地球是怎樣誕生的？

地球是怎樣誕生的？

地球起源，地球物理學(xué)的基本課題之一，它探討地球的形成，即在什么時候，由什么物質(zhì)，以什么方式，經(jīng)歷什么過程才形成的。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的自然科學(xué)知識，一起來看看吧!

　　地球起源

　　地球起源探索地球的起源自古以來一直是人們關(guān)心的問題。在古代，人們就曾探討過包括地球在內(nèi)的天體萬物的形成問題，關(guān)于創(chuàng)世的各種神話也廣為流傳。自1543年，波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了日心說之后，天體演化的討論才開始步入科學(xué)范疇，逐漸形成了諸如星云說，遭遇說等學(xué)說。但事實上，任何關(guān)于地球起源的假說都有待證明。地球形成于幾十億年以前，初期的痕跡在地面上已很難找到了，以后的歷史面貌也極為殘缺不全。若想從地球面貌往前一步一步地推出它的原始情況，困難極大。任何地球起源的假說都包含有待證明的假設(shè)。正由于此，不同的假說常常分歧很大。200多年來，地球起源的假說曾提出過幾十種。到了人造衛(wèi)星時代，可直接探測的領(lǐng)域已擴(kuò)展到行星際空間。這個問題的探索也進(jìn)入到一個新的活躍階段。

　　星球起源

　　1、太陽星云和星云盤

　　約在50億年以前，銀河系中存在著一塊太陽星云。它是怎樣形成的，尚無定論，不過對于研究地球的起源，不妨以它為出發(fā)點。

　　太陽星云是一團(tuán)塵、氣的混合物，形成時就有自轉(zhuǎn)。在它的引力收縮中，溫度和密度都逐漸增加，尤其在自轉(zhuǎn)軸附近更是如此。于是在星云的中心部分便形成了原始的太陽。其余的殘留部分圍繞著太陽形成一個包層。由于自轉(zhuǎn)，這個包層沿著太陽赤道方向漸漸擴(kuò)展，形成一個星云盤。星云盤形成的具體物理過程至今還不很清楚，不過一個中心天體外邊圍繞著一個盤狀物，這種形態(tài)在不同尺度的天文觀測中都是存在的，例如星系NGC 4594，恒星MWC 349和土星。

　　星云盤的物質(zhì)不是太陽拋出來的，而是由原來的太陽星云殘留下來的。因為行星上氫的兩個同位素 2H和1H的比值約為2×10-5，同在星際空間的一樣;但在太陽光球里，這個比值小于3×10-7。這是因為在太陽內(nèi)部發(fā)生著熱核反應(yīng)，2H大部分消耗掉了。星云盤是行星的物質(zhì)來源，所以行星不是由太陽分出來的。太陽星云原含有不易揮發(fā)物質(zhì)的顆粒，它們互相碰撞。如果相對速度不大，化學(xué)力和電磁力可以使它們附著在一起成為較大的顆粒，叫做星子，星子最大可達(dá)到幾厘米。在引力、離心力和摩擦力(可能還有電磁力)的作用下，星子如塵埃物質(zhì)將向星云盤的中間平面沉降，在那里形成一個較薄、較密的塵層。因為顆粒的來源不同，塵層的化學(xué)成分是不均勻的，但有一個總的趨勢：隨著與太陽的距離增加，高溫凝結(jié)物與低溫凝結(jié)物的比值減小。塵層形成后，除在太陽附近外，溫度是不高的。

　　太陽帶有磁場，輻射著等離子體(見太陽風(fēng))和紅外線，不斷地造成大量的物質(zhì)和角動量的流失。有些天文學(xué)家認(rèn)為在太陽的發(fā)展過程中，曾經(jīng)歷一個所謂“金牛座T”階段。這個階段的特征是：高度變化快，自轉(zhuǎn)速度快，磁場和太陽風(fēng)特別強(qiáng)烈等等。不過這個階段的存在是有爭議的。另一方面，由于磁場(或湍流)的作用，太陽的角動量也有一部分轉(zhuǎn)移給塵層，使它向外擴(kuò)張。在擴(kuò)張的過程中，不易揮發(fā)和較重的物質(zhì)就落在后面。這就使塵層的成分在不同的太陽距離(即不同的溫度區(qū)域)處，大有不同，而反映在以后形成的行星的物質(zhì)成分上。

　　2、行星

　　塵層是一個不穩(wěn)定的系統(tǒng)。在太陽的引力作用下，很快瓦解成許多小塊的塵、氣團(tuán)。按照薩夫龍諾夫(В.С.Сафронов，1972)的理論，這些塵、氣團(tuán)由于自引力收縮，又積聚成小行星大小的第二代星子。由星云盤產(chǎn)生塵層所需的時間比較短，但形成小行星大小的星子則約需104年。圖表示太陽星云的演化過程。

　　星子繞太陽運(yùn)行時常發(fā)生碰撞。碰撞時，有的撞碎，有的合并增長。當(dāng)一個星子增長到半徑約幾百公里時，它的引力就足以干擾附近星子的運(yùn)行軌道而使它們變形和傾斜。于是原來扁平的運(yùn)行系統(tǒng)就變厚起來。同時，星子越大，它的引力增長也越快。在一個空間區(qū)域里的最大星子很容易將它附近的較小星子吞并而積聚成一個行星的核心，最后將一定區(qū)域內(nèi)的塵粒和星子基本掃光而形成行星。在塵層中，只有幾個星子能增長成為行星，其余的都被吞并。太陽系仍是扁平的。這是許多星子和塵埃物質(zhì)積聚后的平均結(jié)果。3、隕石地球上另一重要線索是隕石。隕石是來自地外空間的天體碎片，年齡和地球是同量級的，可能與地球同一來源。隕石有多種類型，最常見的一類叫做球粒隕石。它的化學(xué)成分，除了容易揮發(fā)的元素外，與太陽光球中的元素成分或地球的估計成分很接近，但也有幾種元素，與球粒隕石相比，地球上顯得奇缺。正是通過這種差異并與其他的內(nèi)行星作比較，地球化學(xué)家對地球的形成機(jī)制和演化作出了重要的貢獻(xiàn)。

　　4、星云盤成分

　　包括 3類物質(zhì)：氫和氦約占總質(zhì)量的98%;冰質(zhì)物，主要是O、C、N、Cl、S的氫化物和Ne、Ar，約占1.5%;石質(zhì)物，主要是 Na、Mg、Al、Si、Ca、Fe、Ni的氧化物和金屬，約占0.5%。隨著星云盤中塵層密度的增大，太陽輻射的透明度降低。塵層形成后，按照薩夫龍諾夫的計算，溫度分布如下：

　　考慮到太陽的光度可能突然增強(qiáng)過(金牛座T階段)，估計那時地球區(qū)的溫度也不會超過300K。在內(nèi)行星的區(qū)域，只有少量的冰質(zhì)物可以凝固，成星的物質(zhì)主要是石質(zhì)物。在天王星和海王星的區(qū)域，冰質(zhì)物和石質(zhì)物都已凝固，行星的成分主要是冰質(zhì)物。土星和木星的成分主要是氫和氦。可能它們的石質(zhì)物和冰質(zhì)物的核心已經(jīng)大到可以有足夠的引力以使附近的塵層失穩(wěn)，從而俘獲了大量的氫和氦(這只是一種設(shè)想)。在行星形成的過程中，易揮發(fā)的物質(zhì)經(jīng)歷了明顯的分餾作用。行星的質(zhì)量只是星云盤極小的一部分。