太阳系起源

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【中文词条】
【外文词条】origin
【作者】




















         taiyangxi qiyuan 太阳系起源 of the solar system 戴文赛胡中为天体演化学的一个分支﹐研究太阳系是在什么时间﹑由什么形态的物质﹑以什么方式﹑经历怎样的过程﹑用了多长时间形成的﹐是什么原因产生太阳系的现有特徵和各类天体的。地球是行星之一﹐它的起源和早期演化是太阳系起源的一个重要内容。太阳系的中心天体──太阳是颗恒星﹐它男纬珊脱莼胄行窍档男纬捎忻芮泄叵旦o但一般作为恒星的形成和演化问题来研究。自1755年康德提出第一个太阳系起源的星云说以来﹐已有四十多种学说﹐但其中还没有一种学说是比较完整的和被普遍接受的。任何科学的太阳系起源学说都必须从观测事实出发﹐受观测事实的检验﹐并能圆满地说明现今太阳系的主要特徵。太阳系起源学说的分类行星的物质来源和行星的形成方式﹐是太阳系起源的两个基本问题。根据对行星物质来源的看法﹐可以把各种学说分为三类﹕灾变说或分出说﹐认为行星物质是因某一偶然的巨变事件从太阳中分出的﹐例如由于另一颗恒星走近或碰到太阳﹐或者由于太阳爆发﹐从太阳分出的物质后来形成行星。俘获说﹐认为太阳从恒星际空间俘获物质﹐形成原行星云﹐后来演变成行星。共同形成说﹐认为整个太阳系所有天体都是由同一个原始星云形成的﹐星云中心部分的物质形成太阳﹐外围部分的物质形成行星等天体。俘获说和共同形成说的共同点是星云集聚形成行星﹐常合称为“星云说”。每一类又都有几种学说﹐各有各的具体内容。对于行星的形成方式问题大致有五种看法﹕先形成环体﹐然后由环体形成行星。先形成很大的原行星﹐原行星演化成行星。先形成仲介天体﹐由仲介天体结合成行星。先形成湍涡流的规则排列﹐在次级涡流中形成行星。先凝聚成大大小小的固体块──星子﹐星子再集聚形成行星。研究简史对太阳系起源问题的研究可追溯到十七世纪中叶。1644年﹐法国哲学家和数学家笛卡儿在《哲学原理》中提出涡流学说﹐他认为在太初的混沌中﹐物质微粒获得涡流运动﹐在涡流中形成太阳﹑地球﹑行星和卫星。1745年﹐法国动物学家布丰提出第一个灾变说﹐他认为曾有一颗彗星撞到太阳上﹐撞出的一部分物质形成了行星。虽然这两个学说科学价值不大﹐但是给宣扬上帝创世的宗教势力以很大震动﹐有启蒙作用。第一个比较科学的太阳系起源学说是康德的星云说﹐这是他在 1755年 31岁时匿名发表的《自然通史和天体论》(中译本名为《宇宙发展史概论》)一书中提出的﹐但当时没有引起公众注意。1796年﹐法国数学和力学家拉普拉斯在《宇宙体系论》一书的附录中﹐提出另一个星云说﹐由于他在学术上的声望﹐这一学说得到广泛的传播。于是﹐四十一年前康德的书又被人们提起﹐得到再版流传。虽然康德和绽沽礁鲂窃扑涤行矶嗖煌悌o但他们的主要观点相似﹐即认为整个太阳系是由同一个原始星云形成的(见康德和拉普拉斯星云说)。十九世纪末到二十世纪四十年代初﹐由于星云说无法解释太阳系角动量特殊分布等问题(见太阳系)﹐各种灾变说一度盛行起来﹐如美国张伯伦和摩耳顿的星子说﹑英国金斯的潮汐说﹑杰弗里斯的碰撞说﹑里特顿等人的双星说以及霍伊尔的超新星说等﹐这些灾变说基本上都被否定了。 1944年﹐苏联地球物理学家施米特﹐..提出了关于太阳系起源的一种俘获说──陨星说。后来﹐爱尔兰的埃奇沃思﹑英国的彭德雷和威廉斯﹑印度的米特拉各自提出了不同的俘获说。这些学说的共同点都是认为太阳从邻近空间或银河系中俘获物质﹐最后形成了行星系。 1944年﹐德国物理学家魏茨泽克提出“旋涡说”﹐认为太阳形成后﹐被一团气体尘埃云环绕著﹐云因转动而变为扁盘﹐盘中出现湍流﹐形成旋涡的规则排列(见图研究成果星际航行开始以来﹐太阳系物理学迅速发展﹐有关太阳系起源的资料大量增加﹐太阳系起源研究进入了从一般的定性假说到定量分析﹐从探讨个别问题到对大量资料作全面﹑系统地综合研究的新时期。虽然各种学说之间有许多差别﹐但在某些方面却又彼此相近﹐有以下几点共同认识﹕ 太阳系的年龄根据对恒星形成和演化的研究推断﹐太阳是约50亿年前由星际云(气体尘埃云)瓦解后的一团小云(原始星云)塌缩形成的﹐它经历了约4﹐000万年的引力收缩阶段﹐其中包括几百万年的金牛座T型变星阶段﹐平均每年抛出10～10太阳质量的带电粒子。从地球和月球的古老岩石和陨石的同位素年代分析得知﹐地球和月球约在46亿年前形成。因此﹐太阳系应在距今50～46亿年前形成。太阳系稳定性问题这个问题虽尚未解决﹐但根据天体力学研究推断﹐大行星轨道在20亿年前和现在没有很大差别﹔相反﹐小天体(小行星﹑彗星﹑流星体)的轨道则发生了较大的变化。大行星发生过地球史所经历的那样地质变化﹐因此﹐大行星现在的状况与形成时的状况是不同的。小天体形成以来变质过程较少﹐保留了较多的形成时的信息。因此﹐近年来特别注意小天体的研究﹐根据对陨石的分析已可以看出小天体的演变史﹐它们形成时的温度为400～500K﹐形成的时间为几百到几千万年。碳质球粒陨石的难挥发元素的丰度与太阳大气相近似﹐一般认为木星的化学组成与太阳大致相同﹐原始星云的化学组成最初是较均一的﹐后来才发生化学分馏﹐导致各行星化学组成的差异。月球﹑水星和火星上的大多数凹坑﹐是39亿年前陨星撞击形成的。一般认为星云盘内的固体颗粒(尘粒和冰粒)先沉降到赤道面﹐形成尘层。随著密度的增加﹐便在尘层内形成星子。一般认为行星系统的起源与太阳早期演化有关﹐太阳磁场通过磁耦合机制和沙兹曼机制使太阳角动量转移﹐造成太阳系角动量的特殊分布。一般认为对太阳系起源的研究不仅要考虑动力学过程﹐而且应当考虑原子过程﹑化学过程及电磁和等离子体过程﹐应当综合大量有关资料﹐并和有关学科结合﹐才能解决这一困难问题。参考书目戴文赛﹕《太阳系演化学》(上)﹐上海科学技术出版社﹐上海﹐1979。 H.Reeves ed.﹐On the Origin of the Solar System﹐C.N.R.S.﹐Nice﹐1972. S.F.Dermott﹐The Origin of the Solar System﹐John Wiley and Sons﹐New York﹐1978.