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行星全书-行星的起源

2024-03-19 16:19  瀏覽數:301  來源:sawtn    

在太阳形成之初,围绕太阳的一个盘面上散布着无数尘埃颗粒,行星就起源于这些微小的尘埃。微尘在碰撞中逐渐聚集成球体
,我们称之为“星子”。直径约1。6千米的星子,就可以凭借自身的引力吸引其他星子。星子之间的相互吸引,引发碰撞,
此时的碰撞速度不能太快,否则,二者不会合而为一,反而会分崩离析。这个相互碰撞、相互融合的过程,大约持续了1亿年
之久。一部分星子合并融合,当然也有一部分星子分解消散。在漫长的演变过程中,只有八个“幸存者”持续稳定地发展至今
:也就是我们今天常说的八大行星。重力将炙热的岩浆状物质拉入行星的中心,同时将其外形塑造成了球体。行星自转产生的
离心力抵消了部分重力,在赤道位置形成了凸起;也就是说,太阳系中的所有行星,没有一个是正球体。行星持续围绕太阳公
转的同时,太阳在源源不断地向外输送太阳风。太阳风由微小粒子及能量组成,强劲的太阳风足以吹散近日行星——水星、金
星、地球和火星表面绝大部分的气体。另外,由于离太阳过近,超高温导致水蒸气和甲烷气体无法凝结,只有熔点、密度更高
的物质才能留下。因此,离太阳较近的都是富含岩石和金属的类地行星。与之相对应的是,四颗远日行星——木星、土星、天
王星、海王星,也被称为类木行星,由于距离太阳足够远,太阳风无力吹走冰和气体。因此,与它们的同胞兄弟——四颗近日
行星相比,这些行星气体占比更高,主要是氢气和氦气。类木行星形成初期,就像新生的太阳一样,周围的物质也在一个盘面
上环绕在行星周围。木星有67颗围绕它运行的卫星,俨然一个小型太阳系。在近日行星和远日行星之间,满是星际残骸,即
数百万颗小行星。这些星际残骸是太阳系形成时期残留的岩石、冰和金属。有些科学家认为,这里原本有一颗早期行星,只是
在很久以前解体了。但天文学家认为,这个位置不可能有行星形成,因为木星的引力不允许该区域发展出一个行星大小的天体
。(木星的直径是地球的11倍,木星的质量是太阳系其他行星质量总和的2倍以上——质量足够大,将来很可能演变成恒星
。)在离太阳最远的行星——海王星的公转轨道之外,太阳星云最冰冷的区域,散落着冰质星子,但是这些星子的大小只能以
千米计,不足以吸引周围的气体聚集,这些就是所谓的柯伊伯带天体。柯伊伯带是一个距太阳4500亿千米至7500亿千
米的环面。在海王星之外,还有一颗曾经的行星——冥王星,冥王星在2006年被剔除行星行列,降级为矮行星。冥王星和
类木行星相似,密度都比较小,但是体积却和类地行星一样小。关于行星的明确定义一直是一个有争议的话题,伴随着新发现
,这个定义也在不断调整。天文学家普遍赞同的观点是:行星是指围绕恒星运行,质量足够大,可以使自身因为重力成为圆球
体的天体。(与之相对应的是,小行星和彗星普遍呈现不规则形状。)很多天文学家不把冥王星和柯伊伯带天体视作真正的行
星;也有天文学家认为,与冥王星质量相当的柯伊伯带天体都可以被纳入行星之列。2006年,国际天文学联合会公布了新
的太阳系天体等级分类。分类列表中包括小天体(比如小行星和彗星)、行星、矮行星以及原行星(比卫星和矮行星小,但是
足以将其他物体和颗粒吸引入自身引力场的天体。一般认为原行星形成于太阳系早期,通常可发展成正常大小的行星)。天文
学家逐渐发现,太阳系中的原行星数量可能比我们想象的多很多。2005年,一个天文学家团队在太阳系的边缘发现了一颗
天体,这颗天体距太阳的距离是冥王星距太阳距离的3倍,而且这颗行星有一颗卫星。天文学家将这颗矮行星命名为阋神星(
Eris)。最近太阳系外围很多探索任务显示,太阳系中有数百颗矮行星——其中包括伐楼拿(Varuna)、创神星(
Quaoar)、鸟神星(Makemake)、妊神星(Haumea)。这些矮行星大部分位于柯伊伯带,也有部分矮行
星的椭圆形公转轨道已经超出了已知太阳系的范围,例如阋神星。由于这些天体太过遥远,不能依靠仪器对其进行科学测量,
无法证实它们的确切体积以及具体形状,因此,我们也不能断定它们到底属不属于矮行星。天文学家一直在比海王星还要遥远
的天际搜索可能存在的隐藏行星。在已知太阳系的外围,存在一颗绕日公转的神秘X行星这一设想,激励天文学家有系统地搜
寻着远距离的天体。到目前为止,还没能找到能证实X行星存在的证据。但是一小部分天文学家认为,有间接证据可以证明,
太阳系中一定存在一颗巨大的行星,他们称其为第九颗行星。和很多矮行星一样,没有人见过第九颗行星。虽然真容难见,引
力影响却无法掩盖。柯伊伯带的很多天体成群聚集,说明受到了海王星之外的一颗大质量天体的影响。与阋神星和冥王星不同
,第九颗行星的质量很可能是地球的10倍之多。基本可以确定,第九颗行星的运行轨道距太阳的距离是海王星距太阳距离的
20倍,绕太阳一周所需的时间大约是1万至2万个地球年。2015年,美国宇航局的新地平线号太空探测任务,是人类首
次向冥王星和柯伊伯带发送探测器。新地平线号对冥王星及其周边地区进行了持续六个月的飞掠探测任务。这次任务的发现表
明,现在通用的那幅工整甚至可以说漂亮的太阳系星图,对我们宇宙邻居的描绘可能并不准确。越来越多的证据显示,第九颗
行星的发现可能只是开始,未被人类发现的行星并非只有一颗。卫星通常是固态天体,围绕行星运动,没有大气层。卫星的形
成与行星的形成方式类似,早期行星周围的盘面上散落着很多气体和尘埃,这些物质围绕行星运动,相互撞击,卫星就是在这
个过程中形成的。大部分卫星都在离行星相对较近的轨道运行,也有个例,比如部分远日行星的卫星,运行轨道就离行星非常
远。到目前为止,围绕八大行星运行的卫星中,得到天文学家确认的有145颗,另外还有27颗左右有待确认。围绕五颗矮
行星(谷神星、冥王星、妊神星、鸟神星、阋神星)的卫星,以及围绕小行星运行的卫星,均不算在内。在类地行星中,水星
和金星没有卫星,地球有一颗卫星,火星有两颗卫星。类木行星由于自身引力较大,卫星数量相对较多。如果把已经确认和有
待确认的都算在内,科研人员发现:木星有67颗卫星,土星有62颗卫星,天王星有27颗卫星,海王星有13颗卫星。这
些卫星大小不一,形态各异。火星的卫星——火卫一(Phobos)、火卫二(Deimos)——并非球体,呈现不规则
形状。太阳系中最大的卫星是木星的卫星木卫三(Ganymede)。木卫三的体积比最小的行星水星大8%,质量却只有
水星的45%。土星最大的卫星土卫六也比水星大。到目前为止,人们还在持续关注最小型的卫星,很多小型卫星比矮行星冥
王星还小。卡西尼号探测器已经探测到有极小的卫星围绕土星运行,除此之外,还有围绕太阳系中的气态行星运行,尚未命名
但是已经得到确认的卫星。火卫二直径只有约11。3千米,目前被认为是太阳系中最小的卫星。另外,还存在绕卫星(或小
行星)运行的“小卫星”;很多行星环上的天体也被认定为小卫星。月亮的大小约等于地球的四分之一。宇航员在登月任务中
收集到大量岩石和土壤样本,我们可以借此分析出月亮是如何形成的。得到广泛认同的说法是,在45亿年前,一颗小型原行
星与地球发生碰撞,月亮就是那颗原行星的残骸。部分原行星融入地球的液态内核,其余部分反弹回太空,经过冷却固化,最
终变成了我们举头便能望见的明月。在早期,月球的运行轨道距地球的距离比现在近;如今它还在以每年3。4厘米的速度远
离地球。科学家普遍认为,如果月球与地球之间的距离小于地球半径的3倍(2万千米),月球就不会存在,因为它会被地球
强大的潮汐力扯碎。由于受板块漂流和海洋活动的影响,月球的运行速度一直在发生变化,目前速度在减缓。过去,人类普遍
相信上有天堂,是天堂的神秘力量在左右地球上发生的一切,现在仍有人对此深信不疑。在古代文明中,占星术和天文学相伴
相生。那时,人们探索太空,是为了获悉天上的动向对我们的生活会产生什么影响,比如月食、日食、行星连珠(两个天体在
同一个黄道经度,在天空中连成一道直线)。行星“planet”这个词,源于希腊语中的流浪者“wanderer”。
已知的最早(公元前1600年,古巴比伦)文字记录,内容涉及行星观测及其运行轨道,日、月食发生的时间,以及其他天
文现象。古代中国、中美洲以及北欧文明也察觉到了行星的特殊地位。行星在天空中的位置会沿着固定的路径移动,有时暗淡
,有时耀眼,而且会稳定地围绕太阳运行。只要注意观察就会发现,它们与彗星和小行星完全不同。人类在很早以前就对水星
、金星、火星、木星、土星有一定的认识(很多文化中都认为它们是超自然力量的代表),且进行过观测。但是,直到哥白尼
和伽利略时期,太阳系的日心说理论模型才出现并得以确立。16世纪末,伽利略用望远镜观测木星的卫星,证实那些天体并
非围绕地球运行,而是在围绕其他天体运行。太阳系的八大行星中,只有两颗是专业的观测者发现的。其他六颗凭肉眼就能轻
松看到。1781年,威廉·赫歇尔爵士(Sir William Herschel)发现了天王星,他绘制了一份表格
,收录了800多对双星,2500个星云,他是第一个绘制出银河系螺旋形结构的科学家。约翰·柯西·亚当斯(John
Couch Adams)是英国的一位天文学家和数学家,他在1843年预言了海王星的存在。1846年,德国天文
学家约翰·戈特弗里德·伽勒(Johann Gottfried Galle),根据法国数学家奥本·尚·约瑟夫·勒
维耶(Urbain Jean Joseph Le Verrier)的计算,证实了海王星确实存在。虽然冥王星如今
已经不在行星之列,但是天文学家克莱德·汤博(Clyde Tombaugh)在1930年发现冥王星的时候,却在天
文学界和宇宙学界收获了大批赞誉。



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