當前位置:外匯行情大全網 - 助學貸款 - 太陽系和地球起源假說

太陽系和地球起源假說

自1543年哥白尼提出“日心說”以來,天體演化突破了宗教迷信的束縛。哲學家和自然科學家對太陽系和地球的起源展開了科學討論,並相繼提出了各種假說,試圖解釋太陽系的基本特征。以下是關於太陽系起源的壹些主要假設。

德國哲學家康德(1724 ~ 1804)年輕時寫了《自然通史和天體理論》壹書,該書於1755年出版。本書提出了太陽系起源的第壹個假說(即康德的星雲學說)(圖11-6)。他認為物質有自己的運動規律,宇宙中充滿了由氣體和塵埃組成的星雲。在萬有引力的作用下,密度較高的粒子吸引周圍密度較低的物質逐漸整合成大塊,從而增加引力,加速聚集並形成壹個巨大的球體,即原始太陽。當原始太陽周圍的粒子繼續垂直下落到重心時,由於排斥作用而發生偏轉,並且存在壹個主導方向,因此形成了扁圓形的旋轉雲。扁圓形的旋轉雲逐漸聚集成小塊,在引力和斥力的共同影響下圍繞太陽旋轉,形成行星。行星周圍的粒子在相同的過程中形成衛星。當太陽系聚集時,太陽開始發光。在行星中,密度較大的行星因引力較大而靠近太陽,密度較大的行星遠離太陽。康德假說的主要問題是角動量的分布,原本不動的原始太陽不可能在引力和斥力的作用下旋轉。

圖11-6康德的《星雲論》

(據李1983)

法國天文學家、數學家拉普拉斯(1749 ~ 1827)在1796年出版的《宇宙系統解釋》中也提出了太陽系起源的“星雲假說”。他認為原始太陽是壹個直徑與太陽系直徑壹樣大的熾熱球形星雲,旋轉速度緩慢。由於散熱和收縮,旋轉加速,導致赤道離心力增加,星雲變平。當離心力超過向心力時,壹個環分離,然後五個環相繼分離(當時只知道六個行星),每個環在繞太陽運行時逐漸吸引並聚集成行星。熱行星以同樣的方式形成衛星(圖11-7)。現在已知木星、土星和天王星都有這樣的環,它們被稱為拉普拉斯環。這個假設也沒有解決角動量分布的問題。如果行星與太陽分離,角動量和質量的關系應該是壹致的,但現在卻大不相同。太陽目前的旋轉速度太低,無法拋出壹個環。

圖11-7拉普拉斯的“星雲假說”

(據李1983)

康德假說和拉普拉斯假說都認為太陽系是由星雲自身演化逐漸形成的,結論大致相同。但是,在具體細節上存在壹些差異。拉普拉斯認為星雲物質是熱的,而康德沒有提到溫度問題。關於星雲轉化為行星的力量,康德認為是大粒子對小粒子的吸引,而拉普拉斯認為是氣體的冷卻;作為吸引力的對立面,康德認為是斥力,而拉普拉斯則強調離心力。關於行星形成的過程,康德的假說是基本粒子雲-團塊-行星,而拉普拉斯的假說是氣體雲-分離環-團塊-行星。

由於康德和拉普拉斯的星雲假說未能解釋太陽和行星之間的角動量分布,到19年底,星雲假說基本被否定。人們開始在太陽系外尋找原因,於是出現了壹些新的假說。代表性的有“潮汐假說”和“捕獲假說”。

“潮汐假說”是由英國天文學家和物理學家讓·Z(1877 ~ 1946)於1916年提出的。他主張熾熱的原始太陽在接近另壹顆巨大的恒星時被吸引或碰撞,從而原始太陽拋出壹股氣流或團塊並凝聚成壹顆行星圍繞太陽旋轉。這個假設的根本問題是恒星距離很遠,有自己的軌道和規律,因此不可能靠得足夠近以引起潮汐或碰撞。即使發生潮汐現象,也不可能吸出如此巨大的空間和到整個太陽系的漫長距離。

“俘獲假說”是由前蘇聯學者施密特(1891 ~ 1956)1946提出的。他認為,當旋轉的太陽穿過黑暗星雲時,它捕獲了壹部分氣體和塵埃物質繞其旋轉,它們聚集並相互碰撞,使各個方向的軌道逐漸平均並趨於同壹軌道平面,並根據密度聚集成行星和衛星。行星的大角動量是由原始的暗星雲給予的,而不是太陽。他用這種方法解決了角動量的分布,但仍然存在問題。事實上,當太陽的角動量比暗星雲的角動量小得多時,是不可能捕捉到的。

隨著20世紀中葉以來天文學和地質學的發展,人們認識到太陽系中的天體在物質成分、結構、形成和演化方面都是相似的,應該有共同的起源。於是我開始重新認識“星雲理論”的合理成分,並對其進行修正。問題的焦點在於質量和角動量分布之間的矛盾。流行的現代解釋是“磁耦合假說”。

20世紀60年代,英國天文學家e .霍伊爾和法國天文學家e .沙茨曼從電磁作用的機制研究了太陽系的起源。他們假設的要點是角動量可以通過帶電粒子在磁場中的運動方式來傳遞(圖11-8)。

圖11-8電磁作用對太陽系角動量分布的解釋

被拋出的帶電物質沿著磁力線運動,帶走了太陽的角動量。

霍伊爾和沙茲曼的假設有點類似於康德和拉普拉斯在太陽系形成之初的星雲理論。他認為太陽系壹開始是壹個凝聚星雲,但溫度不高,自轉不快;急劇收縮加快了旋轉速度。當這個星雲的半徑收縮到壹定程度時,其旋轉達到不穩定狀態,兩極逐漸變平,赤道突出,物質最終從這裏甩出形成圓盤。圓盤的質量只有太陽的百分之壹。當中心體與圓盤分離時,它繼續收縮而不再分裂,最後形成太陽。圓盤中的物質凝結成行星。星際空間中存在強磁場,太陽的熱核反應發出電磁輻射,使周圍的氣體雲盤在磁場中變成等離子體。當太陽與圓盤分離時,太陽與圓盤內緣之間的電磁流體動力學產生了壹個磁承諾力矩,從而使太陽的角動量轉移到圓盤上。由於角動量的增加,圓盤向外膨脹,太陽不斷收縮,由於角動量的損失而減慢了其旋轉速度。因為太陽輻射產生的太陽風推開輕物質聚集成類木行星,重物質未能推開聚集成靠近太陽的類地行星。這是壹個令人滿意的假設,但仍有許多問題有待解決。現在普遍認為,太陽形成於50億至60億年前,而行星的形成相應地要晚壹些。

  • 上一篇:四川最新政策如何辦理異地公積金貸款
  • 下一篇:提錢遊什麽時候恢復放款
  • copyright 2024外匯行情大全網