星雲假說,你們知道太陽系的形成與演化嗎?網友:不可思議

2021-01-07 燕燕講科學

關於太陽系的形成有許多說法, 其中最權威的說法就是星雲假說。它認為, 在很久很久以前, 太陽尚未形成之時, 在茫茫宇空裡有一團巨大的雲霧狀氣體, 主要成分是塵埃和氣體之類, 它的範圍非常之廣大, 遠遠超過今天太陽系的範圍, 它總的質量也同樣巨大。這團氣體最主要的成分是氫和氮, 佔了總質量的9 9 %以上, 此外還有極少量的重元素, 例如金屬元素。

這團巨大的東西可以稱為星雲, 它猶如一個漩渦, 在繞著自己的核心旋轉。而且, 由於它有巨大的質量, 就必然會產生引力, 這種引力是一種向心力, 它有如一隻無形而無比強健的手, 將星雲中所有物質都往核心拖去。這樣的引力作用有兩個結果:一是星雲的密度不斷增大; 二是使它以自己的核心為軸的旋轉越來越快。這樣的結果之一是, 一些位於最外層的星雲物質就會被甩了出去, 它們中的一些就變成了我們現在看到的彗星。

形成彗星之後, 星雲還在繼續收縮, 並且自轉的速度還在加快。收縮到這個時候, 星雲早已經不是當初那一團稀薄的雲霧了, 密度有了很大的提高, 而且成了一個大致呈扁平狀的球形, 越往中心密度越大, 隆起得也越高, 這個球形可以稱為「 原太陽」 。在原太陽的外圍, 那些原來的小塵埃也不再那麼微小, 而是集結成了大得多的粒子, 這些大得多的粒子自己也有了不小的引力— — —根據牛頓的引力定律, 物體的引力與其質量成正比。它們開始從周圍捕獲其他的微小粒子, 像水、 氨、 二氧化碳等。而中心的原太陽, 它這時仍在不停地收縮, 除密度增大外, 收縮的另一個主要結果是中心開始發熱, 就像空氣受到壓縮而釋放熱量一樣。這時, 太陽就開始具備它最基本的特性— — —發熱了。當這種引力增大到一定程度時, 組成它的最內核的物質的原子由於受到極其巨大的壓力, 終於引發了核聚變反應。所謂核聚變反應簡言之就是當原子的溫度達到一定程度時, 兩個或多個較輕的原子就會迎頭相撞, 融合在一起, 形成較重的原子核, 這又叫熱核反應, 由於太陽的質量巨大, 就為以後太陽的「 燃燒」 提供了幾乎是無窮無盡的燃料。

在太陽外圍, 那些已經有了一定體積的大粒子也還在不斷地吸收新的微小粒子, 體積也變得越來越大了, 隨著體積不斷增大, 其引力也在增大, 反過來又進一步增大了它的引力。這樣日積月累, 它就成了原太陽周圍繞著它公轉的原行星。您也許會問:為什麼它們沒有形成像太陽一樣的恆星呢?這是因為這些行星質量雖然比較大, 然而遠遠沒有太陽大, 也就是說, 它內核的壓力也就沒有達到能夠引發核聚變的反應, 這樣自然變不成太陽。形成了太陽、 彗星、 行星等後, 太陽系就基本形成了。據天文學家們說, 這個日子距今大約4 6億年, 而它在此前的形成過程花了大約1億年。

太陽形成之後, 雖然不是沒有變化, 然而其變化非常之小, 也就是說, 它形成之後直到現在的變化都很小, 不像地球那樣形成後又經歷了很劇烈的演化過程。太陽的形成過程也就是普通恆星形成的過程。形成之後, 太陽會永遠像現在這樣嗎?當然不!現在我們來看普通恆星, 也就是太陽, 形成之後的情形。恆星形成之後, 其生命史的絕大部分都是穩定的, 也就是像現在太陽這個樣子,這被稱為恆星的主星序階段。

在這個時期, 恆星內部的發熱靠的是氫的核聚變。恆星形成時, 這種氫幾乎佔了其體積的全部。然而, 縱使組成恆星的氫的數量極為巨大, 它總有個限量, 總有一天會燒光的, 這時候恆星怎麼辦呢?這時候, 原來由氫核聚變形成的氦就會達到一定的溫度, 也就是能夠使氦也發生核聚變的溫度。當它達到之後, 就會再次發生核聚變, 由氦核聚變成更重的元素。這時恆星就會發出更強的光度, 恆星內核的密度、溫度和能量的產生會更多更大, 整個恆星的體積也會增大。只是恆星的表面溫度將降低, 於是恆星表面的顏色就會變紅, 因此這個階段的恆星被稱為「 紅巨星」 。

雖然氦的核聚變能在一時之間產生更大的熱量, 然而它所能產生的總能量較之氫的核聚變要少得多, 因此氦的消耗速度會非常快。這也就是說, 當一顆恆星到了紅巨星階段時就意味著行將就木了。那麼, 當氦燃燒盡之後, 恆星又會怎樣呢?那時, 氦核聚變所產生的新元素是碳和氧, 當溫度夠高時, 它們也會產生新的核聚變, 變成更重的元素, 例如氖和矽, 而新的核聚變也會產生巨大的能量, 只是其延續的時間會更短。這時候恆星的總質量會越來越小, 有的質量消散逃入了太空, 有的則變成能量消耗掉了。這樣不斷的核聚變過程可能一直到產生元素鐵, 只是到鐵之後就不會有新的能量產生了, 因為鐵即使有核聚變也不會產生能量, 只能消耗能量。

除了核聚變之外, 這時恆星另一個顯著的變化是, 它們的體積將不斷縮小, 而密度將不斷增大。這時恆星就會變成一顆「 白矮星」 。白矮星就是紅巨星再老化後的形態。這時, 由於一次次的核聚變, 它可以產生的能量也越來越少了, 亮度也越來越小了, 體積更是越來越小, 同時密度卻不斷增大。這主要是因為核聚變的「 燃料」 越來越少, 然而恆星還保持著強大的引力, 將恆星上的物質緊緊地往核心拖的結果。因此, 白矮星主要的特點是雖然體積很小, 即有著驚人高的密度。有多高呢?這樣說吧, 如果將白矮星上的物質放到地球上的話, 它的密度將達到每立方釐米1 01 5。噸億0 1約米釐方立每說是就也 ,克然而即使到了這裡, 白矮星的引力還不會停止, 這就使得它進一步塌縮, 體積變得越來越小, 密度變得越來越大, 以後它又可能成為一顆中子星, 它的密度就更是大得不可思議了!

然而以後呢?可以想像, 恆星還會進一步地塌縮下去, 這幾乎是個無限的過程,與這個過程相伴的自然是恆星的體積越來越小而密度越來越大, 我們又可以想像,到了一定的程度之後, 這顆恆星的體積將「 消失」 , 而它的密度將變得無限大, 按天文學的說法, 它將成為一個點, 即「 史瓦西奇點」 , 用另一個我們更熟悉的名字來說, 就是黑洞。除了體積無限小而密度無限大之外, 黑洞的另一個特點是引力也無限大,因此即使光線經過它時也會被它照單全收。因此, 它看起來就是一個完全不能發出任何光線的黑洞, 這也是黑洞名字的起源。

黑洞可以說就是恆星的最終結局了, 不過, 並非所有的恆星能達到或直接達到黑洞的境界, 主要是一些質量相對較小的恆星能夠如此。至於那些質量較大的恆星則有可能成為超新星。什麼是超新星呢?就是當一顆恆星, 常常是質量比較大的恆星, 當它們的核聚變進行到前面提到過的一定層次時, 不是繼續核聚變下去, 而是會突然來個大爆發, 將星內的物質向太空拋散, 這時, 它的亮度會突然增強上千萬倍甚至上億倍, 這也是整個恆星世界中最劇烈的大爆發。這樣的結果是, 我們地球人突然有一天在天上看到一顆過去從來沒有過的新的星星, 它的亮度之大甚至白天也能看到, 這就是超新星了。超新星之後恆星的命運有兩種:或者通過爆發甩掉一部分質量之後其核心部分再變成白矮星, 就像質量較小的恆星一樣; 或者乾脆整個兒爆發掉了, 成為茫茫宇空中一片明亮的恆星遺蹟, 最後消失。

對於我們人類而言, 恆星也許是最為熟悉的天體。在晴朗的夜晚, 我們仰望天穹時看到的星星絕大部分是恆星。為了能更方便地看, 很早以前古人們就給這些星星定出了一些略帶人為的特性, 例如方位和亮度。所謂方位就是恆星在天空的位置, 這也就是我們常聽說過的星座。還在很早很早以前, 我們的老祖宗們就曾把天上星星分成三垣二十八宿。現代通行的星座劃分是歐洲人做的。他們將星星劃分為8 8這別識夠能手高學文天些有。置位與稱名的己自了有都星星顆每使 ,座星個些星座, 我在上初中時曾經花過足足一個星期按照星座圖來認星星, 結果大概只認出了幾個最好辨認的, 例如獵戶座和海豚座, 其餘的就不知道了, 那確實挺難的, 就是按圖索驥也不好辦, 不信您可以試試。

我們人類不但給天上的星星標記了位置, 還按他們亮度的大小規定了等級。例如1等星、2等星、3等星等, 等級數越大亮度越小, 我們人的肉眼所能看見的星星的最低等是6等, 而用光學望遠鏡能看到的最暗的星星是2 3等。我們用肉眼看得到的所有星星, 加起來只有六千多顆而已。大家覺得小編說得對嗎,歡迎大家在下方評論。

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