星云 太阳系的起源及其各个演化阶段(上)( 二 )


八十年代后期以来 , 科学家们对太阳系起源有一个倾向性的认识 。 我们将这个倾向性的认识合理地细分为若干个演化阶段 , 加上深入地分析 。 太阳系的起源会非常清晰地展现在我们面前 。
二、星云演化阶段
我们现在掌握的天文学知识 , 对于恒星的起源、恒星的青年期、壮年期、老年期都有了非常清楚地认识 。 如果有人说 , 恒星是由星际星云物质演化而来的 。 这在大多数有天文学知识的人来讲 , 对这种说法都不会提出异议(天文学界有争议) 。
太阳也是由星云物质演化来的 , 它处在距离银河系中心2.7万光年的猎户旋臂上 。
星云演化
在46 -50亿年之前 , 星际弥漫物质分布不均匀 , 物质的密集区成为星际云 。 在外界因素的触发下 , 星际云发生自吸引收缩 。 当密度足够大时 , 星云际云出现不稳定 , 瓦解成为多个小星云 。 其中猎户臂上的一块小星云 , 质量约为1.03M⊙ , 该星云就是以后演化成太阳系的星云 。 该星云中心温度100K , 其余大部分的温度均在10K以下 。 初始角动量2×10^52~5×10^52克·厘米2·秒-1 。
对星云演化阶段的演化过程 , 大多数学者对其没有太大的分歧 。 最具争议的是外界触发因素 , 一般认为有以下几种星云收缩触发机制 。
1、星云间碰撞产生激波压缩 。
2、银河螺旋密度波通过星际云时产生的激波 。
3、邻近超新星爆发产生的激波 。
4、其它强星云收缩激发附近稠密的星云 。
许多人都认为是超新星爆发而激发太阳星云收缩的 。 但是 , 在有千亿颗恒星的银河系里 , 每年都会有不少颗恒星诞生 。 超新星激发而产生恒星的情况并不多见 。 而在银河系旋臂附近的星际物质 , 有相对银河系中心每秒几百千米的速度动量 , 少许有一点波动或激波 , 就足以产生使太阳星云收缩的自转角动量 。 解决角动问题之后啥问题都解决了 。
太阳星云演化阶段的主要星云物质所在范围约为3~10万个天文单位(天文单位:现在地球至太阳间的距离) 。 星云演化阶段的时间约为10^8年 。
三、星子演化阶段
当太阳星云极度收缩 , 大多星云物质范围在1~3万个天文单位 , 有98%以上的物质都已收缩到一个天文单位内时 , 太阳系星云进入星子演化阶段 。
在这个演化阶段 , 大多数太阳系起源理论对星云中心由星云物质收缩成星子 , 再由星子聚集质点形成太阳的观点没有异议 。 而对太阳以外星子和星云物质所在星盘的形成 , 提出各种观点 。
许多理论都认为在盘上形成了环 。 1、卡米隆学说 , 湍流粘滞环 。 2、魏茨泽克(C.F.Weizsaker)的流体力学旋涡环 。 3、戴文赛的离心力环 。 4、普伦蒂斯的力学环 。 等等 。
还有理论认为全部星云物质都形成了太阳 。 如 , 张伯伦的恒星相遇说 , 金斯的潮汐说 , 乌尔夫逊的俘获说 , 阿尔文的电磁说等 。
依据我们对各类星云的观测经验 , 星云形成环的可能性极小 , 而且太阳星云初始运动也没有促使其形成环的因素 。 不过 , 星云盘收缩时形成旋臂是极常见的现象 , 旋臂使星云的密度产生了疏密差异 。 密度大的地方星云物质开始聚积成星子 。
有人会问 , 谁说星云不能生成环 , 土星不是有环吗?在太阳没有燃烧以前太阳完全可以有环 。 但是 , 土星的赤道环和太阳星云盘形成的环差异太大 。 依据洛希极限(Roche’s Limit)原理 , 土星类相对星体距离也较近 , 而且像土星这样的环不可能形成为一个星体 。
对于太阳系星云完全收缩为一个太阳的情况 , 无论从物理学的角度或是从天文学的角度看 , 都让人难理解 。 因为星云收缩为星云盘 , 星盘再完全收缩成一个星球体 , 在盘上不留一点剩余物质的情形也非常少见 。
太阳星云盘上也应该形成有旋臂 。 在星子演化阶段的后期 , 在大约0.5天文单位处旋臂中心的星子 , 其直径有大于1000千米的(这种星子也可以称为星胚) 。 太阳星云中心温度已经超过300K , 但是距太阳1个天文单位处的温度不应该大于10K 。 这个演化阶段所用的时间在10^6~10^7年内 。
四 太阳—地球形成阶段
在这个阶段的开始 , 99%以上的太阳星云物质聚集起来 , 形成了太阳的雏形 。 其密度约在1.35克/厘米^3 , 它聚集了太阳系50%的角动量 , 由于物质的聚积 , 分子碰撞加剧 , 中心温度已达到6000K以上 。
类地行星
在太阳的周围这时候先后生成了四个行星 , 它们是:
1、水内星(Inmercury):因为现在这颗星已经不存在 。 其名暂定为水内星(不是Vulcan) 。 它的质量大约是160个地球单位(现在的地球质量=1个地球单位) 。 密度为1.34克/厘米^3左右 。 它运行在距离太阳2900万千米的轨道上 。

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