太陽系是如何形成的最開始的太陽系是什么樣的

太陽系是如何形成的最開始的太陽系是什么樣的

太陽系的形成和演化始于46億年前一片巨大分子云中一小塊的引力坍縮。大多坍縮的質量集中在中心，形成了太陽，其余部分攤平并形成了一個原行星盤，繼而形成了行星、衛(wèi)星、隕星和其他小型的太陽系天體系統(tǒng)。

這被稱為星云假說的廣泛接受模型，最早是由18世紀的伊曼紐·斯威登堡、伊曼努爾·康德和皮埃爾-西蒙·拉普拉斯提出。其隨后的發(fā)展與天文學、物理學、地質學和行星學等多種科學領域相互交織。自1950年代太空時代降臨，以及1990年代太陽系外行星的發(fā)現(xiàn)，此模型在解釋新發(fā)現(xiàn)的過程中受到挑戰(zhàn)又被進一步完善化。

從形成開始至今，太陽系經(jīng)歷了相當大的變化。有很多衛(wèi)星由環(huán)繞其母星氣體與塵埃組成的星盤中形成，其他的衛(wèi)星據(jù)信是俘獲而來，或者來自于巨大的碰撞(地球的衛(wèi)星月球屬此情況)。天體間的碰撞至今都持續(xù)發(fā)生，并為太陽系演化的中心。行星的位置經(jīng)常遷移，某些行星間已經(jīng)彼此易位。這種行星遷移現(xiàn)在被認為對太陽系早期演化起負擔起絕大部分的作用。

就如同太陽和行星的出生一樣，它們最終將滅亡。大約50億年后，太陽會冷卻并向外膨脹超過現(xiàn)在的直徑很多倍(成為一個紅巨星)，拋去它的外層成為行星狀星云，并留下被稱為白矮星的恒星尸骸。在遙遠的未來，太陽的環(huán)繞行星會逐漸被經(jīng)過的恒星的引力卷走。它們中的一些會被毀掉，另一些則會被拋向星際間的太空。最終，數(shù)萬億年之后，太陽終將會獨自一個，不再有其它天體在太陽系軌道上。

太陽系是如何形成的？

關于太陽系的起源，自從1755年康德提出第一個太陽系起源的星云說以來，已經(jīng)有四十多種學說產(chǎn)生，但是一直沒有一種學說比較完善并能夠被普遍接受。太陽系的起源學說能否成立，關鍵是要能說明行星物質的來源和形成這兩個基本問題。

太陽系起源的各種學說，基本上可劃分為三類。第一類為災變說，認為行星物質是因為某一偶然巨變事件從太陽中分出來的。例如由于另一恒星走過太陽或碰到太陽，或者由于太陽爆發(fā)，因而從太陽中分出來一部分物質，形成了行星。第二類為俘獲說，認為太陽從恒星際空間俘獲的物質，形成原始星云，后來演變?yōu)樾行?。第三類為共生說，認為整個太陽系的大體（包括太陽），都是由同一個原始星云形成的。星云中心部分的物質形成太陽，外圍部分的物質形成行星等天體。因為俘獲說和共生說都是認為星云形成行星等天體，所以常合稱為星云說。

我國已故天文學家戴文賽教授，很早就開始注意太陽系的起源問題。他系統(tǒng)地分析了國外四十多種太陽系起源學說，利用新的資料和理論，發(fā)展了星云說的基本論點，形成了自己的新的星云學說。

戴文賽教授認為，太陽系是由比太陽質量大幾千倍的星際云分裂出來的一個原始星云產(chǎn)生的。這個原始星云一開始就有自轉，并且在自身引力作用下收縮，中心部分因為收縮而形成太陽，外部因為轉動而變扁，成為星云盤，九大行星和它們的衛(wèi)星以及無數(shù)的小行星，都是由星云盤形成的。星云盤的不同部分凝聚出不同成分的塵粒和小冰粒，它們彼此碰撞，聚集成很多顆粒，然后這些顆粒逐漸沉降到星云盤赤道面附近，形成薄薄的“塵層”。塵層里的顆粒密集之后，遇到一點擾動就分裂成很多顆粒團。各顆粒團由于自身引力又收縮成一個個固體四塊，稱為星子。星子經(jīng)過多次碰撞結合，就逐漸聚集成行星和衛(wèi)星。

戴文賽教授關于太陽系起源的新學說，能夠比較好地解釋太陽系的一些主要特征的由來和各類天體的起源。他的這一研究成果，曾獲得全國科技大會的獎勵。

太陽系是怎樣產(chǎn)生的？

關于太陽系的起源問題，200年來一直沒有一種權威說法，人們提出了一種又一種假說，累計起來，有40種之多。其中影響比較大的，主要有以下幾種觀點。

（1）星云說

這種觀點首先由德國偉大的哲學家康德提出來，幾十年以后，法國著名數(shù)學家拉普拉斯又獨立提出了這一觀點。他們認為，整個太陽系的物質都是由同一個原始星云形成的，星云的中心部分形成了太陽，星云的外圍部分形成了行星。不過，康德和拉普拉斯的觀點也有著明顯的分歧，康德認為太陽系是由星云的進化性演變形成的，先形成太陽，后形成行星；拉普拉斯則相反，他認為原始星云是氣態(tài)的，且十分灼熱，因其高速旋轉，先分離成圓環(huán)，圓環(huán)凝聚后形成行星，太陽的形成要比行星晚些。盡管他們的觀點有這么大的差別，但是大前提是一致的，因此人們便把他們聯(lián)系在一起，稱這一理論為“康德一拉普拉斯假說”。

這一假說在當時得到了普遍擁護和接受。近些年來，這一假說又有復活的趨勢。美國天文學家卡梅隆認為，太陽系原始星云是巨大的星際云拋出的一小片云，起初是在自轉，同時在自身引力下收縮，其中心部分形成太陽，外圍變成星云盤，星云盤后來形成行星。我國天文學家戴文賽、前蘇聯(lián)天文學家薩弗隆諾夫、日本天文學家林忠四郎等人也都是這一觀點的擁護者。

（2）災變說

由于“康德一拉普拉斯假說”無法解釋太陽和各行星之間動量矩的分配問題，因此在本世紀初，災變說又盛行起來。這一假說的代表人物是英國天文學家金斯。他認為，行星的形成，是一顆恒星偶然從太陽身邊掠過，把太陽上的一部分東西拉了出來的結果。太陽受到它起潮力的作用，從表面拋出一股氣流。氣流凝聚后，變成了行星。這一假說有許多變種，如美國天文學家錢伯非等人提出的星子說，杰弗里斯提出的恒星與太陽相撞說，等等。這一假說，足足占據(jù)了天文學家們的頭腦達30年之久。最近幾年，災變說又活躍起來，霍爾夫森就是這一觀點的擁護者，他的最新解釋是，形成行星的氣體流是從掠過太陽的太空天體中拋射出來的。

但天文學家們經(jīng)過計算后認為，氣體中的物質在空間彌散開來之后，不會產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象。這是對災變說的釜底抽薪。于是，“俘獲說”便應運而生。這一假說最早是前蘇聯(lián)科學家施密特提出來的，他認為，當太陽某個時候經(jīng)過氣體塵埃星云時，把星云中的物質“據(jù)為己有”，形成繞太陽旋轉的星云盤，并逐漸形成各個行星及其衛(wèi)星。德國的魏扎克、美國的何伊伯也都是這一觀點的擁護者，但他們的看法與施密特稍有不同。

各種假說雖然都有充分的觀測、計算和理論根據(jù)，但也都有致命的不足，所以一直也沒有一種被人們普遍接受。

太陽系的起源是什么？

太陽也有自己的系，那就是太陽系，而太陽是太陽系的中心。那么，太陽的起源究竟在哪里呢？我們可能從一些科普書上有個大概的了解?，F(xiàn)在，就讓我們一起來系統(tǒng)地了解一下太陽系的起源吧。

1543年，波蘭科學家哥白尼在《天體運行論》中提出了日心學說。隨后，哥白尼的這種無畏的科學精神一直在鼓勵著人們對太陽系的認知和對自然界本原的探索。

1644年，法國科學家笛卡爾（R.Descartes）在《哲學原理》中認為，太陽系是由物質微粒逐漸獲得漩渦流式運動而形成太陽、行星及衛(wèi)星的。

1745年，法國博物學家布封（G.L.L.de.Buffon）在《一般和特殊的自然史》中第一次提出災變說。他認為，質量巨大的物體，如彗星，曾與地球發(fā)生過碰撞，太陽物質也飛散出太空，后來才形成了地球與其他行星、衛(wèi)星。

1755年，德國天文學家康德在《自然通史與天體理論》提出系統(tǒng)學說，星云假說。太陽系是一團彌漫星際物質，在萬有引力作用下聚集而成。太陽系的中心就是太陽，由于斥力的增加，使得周邊微粒在斥力的作用下形成團塊，小團塊再形成行星、衛(wèi)星。

1796年，法國天文學家拉普拉斯（P.S.deLaplace）在《宇宙體系論》也提出了星云說。他認為，太陽系所有天體是由同一塊星云形成。原始星云是氣態(tài)，溫度很高，并且在緩慢自轉著。而后，星云逐漸冷卻、收縮；隨之自轉加快，使星云越來越扁，當離心力超過向心力時，便分離出旋轉氣體環(huán)。再次重復，繼而生成多個氣體環(huán)。這樣就在星云中心形成太陽，而各環(huán)則形成行星，熱的行星同理形成衛(wèi)星。

在科學界，人們將早期的星云說統(tǒng)稱為康德—拉普拉斯說。這一學說在十九世紀占據(jù)太陽系起源的統(tǒng)治地位。由于該學說不能解釋行星排列的質量分布問題和太陽系角動量特殊分布問題而遇到了困難。因此，人們又將目光轉向了災變說。

1900年，美國地質學家張伯倫（T.C.Chamberlain）提出了關于太陽系起源的星子說。隨后，摩爾頓（F.R.Moulton）發(fā)展了這一學說。有一顆恒星曾經(jīng)運動到距離太陽幾百千米處，使太陽正、背面產(chǎn)生巨大潮汐，而拋射出大量物質，凝集成小團塊質點，稱為星子。星子是行星的胚胎，而后聚合成行星和衛(wèi)星。后來，金斯（J.H.Jeans1916）提出的“潮汐假說”與上面提出的星子說略有相同。

關于太陽系起源的假說，真可謂多種多樣。這也說明了人類始終都沒有放棄對太陽系的探索。二十世紀以來，人們的天文學知識越來越豐富。并且認識到，在廣闊的宇宙中，發(fā)生恒星相遇情況的可能性極小。五十年代以后，科學家們又提出了許多新的學說，這些學說大部分都是以星云假說為基礎的學說。下列是六個影響最大的學說：

1．卡米隆（A.G.W.Cameron）學說。卡米隆的這一學說主要是從力學、化學等方面對地球起源進行了認真地探討，并通過湍流粘滯理論計算了星云盤的演化。

2．戴文賽學說。五十年代，戴文賽提出了角動量斥力圓盤理論。

3．薩夫隆諾夫（В.С.СаФронов）和林忠四郎(C.Hayashi)的學說。他們的這一學說主要是湍流形成圓盤、環(huán)的理論。

4．普倫蒂斯（A.J.R.Prentice）—新拉普拉斯說。他提出了新的冷星云湍流說。

5．烏爾夫遜（M.M.Wolfson）的浮獲說。他提出了小質量恒星天體相遇災變說。

6．阿爾文（H.Alfv閚）的電磁說。這一學說是以太陽早期存在強磁場作用的行星形成理論的。

以上這些理論各具特色。但是，一直都沒有得到公認。那么，能夠令人信服的太陽系起源說必需闡明下列主要問題：

1．原始星云的由來和特性。

2．原始星云或星子的形成過程。

3．行星的形成過程。

4．行星軌道的特性：共面性、同向性和近圓性。

5．提丟斯—波得（Titius～Bode）定則。

6．太陽系的角動量分布。

7．三類行星：類地、巨行、遠日行星的大小、質量、密度方面的差別。

8．行星的自轉特性。

9．衛(wèi)星及環(huán)系的形成。

10．小行星的起源。

11．彗星的起源。

12．地-月系統(tǒng)的起源。

自從八十年代后期以來，科學家們對太陽系起源也就有了一個傾向性的認識。我們將這個傾向性的認識合理地細分為若干個演化階段，加上深入地分析。這樣以來，太陽系的起源問題就能夠很清晰地展現(xiàn)在人們面前。

太陽系是怎么形成的？

大約在50億年前，鄰近地球的太陽星云(這個星的物質將要形成我們的太陽系)中有一顆質量比我們的太陽要大出許多倍的恒星，將要耗盡它核心部分的氫燃料時，由于缺少足夠的能量來支撐自身，這顆恒星發(fā)生了坍縮。奇妙的是，這種坍縮產(chǎn)生了另一種類型的能量——重力勢能，即使一個物體在重力作用下得以運動的那種能量。大量重力勢能的釋放，使恒星變得極其熾熱，引燃了它的氦。在這個可怕的煉獄里，產(chǎn)生了從鋰到鐵的一切中等重量的元素。

后來，恒星的氦儲備也耗竭了，其核心猛烈坍縮，發(fā)送出沖擊波，穿過銀河系的這部分空間。沖擊波的能量快速地鑄造出金、鈾等重元素。把輕元素與中重元素轉變?yōu)橹卦氐臒岷朔磻l(fā)出一顆超新星——猶如銀河系中的原子彈。爆炸使恒星炸開，新生物質被拋射到外面的星云中去。隨著超新星的爆炸，可怕的沖擊波通過粉碎、壓縮作用，產(chǎn)生了巨大的恒星云。

在附近的恒星云中，有一個恒星云變成了我們的太陽系。沖擊波引起了不可思議的擾動，釋放出各種類型的能量。重力把移動物體朝里面拉，發(fā)出重力勢能。塵埃與氣體顆粒越來越接近，小粒子形成大顆粒，同時釋放出動能。運動中的物體具有動能，一旦靜止不動時，動能就要釋放出來。在宇宙碰撞事件中，動能是非常重要的角色。

幾種過程互為補充，形成了我們的太陽系。重力繼續(xù)不斷地把物質吸引到星云的核心，進一步增加了它的重力。角動量(自旋物體的旋轉能)使星云轉得越來越慢。星云的大部分質量集中于其中心，剩余的一部分質量形成一個巨大的碟子，向外作螺旋運動。碟子里儲存著太陽系的全部化學元素，包括“大爆炸”開始時的氫與氦，加上多次超新星爆發(fā)時生成的元素。制造生命的材料——簡單有機分子在星云里也有。

太陽星碟不斷分崩離析，一陣陣新釋放的能量爆發(fā)使溫度緩慢升高。大約5000萬年以后，星碟核心達到極高溫度，開始了由氫聚變?yōu)楹さ臒岷朔磻?。太陽燃燒起來了?/p>

在燃燒的恒星中，氣體壓力大大增強后，重力坍縮停止了。太陽星碟中的溫差很懸殊，從中心溫度的20000℃以上直到邊緣的-270℃，后者就是我們太陽系外緣目前的溫度。物質在逐漸冷卻的星碟中凝聚，重力把最重的元素集中到中心。這些金屬與巖石化合物成了內(nèi)行星的組成成分。與此同時，太陽附近較輕的氣態(tài)元素汽化而揮發(fā)了。在星碟較冷的外緣，揮發(fā)物較為穩(wěn)定，它們互相化合，產(chǎn)生了水、甲烷、氨等化合物。

在太陽星碟內(nèi)部，分子碰撞后聚合成顆粒，后者又會產(chǎn)生砂礫、巖石與球石。物體增大以后，它們的撞擊烈度也有所增加。千萬年過去了，卵石成了微星，巖石的直徑也可達到數(shù)十公里。較大的微星，其引力場已經(jīng)相當強，足以吸引較小的物體。這樣演變的結果，最后留下的只有龐然大物，而它們之間的碰撞逐步形成行星。內(nèi)行星的生長、增大正是通過星碟內(nèi)部不斷添加金屬與巖石而成。外行星則是由太陽系外緣部分的巖石與冰塊的微星聚合而成的。

我們的太陽與行星大體上是在46億年前同時形成的?？茖W家們認為行星的聚合需要1億年左右，較大的外行星更長些，而較小的內(nèi)行星則稍短些。

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