行星形成的原因有哪些
行星形成的原因有哪些
行星通常指自身不發(fā)光，環(huán)繞著恒星的天體。那你知道行星是怎么產(chǎn)生形成的呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于行星的形成原因的內(nèi)容，希望大家喜歡!
行星的形成原因
1755年德國(guó)哲學(xué)家康德在《自然通史和天體論》中提出宇宙星球形成演變過(guò)程的“星云假說(shuō)”，之后，隨著時(shí)間的推移，人類(lèi)觀測(cè)到的大量新天體已初步印證了“星云假說(shuō)”中星球起源于星云的早期演變概念的部分合理性。但星球演變的全過(guò)程從白矮星之后卻留下了一段空白。
星空中那些絢麗多彩的云霧狀“星云”、拖著長(zhǎng)尾的“彗星”以及和我們息息相關(guān)的太陽(yáng)、月亮為什么形態(tài)各異，它們相互之間是怎樣演變呢?其實(shí)，像自然界所有事物一樣，星球也有從誕生到衰亡的發(fā)展過(guò)程，它們之所以有不同的形態(tài)是由于各星球正處在演變過(guò)程中不同的階段，元素的組成比例不同，光譜分析證明星球都是由相同物質(zhì)構(gòu)成的(即元素周期表中110種元素)。
當(dāng)一個(gè)星球主要由氫、氧類(lèi)化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的元素構(gòu)成時(shí)，天體的原子核反應(yīng)劇烈，這個(gè)天體即處在天體演變的初期——恒星階段;當(dāng)一個(gè)星球中硅、鐵類(lèi)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的元素所占比例變的較大時(shí)，其原子核反應(yīng)逐漸變?nèi)鯐r(shí)，便處在星球演變的后期——行星階段。“行星”正是由“恒星”演變形成的，而“彗星”、“流星”又是由“行星”演變而來(lái)。宇宙中每個(gè)星球的演變都要經(jīng)過(guò)“黑洞”、星云、恒星、紅巨星、白矮星、行星、彗星、小行星幾個(gè)階段。星球既有共同性，又有差異，即使處于同一演變階段也沒(méi)有形態(tài)完全一樣的，如自然界的昆蟲(chóng)，在它不同的生長(zhǎng)階段各是卵、幼蟲(chóng)、蛹、蛾等完全不同的形態(tài)。
根據(jù)已知的天文資料對(duì)宇宙星球的演變過(guò)程闡述如下：宇宙由不斷運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)組成，天體物質(zhì)曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)由于方向、速度的差異，會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)大小不一的磁場(chǎng)旋渦(即“黑洞”)，當(dāng)恒星級(jí)“黑洞“中的物質(zhì)凝集向一個(gè)方向以極快速度作有序運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的能量和引力會(huì)吸引宇宙中彌漫的氫、氧類(lèi)氣體物質(zhì)和硅、鐵類(lèi)塵埃物質(zhì)，形成圍繞”黑洞“的圓形氣體塵埃環(huán)，原始的星球——“星云”便誕生了。
“星云”階段是由稀薄氣體和塵埃凝聚成的呈環(huán)狀或團(tuán)狀的形態(tài)，隨著不斷吸引吞噬周?chē)镔|(zhì)，“星云”的體積、密度達(dá)到一定臨界值，具備了發(fā)生氫原子核聚變的兩個(gè)重要條件(一是天體達(dá)到相當(dāng)大體積;二是天體中氫元素達(dá)到一定密度)時(shí)。在星球運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的巨大摩擦作用下，“星云”內(nèi)物質(zhì)密集的中心區(qū)域(星核)的氫原子開(kāi)始發(fā)生熱核反應(yīng)，從而爆發(fā)出巨大能量，“星云”就逐步演變成為可以自身發(fā)出強(qiáng)烈光和熱的——“恒星”。
“恒星”的體積龐大，氫元素占絕大部分，原子核反應(yīng)劇烈，能量大、輻射強(qiáng)，具有強(qiáng)大的磁場(chǎng)和引力，能吸引一些質(zhì)量相對(duì)較小的天體，形成以它為中心的星系。“恒星”階段的演變過(guò)程起碼要持續(xù)上百億年，太陽(yáng)就處在恒星演變的中期階段。隨著恒星中氫元素逐漸聚變?yōu)楹朔磻?yīng)較弱的元素氦，恒星的原子核反應(yīng)越來(lái)越弱，最后演變成為——“紅巨星”。
“紅巨星”的基本特征是：因星球內(nèi)部引力減小，構(gòu)成物質(zhì)向外膨脹，體積變得非常大，但能量和輻射卻比恒星小，“紅巨星”表層氦、氧元素比例增大，所以發(fā)光發(fā)熱程度比恒星低得多，還沒(méi)有形成固態(tài)外殼。當(dāng)“紅巨星”的表層原子核反應(yīng)逐漸停止，溫度降低到一定程度時(shí)，由于內(nèi)外物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不平衡，會(huì)發(fā)生從內(nèi)向外的大爆發(fā)(“超新星”)，星球的表層物質(zhì)散失到太空中后，那些原來(lái)在超高溫環(huán)境中呈氣態(tài)和液態(tài)熔點(diǎn)高的硅、鐵類(lèi)元素，由于溫度降低成為固體狀態(tài)，于是在最先冷卻的外層開(kāi)始形成固態(tài)的外殼，就逐漸演變成只有微弱光輻射的——“白矮星”
“白矮星”由于外殼的冷卻收縮，體積大大縮小(可以縮小幾十萬(wàn)倍)，大量氫元素被壓縮在固態(tài)外殼之中，因此，白矮星雖然體積小但相對(duì)質(zhì)量卻很大，磁場(chǎng)和引力都很強(qiáng)。之后隨著與其它恒星等天體之間互相吸引力和離心力平衡的改變而淪為恒星的衛(wèi)星——不發(fā)光的“行星”。
從“白矮星”到“行星”階段是一個(gè)天體固態(tài)外殼不斷膨脹，由氫、氧類(lèi)元素組成的呈氣態(tài)、液態(tài)的表層物質(zhì)不斷減少的過(guò)程。行星初期是像木星、土星那樣的固體星球表面有極厚濃密大氣層包圍的形態(tài)。到了像地球這樣的行星中期，由于表層溫度繼續(xù)降低，有了液態(tài)水和溫度等適宜條件，行星上會(huì)有生命出現(xiàn)和存在。行星內(nèi)部原子核反應(yīng)產(chǎn)生的巨大能量，會(huì)逐漸積聚起很大壓力，所以，每隔一段時(shí)期，在外殼承受不住時(shí)，內(nèi)部能量沖破外殼形成大爆發(fā)，大量氫、氧類(lèi)元素散發(fā)到宇宙中，同時(shí)行星的體積擴(kuò)大，固態(tài)外殼變厚，表層環(huán)境會(huì)發(fā)生巨變。經(jīng)過(guò)了多次大小爆發(fā)后，行星內(nèi)部原子核反應(yīng)越來(lái)越弱，就進(jìn)入火星那樣的行星后期階段。
現(xiàn)在火星表面雖然有稀薄大氣層，地表還有少量固態(tài)水(白色極冠)存在，但已不具備維持生命的環(huán)境。近幾年的探索發(fā)現(xiàn)火星上確有從前的河流痕跡，今后有可能找到曾經(jīng)存在過(guò)生命的確鑿證據(jù)。
當(dāng)星球內(nèi)氫、氧類(lèi)元素基本消失，原子核反應(yīng)基本結(jié)束，自身吸引力逐步削弱，星球組成物質(zhì)的離心力超過(guò)其吸引力時(shí)，平衡被打破，星球便開(kāi)始四分五裂，直至分解成許多小的碎塊，就進(jìn)入星球演變的最后階段，彗星、流星是這一階段的主要形態(tài)。
“彗星”由于彗核的吸引力作用可以形成圍繞恒星運(yùn)動(dòng)的組團(tuán)形態(tài)(如哈雷彗星)，最終將完全分散成單個(gè)的大小不等的碎塊天體——“流星”。據(jù)觀測(cè)，這種天體碎塊(也稱(chēng)小行星)在宇宙中大量存在。當(dāng)宇宙中分散的物質(zhì)在星際磁場(chǎng)旋渦(黑洞)吸引下凝聚在一起時(shí)，新一輪的星球演變又開(kāi)始了。
以上只是按星球演變過(guò)程作一個(gè)大致的順序排列，就像把人的一生分為少年、青年、中年、老年幾個(gè)階段一樣，我們根據(jù)這個(gè)排列順序可以探索解釋宇宙中更多的天體奧秘，確定各天體在演變過(guò)程中所處的階段，從而結(jié)束宇宙天體研究中孤立雜亂的狀態(tài)，把盲目探索引導(dǎo)到按照規(guī)律去研究的道路上。
行星的定義
傳統(tǒng)定義
行星通常指自身不發(fā)光，環(huán)繞著恒星的天體。其公轉(zhuǎn)方向常與所繞恒星的自轉(zhuǎn)方向相同。一般來(lái)說(shuō)行星需具有一定質(zhì)量，行星的質(zhì)量要足夠的大(相對(duì)于月球)且近似于圓球狀，自身不能像恒星那樣發(fā)生核聚變反應(yīng)。2007年5月，麻省理工學(xué)院一組太空科學(xué)研究隊(duì)發(fā)現(xiàn)了已知最熱的行星(攝氏2040度)。
隨著一些具有冥王星大小的天體被發(fā)現(xiàn)，“行星”一詞的科學(xué)定義似乎更形逼切。歷史上行星名字來(lái)自于它們的位置在天空中不固定，就好像它們?cè)谛强罩行凶咭话?。太?yáng)系內(nèi)肉眼可見(jiàn)的5顆行星水星、金星、火星、木星和土星早在史前就已經(jīng)被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了。16世紀(jì)后日心說(shuō)取代了地心說(shuō)，人類(lèi)了解到地球本身也是一顆行星。望遠(yuǎn)鏡被發(fā)明和萬(wàn)有引力被發(fā)現(xiàn)后，人類(lèi)又發(fā)現(xiàn)了天王星、海王星，冥王星(已被重分類(lèi)為矮行星)還有為數(shù)不少的小行星。20世紀(jì)末人類(lèi)在太陽(yáng)系外的恒星系統(tǒng)中也發(fā)現(xiàn)了行星，截至2016年5月8日，人類(lèi)已發(fā)現(xiàn)2125顆太陽(yáng)系外的行星。
新定義
如何定義行星這一概念在天文學(xué)上一直是個(gè)備受爭(zhēng)議的問(wèn)題。國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)2006年8月24日通過(guò)了“行星”的新定義，這一定義包括以下三點(diǎn)：
1、必須是圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的天體;
2、質(zhì)量必須足夠大，來(lái)克服固體引力以達(dá)到流體靜力平衡的形狀(近于球體);
3、必須清除軌道附近區(qū)域，公轉(zhuǎn)軌道范圍內(nèi)不能有比它更大的天體。
行星的歷史
從古典時(shí)代的神圣的游星演化到科學(xué)時(shí)代的實(shí)在的實(shí)體，人們對(duì)行星的認(rèn)識(shí)是隨著歷史在不停地進(jìn)化的。行星的概念已經(jīng)不僅延伸到太陽(yáng)系，而且還到達(dá)了其他太陽(yáng)系外系統(tǒng)。對(duì)行星定義的內(nèi)在的模糊性已經(jīng)導(dǎo)致了不少科學(xué)爭(zhēng)論。
從遠(yuǎn)古時(shí)代起，五個(gè)肉眼可見(jiàn)的經(jīng)典行星就已經(jīng)被人們熟知，他們對(duì)神學(xué)、宗教宇宙學(xué)和古代天文學(xué)都有重要的影響。在古代，天文學(xué)家記錄了一些特定的光點(diǎn)是相對(duì)于其他星星如何移動(dòng)跨越天空。古希臘人把這些光點(diǎn)叫做“πλάνητες ἀστέρες”(即planetes asteres，游星)或簡(jiǎn)單的稱(chēng)為“πλανήτοι”(planētoi，漫游者)，今天的英文名稱(chēng)行星(planet)就是由此演化出來(lái)的。在古代希臘、中國(guó)、巴比倫和實(shí)際上所有前現(xiàn)代文明中，是人們幾乎普遍的相信，地球是宇宙的中心，并且所有的“行星”都圍繞著地球旋轉(zhuǎn)。會(huì)有這種認(rèn)識(shí)的原因是，人們每天都看到星星圍繞著地球旋轉(zhuǎn)，而且看起來(lái)好像是常識(shí)的認(rèn)為，地球是堅(jiān)實(shí)且穩(wěn)定的，應(yīng)該是靜止的而不是會(huì)移動(dòng)的。
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