距离相比,它们之间的碰撞是极为罕见的。
于是,两种观点的区别在于:“星云学说”认为许许多多的星系可以形成,而“微星学说”认为只有在极少数的恒星中才能形成星系。
正如事实表明的那样,“微星说”也是不合理的。
1920年,英国天文学家阿瑟。
斯坦莱。
爱丁顿指出:太阳内部的温度比人们想象的要高得多,从太阳上分离下来的物质(或从其他恒星上掉下来的物质)都很热,以至于它们尚未来得及冷却形成行星时,就扩散到宇宙空间去了。
美国天文学家莱曼。
斯皮特泽在1939年做出了令人信服的展示。
1944年,德国科学家卡尔。
夫兰垂。
克。
冯。
韦茨萨克重拾“星云假说”,并将这一理论进一步发展、提高。
他认为旋转的星云是逐级收缩而形成行星的,首先是第一颗,然后是其他颗依次而成。
天文学家们可以把星云中的电磁作用考虑进去(在拉普拉斯时代,电磁现象还未被发现),以此解释角动量是以什么形式由太阳转移到行星上去的。
顺便提一下,由微星形成行星的过程中,地球内部的热呈何种状态?微星移动速度非常快,它蕴藏着巨大的动能,在碰撞过程中,运动暂时停止了,于是部分动能变成了热能,而后又开始运转形成行星。
动能转换成的热能相当大,这就是地心温度达到5000℃的原因。
很明显,星体越大,能量转化的程度越高,形成行星后的核心温度越高;同理,星体体积越小,所蕴藏的动能越少,形成行星时核心的温度就低。
可以肯定,月球中心的温度要低于5000℃,其原因就是它比地球小得多。
而木星呢,它比地球大得多,它是这几颗行星中最大的一颗行星,肯定地讲,它核心的温度要更高一些,有些预测认为木星核心温度可达5 万℃。
到目前为止,“星云假说”理论还是令人满意的。
行星是怎样形成的?
行星的形成是一个复杂的过程,目前主流的理论是太阳系内的行星起源于原行星盘,这是太阳形成后留下的一个旋转的盘状物质云。
1. 行星不是从黑洞中产生的。
黑洞是极度密集的天体,其引力强到连光都无法逃逸。
相反,行星是由太阳形成后的剩余物质聚集并逐渐形成的过程。
2. 银河系中央的小型黑洞不会“超速做神‘喷射’行星”,也不会产生比特大质量黑洞更多的行星。
实际上,黑洞由于其极强的引力,通常不会喷射物质,而是吞噬周围的物质。
3. 杰克---希尔斯的预言与事实不符。
他没有提出过这样的观点。
关于黑洞和行星的形成,科学界有其他不同的理论和研究成果。
4. 天文学家没有发现被特大质量黑洞高速排斥的行星。
相反,被发现的系外行星大多数是通过凌星法或径向速度法观测到的。
5. 被黑洞排斥的行星速度的描述不准确。
行星被黑洞吞噬或被黑洞的潮汐力撕裂后,可能会以高速度被抛射出来,但这种情况非常罕见。
6. 行星的质量、形状和运动特性描述基本正确。
行星确实需要足够的质量以维持大致的圆球状,并且它们在天空中表现出相对移动。
7. 太阳系的行星运动特性描述正确。
行星的公转轨道确实具有共面性、同向性和近圆性。
8. 行星的分类描述基本正确。
类地行星、巨行星和远日行星是根据它们的特性进行分类的。
总结:行星的形成是一个缓慢的聚集过程,而不是被黑洞超高速喷射的结果。
太阳系内的行星遵循特定的轨道特性,并且根据它们的物理特性被分类。
行星是如何形成的?一颗突然闯入太阳系的流浪太空岩石揭开谜底
2017年,一颗形状奇特、轨道异常的岩石闯入了太阳系,并迅速离开。
天文学家很快意识到它并非来自太阳系。
它从上到下穿过行星的轨道平面,就像飞镖盘的同心环一样,速度非常快,无法被太阳引力捕获。
它也非常黑暗,看起来被拉长了,但由于速度过快,许多特性将永远保持神秘。
然而,这颗有史以来观测到的第一颗星际小行星并不是独一无二的,它可能如此之多,以至于会影响整个太阳系的形成,甚至可能包括我们自己的行星系统。
这颗被命名为“Oumuamua”的小行星的出现,是天文学巨变的戏剧性证明:承认太阳系并不存在于真空中,至少在比喻上是这样。
没有行星是孤岛,也没有孤立的恒星形成。
宇宙中充满了跨越距离和时间跨度相互作用的物质,从巨大的气体喷流流经星际空间,到像蒲公英种子一样的“Oumuamua”式小行星碎屑。
这种认识正在改变天文学家对恒星系统形成方式的看法。
例如,研究行星系统诞生的研究人员以前从未考虑过诸如天体物理气流之类的事情。
“以前,我们只能呆在自己的车道上,”加州大学戴维斯分校的行星科学家莎拉·T·斯图尔特说。
但是当研究人员对太阳系的配方进行逆向工程时,他们现在正在将整个宇宙的成分汇集在一起。
从这项工作中萌芽的新想法已经开始为各种系外行星的奥秘提供潜在的答案。
例如,行星似乎比天体物理学家认为的要早得多。
此外,巨大的行星似乎是从相对少量的气体和尘埃中生长出来的——这是天文规模上的面包和鱼的把戏。
天文学家正试图了解仅比地球大一点的行星的稀有性。
所有这些都指向一个严酷的事实:行星科学家对行星是如何形成的仍然没有绝对的理解。
他们的模型众多且不完整。
但是现在,随着来自这些不同学科中的一些想法的迅速结合,研究人员开始对行星形成过程有更深入的了解。
斯图尔特说,“事实上,我们还没有确定任何一件事”关于行星是如何形成的,“因为我们学到了很多新东西。
”去年,在瑞士举行的关于Oumuamua 的会议上,Michele Bannister和Susanne Pfalzner在喝咖啡休息时坐在一起。
德国于利希研究中心的天文学家普法尔兹纳随口问行星形成专家班尼斯特,如果来自星际空间的类似Oumuamua 的物体穿过围绕着一颗年轻恒星的圆盘会发生什么。
“盘里这些东西有什么作用?” 她问。
“如果星际物体进入原行星盘,它会做什么?” Bannister 曾撰写过一篇关于 Oumuamua 的早期论文,他想了一分钟。
Oumuamua 大约有 100 米长——大到足以在翻滚的尘埃兆哪和气体云中激起涟漪。
“我们互相看了看,我们想,这一定很重要,”班尼斯特说。
两人开始勾勒想法。
贝尔法斯特女王大学的天文学家班尼斯特说:“我越看这个,我就越不敢相信有人还没想到这一点。
”在4 月份发表在 《天体物理学杂志快报》上 的一篇论文中,班尼斯特和普法尔兹纳认为,像Oumuamua这样的岩石可能是行星形成的催族雹码化剂。
他们说,可能有数以亿计的这样的物体在宇宙中航行。
当一个人与围绕着一颗年轻恒星的滚滚气体和尘埃相交时,它可能会引起湍流和剪切力,搅动气体,将其雕刻成后来形成行星的图案。
此外,他们争辩说‘类似Oumuamua的物品可能以合适的速度移动成为永久居民。
婴儿太阳系可以捕获大量这些星际旅行者。
在他们的新家中,这些移民将开始收集较小的鹅卵石和灰尘颗粒,逐渐长成更大的物体。
在这样做时,它们将为鹅卵石吸积提供构建基块,这是一种解释大型物体如何快速成长为行星的理论。
“这不是一个巨大的质量;更重要的是它们在磁盘中的存在会触发它,”Pfalzner 说。
“这是一个种子阶段。
你可以种一棵大树,但它总是从一颗小种子开始。
这不是种子的质量。
如果你愿意,这就是潜力。
”需要某种种子。
最近来自阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列等望远镜的观测表明,行星在年轻恒星周围的形成非常迅速。
班尼斯特说,根据天文学家对行星形成的了解,这似乎很奇怪,但闯入者可能会提供帮助。
然而,只有当碰巧有一吨类似Oumuamua的物体在宇宙中航行时,这些想法才会发挥作用。
几乎不可能直接找到它们——它们又黑又小,不受星星的束缚,就像没有月亮的夜晚海洋上空的小昆虫。
但许多天文学家认为它们很常见。
“如果你看看‘Oumuamua’,它不可能是我们太阳系的第一个星际访客;这只是我们观察到的第一个,”北卡罗来纳州立大学的行星地质学家保罗伯恩说。
“而且不可能是唯一的,这意味着可能有很多。
”最近的工作间接地认为它们确实很常见。
2018 年,研究人员确定了八颗可能起源于不同恒星的双曲彗星。
今年 4 月,Amir Siraj 和他的导师、哈佛大学的天文学家 Avi Loeb认为,2014 年在地球大气层中燃烧的一颗陨石也可能来自太阳系之外。
伯恩说:“事实上,他们提供了可以开始积累东西的方法,这意味着,我认为,这必须是我们需要添加到我们对这些身体如何生长的理解中的合理的东西。
”班尼斯特说,行星种子的概念甚至可以解释为什么没有人在银河系中最早的恒星周围发现极其古老的行星。
“也许在银河系的早期历史中,我们没有足够的种子,”她说。
“也许[行星]形成得更慢,效率也可能更低。
”然而,如果这些类似 Oumuamua 的岩石既能解释为什么在遥远的过去行星是稀有的,也能解释为什么今天的行星形成得如此之快,那么这就提出了一个新问题:第一批种子来自哪里?气体和尘埃围绕着年轻恒星旋转,形成巨大而厚的圆盘,这些圆盘被湍流搅动并充满涡流。
不知何故,在研究人员不了解的过程中,这些圆盘中的尘埃颗粒结合形成毫米大小的岩石颗粒,称为球粒。
这些是太阳系最常见的太空岩石形式和球粒陨石的主要成分,球粒陨石是落在地球上的最常见的陨石形式。
由于球粒陨石很常见,球粒在行星被锻造时一定是一种常见的成分。
它们是最早的一些固体,它们有助于确定太阳系及其基本构件的年代。
研究人员对球粒如何聚集在一起形成更大的球粒陨石有一些想法。
但即使有当今最好的计算机模拟和对其他行星系统最精细的观察,对于球粒本身的形成方式也没有达成共识。
就好像太阳系是由几十座砖房组成的。
研究人员了解砖块聚集在一起建造房屋的过程。
但是砖是什么做的呢?斯图尔特说,部分问题在于没有一种模型可以满足球粒的所有特殊品质。
这些微小的火成岩团块一定是在高达约 2000 摄氏度的温度下突然融化的,这是一种极端状态,太阳系形成的最佳模型难以再现。
关于球粒如何形成的想法包括闪电;导致某种自燃的化学反应;来自附近超新星爆炸的冲击波;磁场; 像Oumuamua这样的小行星的碰撞;伽马射线暴;以及来自恒星形成过程中仍处于熔融状态的小行星的温暖。
斯图尔特提出了另一种可能性。
她说,由剧烈的汽化碰撞引起的气流可以将最小的熔岩液滴推到一起,然后开始结合。
这个想法的独特之处在于它以研究人员以前从未做过的方式将天体物理学与行星形成过程相结合。
斯图尔特研究一个奇怪的新行星的相位称为synestia,她和西蒙锁,现在的行星科学家在加利福尼亚技术研究所在2017年提出了描述月球的形成。
Synestia 是一种膨胀、肿胀的气化岩石云,形状像一个松软的百吉饼。
一言以蔽之,构成地球和月球的材料会彻底混合。
在摆弄她的一些代码时,斯图尔特意识到类似的东西可以将球粒的前体驱动在一起,以便它们可以结合,例如最终形成有凝聚力的面团的卵石饼干面糊。
这个过程将从星子开始,即围绕年轻太阳的原始岩石碎片。
他们可能是“Oumuamua”这样的闯入者。
或者,它们可能在我们的恒星诞生后很快就形成了。
无论它们的来源如何,它们都会很丰富,并且它们会在充满气体的太阳星云内相互碰撞,在相互确保毁灭的台球游戏中。
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