1.2 太阳系的诞生
1.2.1 太阳的诞生
大约在46亿年前,太阳星云中心区的温度和压力急剧增长了大约1亿年,直到氢原子引发核聚变,产生出氦并以光和热的形式释放能量,太阳从此诞生。太阳的体积是地球的130多万倍,与地球平均距离为14960万千米,直径为139万千米,从地球到太阳上去,坐飞机也要20多年。
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人物小史与趣事
伊曼努尔·康德
伊曼努尔·康德(1724—1804),德国作家、哲学家,德国古典哲学创始人,其学说深深影响近代西方哲学,并开创了德国古典哲学和康德主义等诸多流派,出生和逝世于德国柯尼斯堡。
康德的一生对知识的探索可以以1770年为标志分为前期和后期两个阶段,前期主要研究自然科学,后期则主要研究哲学。前期的主要成果有1755年发表的《自然通史和天体论》,其中提出了太阳系起源的星云假说。后期从1781年开始的9年里,康德出版了一系列涉及领域广阔、有独创性的伟大著作,给当时的哲学思想带来了一场革命,它们包括《纯粹理性批判》(1781年)、《实践理性批判》(1788年)以及《判断力批判》(1790年)。“三大批判”的出版标志着康德哲学体系的完成。
★康德的星云说
1754年,康德发表了论文《论地球自转是否变化和地球是否要衰老》,对“宇宙不变论”大胆提出怀疑。1755年,康德发表了《自然通史和天体论》一书,首先提出太阳系起源的星云假说。康德在书中指出:太阳系是由一团星云演变来的,这团星云由大小不等的固体微粒组成,天体在吸引力最强的地方开始形成,引力使得微粒相互接近,大微粒吸引小微粒形成较大的团块,团块越来越大,引力最强的中心部分吸引的微粒最多,首先形成太阳;外面微粒的运动在太阳吸引下向中心体下落时与其他微粒碰撞而改变方向,成为绕太阳的圆周运动,这些绕太阳运转的微粒逐渐形成了几个引力中心,最后凝聚成绕太阳运转的行星。卫星的形成过程与行星相似。
知识链接 太阳
太阳是位于太阳系中心的恒星,占有太阳系总体质量的99.86%。太阳直径大约是1.392×106千米,相当于地球直径的109倍;体积大约是地球的130万倍;其质量大约是2×1030千克(地球的33万倍)。从化学组成来看,现在太阳质量的大约四分之三是氢,剩下的几乎都是氦,包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%,采用核聚变的方式向太空释放光和热。
康德的星云假说发表后并没有引起人们的注意,直到拉普拉斯的星云假说发表以后,人们才想起了康德的星云假说。
1.2.2 八大行星
太阳系中的所有行星都在大约45亿年前形成。八大行星是太阳系的八个行星,按照离太阳的距离从近到远,它们依次为水星(☿)、金星(♀)、地球(⊕)、火星(♂)、木星(♃)、土星(♄)、天王星(♅)、海王星(♆)。
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1.2.3 冥王星和柯伊伯带
约在45亿年前,冥王星和柯伊伯带就出现了。冥王星是柯伊伯带中首先被发现的天体,也是目前太阳系中体积最大、质量第二大的矮行星。冥王星是体积最大的海外天体,其质量仅次于位于离散盘中的阋神星。国际天文联合会(IAU)于2006年正式定义行星概念,新定义将冥王星排除行星范围,将其划为矮行星(类冥天体),国际小行星中心将已知或即将成为矮行星的天体赋予编号,冥王星编号为小行星134340号。
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人物小史与趣事
柯伊伯
杰拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper,1905—1973),荷兰裔美国天文学家。
1948年,柯伊伯发现了天王星的第五颗卫星,它是最小也是最靠近天王星的一颗卫星。柯伊伯将它命名为“米兰达”(即“天卫五”)。1949年他又发现了海王星的第二颗卫星,它很小,轨道的偏心程度很高。柯伊伯命名它为“涅瑞伊得”(即为“海卫二”)。
柯伊伯提出在太阳系边缘存在一个由冰物质运行的带状区域,为了纪念柯伊伯这个著名的发现,这个区域被命名为“柯伊伯带”。
★柯伊伯带的假说
柯伊伯带的假说最初是由爱尔兰裔天文学家埃吉沃斯(Edgeworth)提出的,杰拉德·柯伊伯发展了此观点。柯伊伯带被误认为是太阳系的边界,但太阳系还包括向外延伸两光年之远的奥尔特星云。早在20世纪50年代,柯伊伯和埃吉沃斯(Edgeworth)便预言:在海王星轨道以外的太阳系边缘地带,充满了微小冰封的物体,它们是原始太阳星云的残留物,也是短周期彗星的来源地。
柯伊伯带区域中一些矮行星的运行轨道
1992年,人们找到了第一个柯伊伯带天体(KBO);至今已有约1000个柯伊伯带天体被发现,直径从数千米到上千千米不等。许多天文学家认为:因冥王星的个头和柯伊伯带中的小行星大小相当,所以冥王星应该被排除在太阳系行星之外,而归入柯伊伯带小行星的行列当中;而冥王星的卫星则应被视作其伴星。不过,由于冥王星是在柯伊伯带理论出现之前被发现的,因此传统上仍被认为是行星。2006年,在布拉格召开的第26届国际天文学联合会(IAU)会议上以表决的方式通过决议,剥夺了冥王星作为太阳系大行星的地位,将其降为矮行星。但无论如何,柯伊伯带的存在现已是公认的事实,但柯伊伯带为什么会存在的种种疑问成为太阳系形成理论的许多未解谜团的一部分。
知识链接 柯伊伯带
柯伊伯带是太阳系在海王星轨道(距离太阳约为30天文单位)外黄道面附近、天体密集的中空圆盘状区域。
在距离太阳40~50个天文单位的位置,低倾角的轨道上,过去一直被认为是一片空虚,太阳系的尽头所在,但事实上这里满布着大大小小的冰封物体。柯伊伯带上的这些物体是怎么形成的呢?如果按照行星形成的吸积理论进行解释,那就是它们在绕日运动的过程中发生碰撞,互相吸引,最后黏附成一个个大小不一的天体。
为了解开这个谜团,陆续有几个理论出现,可惜它们都有明显限制。如今,美国西南研究院(SwRI,Southwest Research Institute)的哈罗德·利维森博士(Dr.Harold Levison)以及法国尼斯蓝色海岸天文台的亚历桑德罗·莫比德利博士(Dr.Alessandro Morbidelli)共同提出了一个理论,认为柯伊伯带天体是在距离太阳更近位置成形后,又被海王星一个个甩出去的,从而解答了柯伊伯带总质量不足的问题。
1.2.4 主小行星带
主小行星带(约45亿年前)是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域,由已经被编号的120437颗小行星统计得到,98.5%的小行星都在此处被发现。
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1.2.5 月亮的诞生
地球是类地行星中独一无二的,因为它有一颗非常大的天然卫星——月亮,但是,我们的月亮从哪来呢?在古希腊神话中,月亮是宇宙之王宙斯的女儿阿尔忒弥斯的化身。近代以来,科学家根据当时的知识对月亮的起源作了各种假说。英国天文学家乔治·达尔文提出了“分离说”,瑞典天文学家阿尔文提出了“俘获说”,现在大多数天文学家认为月亮和地球是在同一个原始星云中同时形成的,即月亮诞生于约45亿年前。