關(guān)于太陽系的科學(xué)論文
關(guān)于太陽系的科學(xué)論文
太陽系起源是21世紀(jì)國際科學(xué)界最具挑戰(zhàn)性的難題。學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于太陽系的科學(xué)論文，希望你們喜歡。
關(guān)于太陽系的科學(xué)論文篇一
太陽系彗星的形成
[摘要]行星或衛(wèi)星在太陽系的邊緣死亡以后，其構(gòu)成物體如大金屬礦石塊和大金屬核球等堅(jiān)硬的較大金屬物體球塊飄散于空中，向太陽表面作自由落體運(yùn)動，在高溫和高速的運(yùn)動過程中，金屬球與沿途周圍的空氣發(fā)生劇烈碰撞和磨擦產(chǎn)生火花，不斷被激生火的氣體形成了發(fā)光的氣體包層，金屬球前部被撞飛的金屬粒子，也在身后留下火紅的熱金屬粒子流，并且，氣體包層的易被電離的氣體粒子在太陽強(qiáng)輻射的作用發(fā)生光電效應(yīng)，生成電離子層，在太陽光和輻射的作用下發(fā)光生輝?；旌显谝黄鸬臍怏w包層、熱金屬粒子流和電離子層在高速運(yùn)動金屬球的身后形成了長長的火柱，在陽光的照射下，光芒四射，太陽彗星就這樣產(chǎn)生了。
[關(guān)鍵詞] 星球旋渦體 自由落體運(yùn)動 光電效應(yīng) 彗尾
太陽系的彗星是由行星或衛(wèi)星死亡解體以后，主要由緊凝在一起的構(gòu)成原行星或原衛(wèi)星的大金屬礦石塊或行星金屬核球塊所形成。
一、星球存在的形式
星球的存在形式是星球物質(zhì)層次包壓形式，即不同氣體層旋進(jìn)包裹中心實(shí)心球并推動實(shí)心球旋轉(zhuǎn)的旋渦體形式。具體來說是，相對高熱的星球處于寒冷的宇宙空間之中，不斷地向周圍空間散發(fā)熱量，推動周圍的寒冷空氣，受推壓的寒冷空氣對之產(chǎn)生反作用包壓，從而形成了相對寒冷的空氣包壓中心熱球的氣體旋進(jìn)流，把熱球卷裹在中心并推動其旋轉(zhuǎn)，形成星球旋渦體。
當(dāng)星球在長期的演化過程中熱量消耗到一定的程度，星球向外的熱推力與包裹星球的寒冷空氣的包壓力的相互作用，不足以形成或維持氣體旋渦體時(shí)，構(gòu)成星球的各種物質(zhì)形態(tài)因失去外氣體旋進(jìn)流的包壓而分崩離析，飄散于宇宙空間之中，星球就死亡了。
一般來說，在宇宙中物質(zhì)球體外面包有旋進(jìn)氣體流的星體，才可以稱為星球，
二、太陽系行星和衛(wèi)星的死亡及其死亡的地方
太陽系行星(或衛(wèi)星)因熱而生成，失熱而滅亡。它的滅亡主要有以下兩個(gè)原因：
第一，內(nèi)因方面：在行星旋渦體中，當(dāng)行星熱量減少時(shí)，包裹行星的氣體旋渦體變小。因?yàn)?，行星向外的熱氣體物質(zhì)膨脹推動力與由外向內(nèi)的旋進(jìn)氣流包壓力是作用力與反作用力的關(guān)系，行星熱量減少，行星向外的熱氣體物質(zhì)的膨脹力也相應(yīng)減弱，包裹行星的外冷氣旋進(jìn)流的包壓力也相應(yīng)減弱，行星的外包氣體旋渦體的體積也相應(yīng)變小。氣體旋進(jìn)流的包壓力減弱，繞行星旋轉(zhuǎn)而具有離心力的物質(zhì)因受外氣包壓力的減弱而向遠(yuǎn)離行星的方向逐漸退移(包括其衛(wèi)星)，行星上空的大氣也一層一層地向外空逃逸。最后，行星的外氣旋渦體逐漸減小以至消失，大氣層不復(fù)存在。
第二，外因方面：包裹行星的氣體旋渦體減小到一定的程度，或者，退到太陽系邊緣的行星距離太陽太遠(yuǎn)，太陽的各種輻射相當(dāng)微弱，對行星大氣層的氣體粒子的輻射不再能使之產(chǎn)生較穩(wěn)定和高溫的電離層和磁層，行星因熱而膨脹的熱氣體與外界宇宙的氣體之間的溫差大大縮小，不足以形成或維持一個(gè)由外冷氣體包壓中間熱氣體團(tuán)的較穩(wěn)定的旋渦體，就是說，由周圍冷氣態(tài)包裹而成的獨(dú)立的較穩(wěn)定的行星旋渦體系統(tǒng)消失了。
內(nèi)外因的作用，使行星失去了包裹其外的氣體旋渦體，沒有了外面氣體旋進(jìn)流包壓的行星就分崩離析，構(gòu)成行星的各種物體發(fā)生分離，飄散于太空中變成星際物質(zhì)，有的變成流星雨，有的變成隕星、有的變成彗星。
衛(wèi)星的死亡方式同行星的死亡方式是一樣的，論述從略。
在太陽系中，行星的死亡，大多發(fā)生在太陽系的邊緣，即太陽旋渦體的邊緣，因?yàn)?，在那里，周圍環(huán)境最寒冷，加快了行星熱量的消耗，另一方面，太陽輻射微弱，行星得到太陽的熱能最少，也很難形成對行星大氣有保護(hù)作用的電離層和磁層，行星容易因失熱而亡。行星和衛(wèi)星死亡的地方，就是彗星誕生的地方。
三、太陽系彗星的產(chǎn)生
1、行星殘骸下落的原因
存在氣體旋渦體包裹的行星或衛(wèi)星，如同里面有鋼球的熱氣球，其受到的浮力很大，能懸浮于空中，沒有了大氣的包裹，如同熱氣球在空中發(fā)生破裂，內(nèi)中的鋼球失去了氣球的浮托而立刻向下作自由落體運(yùn)動。舉個(gè)例子，內(nèi)含有鋼球的熱氣球懸浮于地球上的空氣之中，此時(shí)，熱氣球受到地球向外的熱氣推力(表現(xiàn)為大氣浮力)與熱氣球環(huán)繞太陽公轉(zhuǎn)具有的離心力之和等于地球大氣旋進(jìn)流向下對之的包壓力(表現(xiàn)為重力)，兩種力量相等且力向相反的作用力共同作用，使熱氣球懸浮于空氣之中而不向地面墮落。當(dāng)熱氣球破裂后，里面的鋼球顯露出來，沒有了外層氣球包裹的鋼球，受到地球向外的熱氣推力大大減少，鋼球受到的大氣浮力與鋼球因公轉(zhuǎn)而具有的離心力之和都小于鋼球受到的大氣旋進(jìn)流向下的包壓力，在包壓力的推壓下，鋼球向地面作自由落體運(yùn)動，換句話說是，裸露的鋼球受到大氣浮力的大大減少，而在重力的作用下向地面作自由落體運(yùn)動。(外氣球破裂后，裸露的鋼球受到的大氣旋進(jìn)流向下的包壓力雖然也相應(yīng)減小，但是，鋼球受到的地球大氣浮力的減弱程度要大于其受到的大氣旋進(jìn)流的包壓力的減弱程度，以至鋼球受到的旋進(jìn)氣流向下的包壓力大于鋼球受到的地球向外的熱氣推力與離心力之和，即重力大于浮力，以致鋼球在旋進(jìn)氣流向下的包壓力的推壓下，作加速下落運(yùn)動，即自由落體運(yùn)動)。
在太陽系中，行星的運(yùn)行原理是一樣的。由氣體旋渦體包裹的行星環(huán)繞太陽作公轉(zhuǎn)運(yùn)動，如同內(nèi)有鋼球的大氣球懸浮于太陽旋渦體的氣體旋進(jìn)流之中，環(huán)繞太陽公轉(zhuǎn)。行星受到來自太陽的太陽風(fēng)和各種輻射等構(gòu)成的熱氣推力的推動而懸浮于太陽旋渦體的旋進(jìn)氣流之中，懸浮的原因是，一方面，包裹行星的氣體旋渦體就像氣球一樣，受到太陽向外的熱氣推力更大;另一方面，太陽的各種強(qiáng)輻射在行星大氣上層形成溫度較高的電離層，使行星旋渦體就像皮球一樣更具堅(jiān)性和韌性，加大了受到來自太陽的熱氣推力。此時(shí)，行星受到太陽更大的向上熱氣推力與行星公轉(zhuǎn)具有的離心力之和恰好等于行星受到太陽旋渦體旋進(jìn)氣流向下的包壓力，使行星懸浮于太陽旋渦體中，沿著一定的軌道繞太陽作公轉(zhuǎn)運(yùn)動，不至于逃離太陽系或下落到太陽表面。
當(dāng)行星死亡解體后，構(gòu)成原行星的各種物體就失去了外面包裹的氣體包層，它們受到的太陽向外的熱氣推力的減弱程度大于受到太陽系旋進(jìn)氣流向內(nèi)的包壓力的減弱程度，也就是說，分散的物體受到太陽旋渦體旋進(jìn)氣流向內(nèi)的包壓力要大于其受到的太陽向外的熱氣推動力與其因公轉(zhuǎn)而具有的離心力之和，在旋進(jìn)氣流包壓力(太陽重力)的推壓下，它們向太陽表面作加速下落運(yùn)動，即自由落體運(yùn)動。其中，構(gòu)成原行星(或原衛(wèi)星)的大金屬礦石塊或中心核金屬球團(tuán)，在高溫和高速的運(yùn)動中不易碎裂或溶化，演變成彗星。(在我的包壓論理論體系中，不存在萬有引力，物體的落體運(yùn)動是由星球的旋進(jìn)氣體流的包壓力推壓造成，而不是萬有引力的牽引產(chǎn)生)
2、彗星的形成
(1)彗星的初始演變
在太陽系邊緣的行星或衛(wèi)星死亡以后，凝聚在一起構(gòu)成原行星或衛(wèi)星的各種物體失去了氣體包裹外層，裸露分散于太陽系邊緣的空中，在太陽旋渦體旋進(jìn)氣流的包壓力的推壓下，向太陽表面作自由落體運(yùn)動。太陽旋渦體的氣體旋進(jìn)的速度比地球旋渦體氣體旋進(jìn)的速度大得多，致使太陽系旋進(jìn)氣體流的包壓力比地球旋進(jìn)氣體流的包壓力大得多，即太陽的重力比地球的重力大得多，因此，在太陽系中，物體的自由落體運(yùn)動的加速度比地球上物體自由落體運(yùn)動的加速度要大得多。
在太陽系邊緣死亡的行星或衛(wèi)星，其分散的各種物體殘骸以很大的加速度向太陽表面作自由下落運(yùn)動，物體殘骸有泥土塊、冰塊、大小石頭塊、大小金屬礦石塊、大金屬核球塊等物體，這些物體在快速下落的運(yùn)動過程中，與沿途周圍空氣發(fā)生劇烈碰撞和摩擦而生熱，當(dāng)物體發(fā)熱和運(yùn)行速度達(dá)到一定的程度，其中，泥土塊、冰塊、小石頭、小金屬礦石塊等小物體，在高溫中易碎裂或溶化的大石頭、大金屬礦石塊或大金屬核球等較大的物體，有的就會在高溫和快速的運(yùn)動中碎裂或氣化變成星際塵?；蛄餍怯?，有的先成為短命的彗星，隨后分裂成流星雨;在高溫和高速運(yùn)動中不易碎裂散開的大金屬礦石塊和大金屬核球等堅(jiān)硬的較大物體，能夠長時(shí)間以整體的形式運(yùn)動，變成了真正的沿一定軌道作周期往返的彗星。
大金屬核球塊是行星(或衛(wèi)星)的中心高溫的核演變而來，行星解體后，構(gòu)成行星外層的地殼、地幔的物體脫離以后，剩下的由重金屬組成的地核，就會凝固在一起形成不易分開的大金屬球團(tuán)。并不是所有的行星中心核都能形成堅(jiān)硬的大金屬球團(tuán)，要看其物質(zhì)的組成而定。
(2)彗星的形成
在太陽系邊緣散開的構(gòu)成原行星或衛(wèi)星的大金屬礦石塊和大金屬核球等堅(jiān)硬的較大物體，在太陽旋渦體旋進(jìn)氣流向內(nèi)的包壓力的推壓下，向太陽表面作加速自由落體運(yùn)動。從太陽系邊緣開始作加速下落運(yùn)動，速度越落越快，經(jīng)過多年和長距離的加速下落，速度達(dá)到了驚人的地步，重金屬球與沿途的氣體物質(zhì)發(fā)生劇烈的碰撞和摩擦而生熱，使重金屬球的溫度越積越高，當(dāng)其運(yùn)動速度達(dá)到一定的程度，碰撞和磨擦能使其溫度上升到幾千甚至上萬攝氏度，當(dāng)它穿過溫度高達(dá)幾十萬上百萬攝氏度的近太陽且熱氣體密度大的大氣環(huán)境時(shí)，碰撞和磨擦使重金屬球的溫度能上升到幾十萬攝氏度。此時(shí)，重金屬球就變成了熾熱的金屬球。
當(dāng)高熱的金屬球飛行的速度快到一定的程度，其同沿途空氣發(fā)生劇烈的碰撞和摩擦中產(chǎn)生火花，強(qiáng)大沖擊力使火花向周圍奔射，在金屬球身后留下了跟隨著的長長的火柱，如同在海上飛馳的氣艇，在其身后跟著長長的浪花柱道一樣;高速的熾熱金屬球與周圍的氣體發(fā)生猛烈的碰撞和磨擦?xí)r，其前部的高熱金屬粒子被擊飛，飛濺著火光，向四周飛射，也在身后留下長長的火紅的金屬粒子流;受撞擊的空氣因高溫而燃燒或氣體粒子被擊分裂，有的形成帶電離子，有的形成易被電離的粒子，在太陽強(qiáng)烈的各種輻射的作用下，被電離并形成高溫的電離子包層，這些帶電離子、被擊飛的熱金屬粒子、燃燒的空氣粒子等熱粒子混在一起，互相發(fā)生反應(yīng)和作用，增加了氣體包層的熱氣體和等離子體的厚度、溫度和火光的強(qiáng)度，包裹著飛奔的金屬熱球并在其后面形成了長長的由熱氣體、熱金屬粒子流和等離子體組成的火、光、電混合火柱，構(gòu)成長長的彗尾，在陽光的照耀下，熠熠生輝。這個(gè)高熱金屬球與火柱分別是彗核和彗尾，共同構(gòu)成了彗星，彗星就是這樣產(chǎn)生了。
彗星越接近太陽，其彗尾越長，越遠(yuǎn)離太陽，其彗尾越短。
3、彗星的運(yùn)動
在太陽旋渦體中，從邊緣到太陽表面上的燃燒帶，旋進(jìn)氣流的旋進(jìn)速度由慢到快遞增，這種有 規(guī)律的變化自始至終影響著彗星的運(yùn)動情況。在太陽系邊緣彗星延生的地方，彗星的運(yùn)動速度與其周圍太陽旋渦體旋進(jìn)氣流的旋進(jìn)速度差不多。彗星向太陽表面開始下落時(shí)，由于旋渦體旋進(jìn)氣流的速度慢，推壓力弱，使彗星受到的包壓力也弱，彗星下落的加速度小而速度慢。在彗星逐漸下落的過程中，由于周圍旋進(jìn)氣流的速度逐漸加快，彗星受到的旋進(jìn)氣流的包壓力的推壓也逐漸增強(qiáng)，加速度也逐漸增大，下落的速度逐漸加快。當(dāng)其運(yùn)動速度快到一定的程度，彗星的物質(zhì)核與沿途空氣發(fā)生碰撞和磨擦使氣體發(fā)熱發(fā)光并使部分氣體粒子發(fā)生分裂時(shí)，彗尾產(chǎn)生了，彗星就真正出現(xiàn)了。彗星繼續(xù)下落，加速度越來越大，其下落速度也相應(yīng)越來越快，在接近太陽最近點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動速度達(dá)到最快。(彗星越向太陽靠近，它受到的太陽光、熱、電、各種射線和輻射等構(gòu)成的太陽熱氣的推動阻力就越大，并且，在太陽旋渦體中，從邊緣到太陽表面，物質(zhì)密度由小到大遞增，空氣阻力也增大。增大的氣體物質(zhì)密度的阻力和太陽熱氣推動力在一定的程度上減緩了彗星下落的運(yùn)動速度，但是，在強(qiáng)大的運(yùn)動慣性的作用下，在最近太陽點(diǎn)上，其飛行的速度也是最快的。相反，在最遠(yuǎn)日點(diǎn)上，其飛行的速度最慢)
彗星靠近太陽表面時(shí)，不斷增大的太陽熱氣一方面減緩了彗星下落運(yùn)動的加速度，另一方面，推動彗星偏離太陽運(yùn)動。在強(qiáng)大的運(yùn)動慣性和太陽熱氣推動力的共同作用下，快速下落的彗星在太陽表面附近偏離太陽，繞道從太陽的另一邊向遠(yuǎn)離太陽的方向飛馳而去，奔向太陽系邊緣。
繞道太陽奔向太陽系邊緣的彗星，在運(yùn)動慣性和不斷減弱的太陽熱氣推動力的作用下，逆著太陽旋渦體的旋進(jìn)氣流穿行，在此過程中，彗星一直受到周圍旋進(jìn)氣流的包壓力的推壓阻力，旋進(jìn)氣流的包壓力一方面推壓和控制彗星，使之沿著曲線路徑向其初始誕生的太陽系邊緣地方逐漸靠近;另一方面，緩減彗星的運(yùn)動速度，使之作遞減速運(yùn)動，造成其運(yùn)動速度逐漸變慢。當(dāng)速度慢到一定的程度，彗星的物質(zhì)核與沿途空氣的碰撞和磨擦不足以使氣體被激生火發(fā)光或使氣體粒子發(fā)生分裂時(shí)，彗尾就消失了，彗星就成了普通的金屬球小天體。
當(dāng)彗星飛到太陽系邊緣其誕生的地方時(shí)，其運(yùn)動速度已經(jīng)相對很慢，與其周圍旋進(jìn)氣流的運(yùn)動速度差不多，其運(yùn)動速度產(chǎn)生的慣性沖力已大大減小，此時(shí)，其運(yùn)動慣性沖力已不足以抵抗太陽旋渦體邊緣的旋進(jìn)氣流對之的包壓力，在旋進(jìn)氣流包壓力的推壓下，彗星又開始準(zhǔn)備反過來向太陽作加速自由落體運(yùn)動，重復(fù)上一次的繞日運(yùn)動，此時(shí)，彗星完成了一次回歸，其運(yùn)動軌跡從太陽系邊緣到太陽表面附近，呈長扁橢圓形，太陽處于其焦點(diǎn)上。
彗星每繞太陽飛行一次，其彗核的金屬外層就要減損一圈，因?yàn)?，在運(yùn)動過程中，高溫的彗核與沿途的空氣發(fā)生激烈碰撞，其外層的很多金屬粒子被擊飛，特別是，在溫度高和空氣密度大的近太陽地區(qū)并且運(yùn)動速度很快的時(shí)候，被擊飛離的粒子更多，彗星的質(zhì)量損失更大。因此，每繞太陽一次，彗星的質(zhì)量就要減少一些，體積也要縮小一些。當(dāng)然，一些彗核小或容易碎裂或容易溶化的彗星是短命的，還沒有完成繞太陽一周時(shí)，就已經(jīng)變成流星雨而毀滅掉了。
4、彗尾的分叉和彗星的偏轉(zhuǎn)
彗尾主要由三個(gè)部分組成，第一個(gè)是被激燃燒的氣體包層;第二個(gè)是被擊飛的火紅的金屬粒子流;第三個(gè)是太陽強(qiáng)烈輻射引起光電效應(yīng)而產(chǎn)生的電離子包層，這三個(gè)包層(或流)都在不停地進(jìn)行著短暫的生成和熄滅的運(yùn)動。在彗星運(yùn)行的大部分時(shí)間里，這三個(gè)包層是交織混合在一起的，呈現(xiàn)單一彗尾的形狀。但是，在太陽熱氣(太陽風(fēng)和各種輻射)推力非常劇烈的時(shí)候，這三個(gè)包層在尾部出現(xiàn)分叉。這是因?yàn)?，氣體火花天酒地包層、熱金屬粒子流、電離子包層三者對不同程度的太陽熱氣推力的受力情況不同，受力大的偏角大一點(diǎn)，受力小的偏角小一點(diǎn)，當(dāng)三者受力情況不同時(shí)，就會因偏角不同而出現(xiàn)一個(gè)彗星有雙彗尾或三彗尾的現(xiàn)象。
彗星在太陽附近快速穿行的時(shí)候，太陽熱氣的推動力對之的影響很大，太陽表面物質(zhì)的劇烈活動造成太陽熱氣推動力的巨大變化，在一定程度上能影響著彗星的運(yùn)動狀態(tài)，這種推動力的巨大變化會造成彗星運(yùn)動路徑在一定程度上的偏轉(zhuǎn)。
5、彗云的產(chǎn)生
快速穿行于空氣中的彗星的強(qiáng)大沖擊波在其前方和側(cè)面周圍形成一個(gè)圓錐形氣體流動波包層，包圍著彗星前方和側(cè)面，彗星就處在這個(gè)圓錐形氣體包層的焦點(diǎn)上(正如，船只航行于湖面上，從船頭的湖水面到船兩邊的水面始終伸散開一個(gè)平面錐形的水波帶，水波帶始終在行船的前面，而行船始終處在這個(gè)平面錐形水波帶的焦點(diǎn)上)。這個(gè)氣體流動波包層是彗星快速運(yùn)動具有的強(qiáng)大沖擊波對其運(yùn)動前方的空氣的巨大沖擊而產(chǎn)生的，沖擊波的沖擊促使前面周圍空氣以波的形式向前方劇烈推擠，推擠的空氣受到前面氣態(tài)的阻力而形成空氣流動波包層，也可以稱為氣體攪動波包層，劇烈的沖擊波造成的推擠力并沒有使氣體發(fā)生質(zhì)變，因此，這一氣體包層的氣體較難發(fā)生發(fā)光的現(xiàn)象，不易被人們觀察到，但是，在彗星的運(yùn)行過程中，它始終存在并包圍在彗星的前方和側(cè)面周圍，被稱為彗云。彗云并不是彗星的一部分。
四、結(jié)語
彗星不是什么神秘的天體，只是一般的行星或衛(wèi)星死亡后，由其部分殘骸演變而來，行星或衛(wèi)星的部分殘骸的異?？焖俚倪\(yùn)動使之具有巨大的能量，巨大的能量使其在與沿途周圍的空氣物質(zhì)發(fā)生劇烈反應(yīng)并在太陽強(qiáng)輻射的作用下而生成跟普通行星或衛(wèi)星不同的特殊的天文現(xiàn)象，即彗星現(xiàn)象。
某個(gè)行星的彗星是由這個(gè)行星的衛(wèi)星死亡以后，衛(wèi)星的一些殘骸在高速運(yùn)動中演變而成;太陽系的彗星是由太陽系的行星及其衛(wèi)星死亡的殘骸在高速運(yùn)動中演變而成;其他星系的彗星的形成也同理。當(dāng)然也不排除少量的彗星是外來的小天體撞入某個(gè)星系而形成，但是，某個(gè)星系的彗星主要是這個(gè)星系在自己系統(tǒng)中孕育而成的。
參考 文獻(xiàn)：
[1] 韋青松，《星球物質(zhì)層次包壓論》，見《 科學(xué) 中國人》2010年第04期
[2] 沈春康主編，《大氣熱力學(xué)》，[M]，北京:氣象出版社，1983
[3] 胡中為、王爾康 主編，《行星科學(xué)導(dǎo)論》，[M]，南京，南京大學(xué)出版社，1998年8月
[4] 周體鍵 編，《簡明天文學(xué)》，[M]，北京，高等 教育出版社，1990年9月
[5] 陳載璋等，《天文學(xué)導(dǎo)論》，[M]，北京，科學(xué)出版社，1983年
關(guān)于太陽系的科學(xué)論文篇二
關(guān)于太陽系形成機(jī)制的理論思考
摘 要：太陽星云的形成機(jī)制可從兩方面進(jìn)行理論思考，一是依據(jù)太陽星云主要特征與太陽系形成過程推知致密星體的形成機(jī)制及其理論模型;二是主要從經(jīng)典力學(xué)與量子力學(xué)兩個(gè)角度，探討相對論關(guān)于時(shí)空彎曲與超引力、蟲洞旅行之間可能存在的聯(lián)系。
關(guān)鍵詞：太陽系;形成機(jī)制
1.太陽星云的坍縮過程分析
原恒星向主序星轉(zhuǎn)變涉及兩個(gè)主要過程：一是星云向內(nèi)的坍縮過程，一是原恒星的慢收縮狀態(tài)。
當(dāng)褐矮星內(nèi)部的氫耗盡，其氣體殼和一些星際塵埃被拋出，形成一個(gè)直徑近一光年的星云。如此小的星云若形成像太陽系這樣的星系是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。但恒星(這里指較大的主序星)在形成白矮星、中子星這類致密星體時(shí)，其氣態(tài)外層都會向周圍宇宙空間拋出大量主要成分為氫(H2)的物質(zhì)。被拋出的氣體體積與質(zhì)量往往都很大，與大量星際物質(zhì)相互作用形成直徑達(dá)幾十光年甚至更大的星云，只有這樣才可能形成像太陽系這么大的星系。因此可以認(rèn)為，太陽星云是由一個(gè)紅巨星或超巨星拋出的物質(zhì)與宇宙塵埃相互作用而成。
明確這一假設(shè)，接下來將分析太陽系中太陽與各星體的形成過程。太陽系星云形成后的巨大質(zhì)量，對周圍空間星際物質(zhì)的吸積越發(fā)劇烈，后來由于星云所吸積的物質(zhì)質(zhì)量與體積大到可打破星云外部與內(nèi)部氣體的力的平衡時(shí)，外部氣體便在極強(qiáng)自引力下向星云內(nèi)部坍縮，但這時(shí)星云內(nèi)部密度并不隨之瞬間增加。只有當(dāng)坍縮進(jìn)行到一定程度，外部密度較大物質(zhì)才會在星云中央形成一密度非常大的、處于慢收縮階段的天體，也就是原恒星。在這個(gè)星體形成后，周圍星際物質(zhì)被以更快速度吸進(jìn)這個(gè)形體內(nèi)部，從而使星體內(nèi)部密度越來越大。當(dāng)原恒星密度達(dá)到一定程度，由于恒星內(nèi)部物質(zhì)分子的劇烈運(yùn)動與相互碰撞以及外部物質(zhì)不斷加入，恒星內(nèi)部溫度越來越高，使使星體發(fā)出的引力子路徑開始因其他更多引力子作用向內(nèi)彎折，最后又回到恒星，與恒星內(nèi)部分子劇烈摩擦，產(chǎn)生大量熱能。
原恒星與太陽的最大區(qū)別是前者內(nèi)部不會進(jìn)行“恒星核合成”。我們知道，太陽依靠內(nèi)部熱核反應(yīng)維持自身運(yùn)行，為此就應(yīng)存在一臨界值，當(dāng)原恒星內(nèi)部溫度越來越快升高時(shí)會達(dá)到這一臨界值，具體溫度應(yīng)在600～700萬攝氏度間。因?yàn)樵谶@個(gè)溫度下，占原恒星內(nèi)部大部分的氫分子彼此發(fā)生碰撞時(shí)才不會再彈開，而是開始聚集成更重的氦，也就是開啟恒星的核融合，從而引發(fā)恒星內(nèi)部核聚變。這一變化結(jié)果使原恒星正式轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)主序星。
2.太陽星云坍縮過程的分子與熱平衡
太陽星云的質(zhì)量應(yīng)介于104～106個(gè)太陽質(zhì)量，其直徑應(yīng)達(dá)到數(shù)十個(gè)秒差距，亦即一個(gè)小型的超新星遺跡。分子云有一些物質(zhì)的集合區(qū)稱為分子云核。當(dāng)星云因自引力或者Jeans不穩(wěn)定性而坍縮時(shí)，其體積會迅速縮小，導(dǎo)致外部物質(zhì)向引力最強(qiáng)處快速擠壓與收縮，這一引力中心則應(yīng)是原星云物質(zhì)最稠密部分(“稠密分子云核”)。星云坍縮過程如同較弱且相反的沃爾哲流體動力學(xué)模型(當(dāng)然是比較近似的)，即在坍縮最開始階段，大量氫分子與其他分子劇烈摩擦，使星云溫度驟然上升。當(dāng)其自身熱量的產(chǎn)生速度高于輻射速度時(shí)，恒星便會由輻射相進(jìn)入絕熱相。此時(shí)稠密云核內(nèi)分子都具有較高能量，能對周圍直線運(yùn)動分子產(chǎn)生強(qiáng)大引力，使之因引力偏折沿一種螺旋狀軌道撞上星核，并在周圍形成一個(gè)吸積圓盤;在分子量再處于一個(gè)臨界值時(shí)，星云又會發(fā)生一次坍縮。這時(shí)的星云坍縮向外界的熱輻射呈幾何級數(shù)增長，并遠(yuǎn)高于星云輻射水平;其內(nèi)部溫度更因外部分子不斷加入而加速增長，致其輻射損失可被忽略;當(dāng)這個(gè)稠密分子云核達(dá)到一定密度時(shí)，其分子開始互相制約，呈現(xiàn)一種較為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并使熱量不再迅速升高，與輻射量逐漸趨于穩(wěn)定。于是太陽星云的坍縮停止，原恒星產(chǎn)生，星云開始新一輪活動周期。
3.太陽星云坍縮過程中力的平衡
愛因斯坦的廣義相對論方程中預(yù)言宇宙有一起點(diǎn)，盡管他本人一直對這一結(jié)論持懷疑態(tài)度，不過后來實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是表明宇宙一定有一開端，且有一非常熱的早期。[1]現(xiàn)代物理學(xué)理論認(rèn)為宇宙早期空間中充滿均勻的中性原子氣體云，處于一個(gè)幾乎是零電荷的高度均勻空間中，但由于Jeans不穩(wěn)定性，宇宙空間的物質(zhì)密度開始出現(xiàn)差異，也就是“密度漲落”。這種情況下我個(gè)人認(rèn)為巴萊多的理論更適切：那些密度較大區(qū)域的重要性遠(yuǎn)大于充盈整個(gè)空間的中性原子。密度漲落起初只有極小表現(xiàn)，Jeans不穩(wěn)定性逐漸放大了這種差異。
宇宙空間引力作為一種長程力不會只對自己較近區(qū)域產(chǎn)生影響，而是憑長程力在宇宙中形成引力超強(qiáng)的“核”，此“核”的施瓦茨半徑很可能比其實(shí)際直徑還大，這也使其引力比黑洞還要強(qiáng)很多倍。其形成早期，還有可能在自己周圍形成像太陽系這樣的恒星系統(tǒng)。但用不了多久，這個(gè)區(qū)域便會坍縮成一個(gè)超級黑洞，這個(gè)引力超強(qiáng)區(qū)域會引起極強(qiáng)烈的時(shí)-空翹曲，不僅會使整個(gè)宇宙都黯淡無光，還會由于其高于極限的逃逸速度將宇宙一切吞噬：這個(gè)黑洞也許會使宇宙幾乎陷入空無一物的境地，或是在弗德里曼宇宙模型中，成為宇宙的“終結(jié)者”――引發(fā)整個(gè)宇宙的坍縮，加快了大擠壓的來臨。由于引力恰到好處的作用范圍，使得宇宙中可以同時(shí)存在多個(gè)高密度區(qū)域，形成多個(gè)自成一系的星體與星系。
正如前文談到的，分子云因本身質(zhì)量不斷增加引力也隨之增長。按愛因斯坦的質(zhì)能方程，兩者在以光速平方的速度(c2)增長。[2]我們可想象有這樣一個(gè)極限，即星云引力如此之強(qiáng)，對時(shí)-空翹曲作用如此之大，使其本身向外界施加的引力一部分也被偏折回來，并作用于自身。這一過程用量子力學(xué)描述應(yīng)是：引力子被從星云發(fā)出時(shí)總要消耗一定能量，可當(dāng)引力場過于強(qiáng)大時(shí)，一部分引力子消耗全部能量，又被其余引力子帶回星云，并作用于本身。這種引力可稱為“自引力”。
星云于是會在自引力帶動下坍縮。因其質(zhì)量與體積都很大，坍縮也不止發(fā)生一次。分子被吸進(jìn)星云內(nèi)部時(shí)快速增長的密度與溫度給位于稠密分子云核外部的氣體提供了足夠能量，使外部氣體壓力隨之升高，并可達(dá)到能與自引力相抗衡的壓力場，從而使其可以終止星云塌縮，最終重新建立起一個(gè)力學(xué)平衡，也就是原恒星。 4.經(jīng)典力學(xué)與流體力學(xué)對原恒星球面成因的解釋
在坍縮進(jìn)程啟動后，原來外形并不均勻的星云開始逐漸演變?yōu)轭愃坪阈堑那驙?。在星云開始坍縮之后，其體積不斷縮小，但角動量并未改變。因此其自轉(zhuǎn)速度會逐漸加快，由于稠密核心上的物質(zhì)受力均勻，因此逐步形成了球狀。這一形成原理與液體表面張力有幾分相似，因?yàn)闃?gòu)成原恒星外部大氣的雖多是氣體，但其密度較高，可以具備比有些液體更大的分子力。我們知道，星云所處的是真空環(huán)境，外部幾乎沒有對其施加引力的物質(zhì)，或只有施加很小引力并可忽略不計(jì)的物質(zhì)。星云外部物質(zhì)所受的最顯著的力便是來自內(nèi)部的自引力，因此無法保持較穩(wěn)定的力學(xué)平衡狀態(tài)，實(shí)際上這會使得星云有一種自動縮小的趨勢?，F(xiàn)在我們將星云外層假定為表面層，其密度較內(nèi)部要稀疏許多;由于外部分子間的斥力仍然存在，因此分子的排列雖較稀疏卻維持在一個(gè)互相牽引的范圍內(nèi)，于是使整個(gè)表面有收縮傾向，并形成同等質(zhì)量下表面積最小的形狀――球體的樣子。
5.能量散失引起的原恒星慢收縮像
上面我們曾推斷星云坍縮時(shí)周圍會形成一吸積圓盤，這一圓盤也恰恰是恒星重力、引力、磁場等共同作用的結(jié)果。
原恒星在形成時(shí)體積比太陽大很多。原恒星自身的力學(xué)平衡是建立在由其內(nèi)部分子提供能量的引力與附屬于分子引力位能的壓力的平衡之上的;而溫度自內(nèi)向外的逐步降低則一定會導(dǎo)致壓力梯度的形成。正因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)在熱學(xué)上的不平衡性，使內(nèi)部無時(shí)無刻不在向外界進(jìn)行熱傳遞，外部分子也不斷向星際空間進(jìn)行熱輻射。而且原恒星的能量來源完全是內(nèi)部分子相互之間以及與外來分子的碰撞產(chǎn)生，無法達(dá)到像恒星那樣自給自足。只有當(dāng)原恒星內(nèi)部密度達(dá)到一定程度時(shí)才會產(chǎn)生熱核反應(yīng)，在此之前，恒星內(nèi)部除向外散失能量并靠引力繼續(xù)俘獲星際物質(zhì)支持自身外什么也不能做。隨著能量向外部的傳遞與輻射，引力與壓力的平衡逐漸被打破，但由于壓力不是單獨(dú)存在而是依賴內(nèi)部分子運(yùn)動產(chǎn)生的能量，因此星體不會被相對引力來說偏大的壓力“壓”得再次坍縮，相反壓力倒會逐漸降低，使外部分子引力位能相對減少。這使恒星內(nèi)部溫度不會因能量快速流失而降低。這樣整個(gè)原恒星便處于一種慢收縮相，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻一直很穩(wěn)定，直到轉(zhuǎn)化為恒星。
6.高維時(shí)空中的跳躍性與不穩(wěn)定性
從引力與時(shí)空相互作用看，我們也許可做如下推斷：引力對周圍時(shí)空的彎曲可能不只限于四維時(shí)空，而是在翹曲時(shí)空的同時(shí)將其他維度舒展開來，使空間具有更強(qiáng)能量。當(dāng)我們用黎曼幾何對現(xiàn)實(shí)時(shí)空條件進(jìn)行理論計(jì)算時(shí)也許會發(fā)現(xiàn)其結(jié)果顯示宇宙空間的翹曲截面要遠(yuǎn)大于四維空間可容納的時(shí)空范圍，而這也可解釋蟲洞存在的可能性。這還可被解釋成時(shí)空由于過度翹曲而引起的維數(shù)遞增，這樣當(dāng)我們位于多于四維的空間時(shí)便有可能實(shí)現(xiàn)蟲洞旅行。在同維參考系中我們只要遵循洛倫茲變換公式，就可以隨意變換;而當(dāng)我們將參考系維數(shù)由一維向四維逐漸增加時(shí)，參考系中每個(gè)事物的運(yùn)動模式也會隨之改變，而且其普遍規(guī)律都是比在原維數(shù)的運(yùn)動更為快捷，且能達(dá)到在原維數(shù)中根本不可能達(dá)到的運(yùn)動狀態(tài)，這一現(xiàn)象可以用一段二維弦的運(yùn)動來闡釋：當(dāng)空間只有二維時(shí)，弦運(yùn)動只能限于一個(gè)平面且只限于這個(gè)平面，其運(yùn)動速度極限(這一速度是無法達(dá)到的)就是對這個(gè)平面的逃逸速度;當(dāng)這段弦落入三維空間時(shí)就可輕易達(dá)到原來在二維空間根本不可能達(dá)到的速度。同理，當(dāng)我們從四維時(shí)空中到達(dá)高維空間時(shí)，光速將是一個(gè)很容易就能達(dá)到并超越的速度，從而我們也就具備了蟲洞旅行條件。
經(jīng)上述分析我們可推出：之所以十一維中的其他七維被卷曲的很小，是因?yàn)槿绻鼈儾槐蝗绱司砬@個(gè)穩(wěn)定的空間(也就是所謂的四維空間)就不會存在，其他維也不會有卷曲機(jī)會。因?yàn)楫?dāng)這些維度像X，Y，Z三個(gè)空間維與T時(shí)間維一樣被釋放出來時(shí)，整個(gè)宇宙空間會處于一種高度無序化。只有當(dāng)這些維度都以一定規(guī)律和順序卷曲并排列時(shí)，宇宙空間才有可能形成，或說宇宙空間的形成依賴維度數(shù)量?？臻g的四維性質(zhì)是十一維在大尺度結(jié)構(gòu)中的不全面體現(xiàn)，正如五顏六色的光屏一旦旋轉(zhuǎn)起來就剩下白色一樣。
7.太陽系其他行星的形成
星云坍縮始于稠密云核，后者只是星云中許多密度漲落最強(qiáng)的一個(gè)，換言之還有很多分子云核同時(shí)吸取星云中的物質(zhì)。這些分子云核有的在原恒星形成時(shí)落到其引力場中被俘獲;還有一些隨其周圍吸積圓盤繞著原恒星自轉(zhuǎn)。這一個(gè)個(gè)小的物質(zhì)集合仍能維持自身并不被吸入原行星內(nèi)應(yīng)有兩個(gè)主要原因，一是這些集合距離原恒星較遠(yuǎn)，所需引力位能較強(qiáng);二是吸積圓盤所產(chǎn)生的離心力會進(jìn)一步增大引力位能強(qiáng)度，由于這些集合位于吸積圓盤外部，其自轉(zhuǎn)速度越靠外也就越快，因此產(chǎn)生的離心力也就越大。這種力的相互支撐在原恒星周圍又形成一些原行星系統(tǒng)。經(jīng)過多次坍縮后，太陽系終于形成今天的樣子。
結(jié)論：太陽系由一個(gè)小型超新星遺跡坍縮而成，其中心形成了太陽的前身――原恒星;原恒星在幾億年時(shí)間里經(jīng)過坍縮、熱平衡、吸積等階段最終形成太陽系現(xiàn)在的面貌。而且根據(jù)太陽系形成過程中與空間的相互作用，我們可推知高維空間存在的真實(shí)性和其與四維現(xiàn)實(shí)時(shí)空的聯(lián)系，并在給定一由于引力將時(shí)空高度扭曲而得以存在的高維空間參考系后，超光速運(yùn)動成為可能。
參考文獻(xiàn)：
[1] Stephen Hawking.A Brief History of Time(時(shí)間簡史)[M].湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2009.p.67
[2] Albert Einstein.Relativity：the Special and the General Theory [M].Broadway Books press，1995.p.136-137.
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