1.太阳的基本性质
从浩瀚的宇宙来讲,太阳真是一颗毫不起眼的恒星,只是它恰巧成为了我们不可缺少的太阳,成为我们一切光明和能量的源泉,如果没有它,我们就不能生存。太阳并不特殊这一点是十分关键的,因为这一点告诉我们太阳形成所经历的全部过程其实是很普遍的,这个过程也发生在许多恒星的演变过程中。当太阳诞生后,很快,一队行星也跟着形成了,这说明行星的形成可能是恒星形成的副产品,并且是天然的,而行星系也许是普遍的。后来,人们又接连发现了不少近傍恒星周围的行星,也为该观点增加了可信度。
所有有关太阳系形成的理论都能够对太阳的一般性质加以说明,那么这些性质是什么呢?由于太阳系已经经过了很长时间的演变,因此,我们不能肯定它今天的所有特征是否反映了它在遥远的过去占有主动地位的条件。但是,如果只考虑太阳系最一般的特征,我们就可以将反映其起源的基本性质确定下来。
1)太阳的质量占太阳系质量的99.9%。然而,行星包含太阳系98%的角动量。
2)一切巨行星都有不少的卫星,在卫星的陪伴下,巨行星在各自的公转轨道上运动着。
3)海王星轨道之外的外太阳系之内有一群小天体,其组成部分有水冰、各种冻结的气体、尘埃颗粒和较大的岩态天体。
4)我们的行星系包含三类行星。一类是小型、密度大、岩石壳层的天体,与地球类似,占据太阳系的内部位置,被人们称为“类地行星”;另一类是密度低得多的巨行星,也被人们称为“气态巨行星”,它们位于太阳系较外缘的区域,像木星和土星,均为“气态巨行星”;还有一类是“冰态巨行星”(天王星和海王星),它们离太阳最远。
5)一切行星都沿同一方向环绕太阳完成运行的动作,而且基本位于同一平面,该平面与太阳的赤道平面非常接近。
6)大多数行星在与公转相同的方向上进行自转,然而,它们的自转轴对于公转轨道面的倾角差别实在不小。
7)太阳系天体的化学成分随着与太阳距离的不同而发生相应的变化。
2.太阳星云是怎么回事
多少年来,人们提出了不少种理论,试图对太阳系的起源和特征进行相应的解释。18世纪,德国著名的哲学家伊曼纽尔·康德和法国知名的数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯大胆地迈出了第一步,两人都设想原始的太阳星云是一个扁平的、自转的气体尘埃盘,行星从中凝聚出来。在人们发现了“金牛T型星”通常总是被星周盘包围着之后,该观点得到了更多人的认同。针对早期盘/星云的动力学演化和化学成分的研究工作,也明显加快了我们对支配太阳系形成的基本物理过程的了解速度。但是,依然有不少未解的问题。尽管近些年来太空探测技术取得了不小的进步,我们仍然还没能“吃透”行星的成因。
当太阳星云从分子云的收缩核形成的时候,它会受到不同过程的加热。随着物质落入环绕原太阳而形成的盘,一定的引力势能也会被转化为热能。转动盘内随之而来的黏性耗散和放射性元素的衰变能够将额外的能量释放出来。当这些来源把能量储存进盘的内部深处的时候,新生的太阳会辐照表面各层,还会加热盘的表面各层。人们通过计算发现,在离太阳几天文单位之内的内盘,其温度会超过2000K(K是国际单位制中的温度单位,也称开尔文,是热力学温标或称绝对温标,由爱尔兰第一代开尔文男爵威廉·汤姆森发明,其命名依发明者头衔为Kelvins,符号是K,但不加“℃”来表示温度。1927年,第七届国际计量大会将热力学温标作为最基本的温标!)。在该区域,尘埃粒子蒸发了,内盘完全成了气态。然而,距离太阳越远,温度就会变得越低。在太阳星云的外部区域,距中心数十至数百天文单位的地方,有星际分子,有颗粒,甚至还会有冰。
随着时间的流逝,太阳星云会慢慢地冷却下来,并使得分子和固体颗粒重新形成。每种分子和每类颗粒都有其形成的特征温度,也有其凝聚的特征温度。受到束缚力微弱的分子和冰只能形成于盘较冷的外缘部分。然而,那些颗粒较大的(像硅酸盐和许多种含铁的化合物),会形成于较热的内盘。在存在温度梯度的情况下出现“凝聚现象”,最后的结果是,太阳星云内的化学成分由于与年轻太阳的距离不一样,发生了一系列的变化。P1-3
清晨,我们看太阳升起;夜晚,我们仰望繁星闪烁。从古到今,太阳、月亮和星星无时无刻不令人神往,人类的每一缕思绪,以及想去冒险的心都被它们深深地“牵引”着。茫茫无边的宇宙里,到底有多少未解之谜等着我们去发现呢?而科技的匆匆“步伐”又呈现了多少真实、美丽的画面呢?
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