太阳系是怎么诞生的?为什么会诞生太阳系?下面就由生活日记小编告诉大家太阳系为什么诞生吧!
为什么会诞生太阳系
大约100亿年前,大量尘埃微粒和气团涡流在宇宙空间。后来,这些尘埃和气体逐渐聚集在一起,形成一个庞大而炽热的不断旋转的圆盘。随后这个圆盘甩出许多圆环,这些圆环的微粒又聚集起来,构成一个个巨大的火球,然后开始冷却。圆盘变成了太阳,火球冷却后就变成了现在的地球、火星等九大行星,太阳系于是形成了。
太阳系的诞生之恒星诞生
在宇宙诞生之初,氢元素是主要组成部分。但是在宇宙中、人体中都有各种各样的元素组成。假如没有这些元素,人类也将无法存在。那么,组成宇宙万物的物质究竟从哪里来呢?
太阳和人类的身体都是由已经死亡的恒星残骸组成的。
在恒星内部,时刻都发生着各种各样的核聚变反应。核聚变是指原子核之间互相聚合,转变成为另一种原子核,并在同时释放出大量能量的一种反应。可以说,恒星是一个巨大的元素合成装置。当恒星内部的核聚变反应材料消耗殆尽后,这颗恒星的生命就走到了尽头。研究发现,恒星的质量越大,其核聚变反应越剧烈,寿命越短。质量小的恒星的核聚变反应较缓慢,因此寿命较长。
当恒星质量为太阳的0.46-8倍时,恒星内部的氢聚变为氦,氦聚变为碳和氧。当恒星的生命走到尽头时,会“平静地”向外抛出外壳。也就是说,恒星内部聚变成的各种元素会被抛洒到宇宙空间中。
当恒星的质量超过太阳的8倍时,恒星内部会生成氧、氖、镁等较重的元素。
当恒星的质量超过太阳的十倍时,则会生成硅、铁等元素。
这些恒星走到生命的尽头时,会发生激烈的爆炸,把内部生成的各种元素释放到宇宙空间中,这就是“超新星爆发”。
研究认为比铁重的元素是在超新星爆发时形成的。
多少年来,宇宙里一直不断地重复同一个过程:生成各种元素,然后将它们释放到宇宙空间中从而形成下一代恒星的“原材料”。
太阳系和构成人类身体的元素,都是由诞生之初就存在的氢,以及前几代恒星的残骸构成的。
恒星和行星是由遍布宇宙空间的气体和尘埃形成的。
在广袤无垠的宇宙空间里,稀稀拉拉地分布着一些天体。研究发现,在星系内恒星不存在的区域内,物质的密度大约为1cc(立方厘米)中含有1个氢原子。但是有些区域物质密度远远高于周边。在这样的致密区,原子互相结合形成了氢等分子。大量的分子集合在一起形成了分子云。
除了宇宙诞生之初就存在的氢之外,分子云内部还含有恒星内部核聚变反应所生成的各种元素。其中部分元素形成了固体“尘埃”。分子云是大量分子集结的地区,包括太阳系在内,恒星和行星都诞生于分子云。
分子云进一步密集,将形成新的星体。
科学家推测,分子云的密度大约为1 cc(立方厘米)中拥有1万个氢原子。在物质高度密集的分子云核,密度可达1 cc(立方厘米)10万个氢分子。这样的密度乍一听很密集,其实和我们身边的空气相比,分子云简直是空荡荡的。在地球表面的大气中,1 cc(立方厘米)含有大约2.7×1019个(1000万亿的27000倍)分子。也就是说,想在分子云中形成恒星与行星,就必须汇集更多的物质。
分子云大小各异,有些分子云直径甚至高达100ly,整体质量是太阳的100万倍左右。从地球上观测,分子云通常是暗的,就像一块乌云,因为它遮挡住了它背后恒星与星系的光芒,也被称为“暗星云”。
分子云的致密区塌缩,从而形成了太阳系的“种子”。
如前文所述,分子云是气体和固体尘埃的混合体。分子云核则是分子云中的物质高度密集区,恒星与行星都是在这里诞生的。
形成分子云核时,物质从各个方向聚集成团。因此分子云核内部初期的运动时毫无规律的。但在混乱的运动中,构成分子云核的物质的运动速度和方向都逐渐规律起来。
然而,即使物质的运动十分规律,也终究会沿着某一个方向运动。这样一来,分子云核就以某个轴为中心开始自转。
此外,研究认为,在一个分子云内部可以形成多个分子云核,且每一个分子云核的自转轴方向都各自不同。准确的说,是每个分子云核都在朝不同方向移动。
由于分子云核内部的物质密度巨大,因此自身的引力也比较强。由于不能抗衡自身引力,一些分子云核开始自我塌缩。但在离心力作用下分子云核的横向塌缩被中和,因此分子云核坍塌成扁平状。
在坍塌之前,分子云核的直径大致在0.3-1光年(数万天文单位)。分子云核在向心聚集的同时,坍塌成扁平形。
最终,在分子云核中心诞生了“原恒星”。分子云核的物质在原恒星的周围旋转形成超过100AU的圆盘形结构,这就是“原始星盘”。后来在原始星盘的内部诞生了行星。可以说在原始恒星诞生之初,行星的公转平面和公转方向就已经决定了。
分子云的物质紧紧收缩,在其中心诞生了原始恒星。
分子云核坍塌之后,周围气体不断向其坠落,最终,在密度最大的中心形成了原恒星,在太阳系中,原始太阳也是这样诞生的。
周边的物质不断流入原恒星中。最新的计算机模拟表明,原恒星诞生之初时的质量大约是现在的千分之一。由于周围气体尘埃的不断坠落,原恒星才逐渐变大,同时由于坠落物质中有巨大的动能转化成热能,原恒星比现在的明亮大约10倍。
原恒星通过吸积周围的物质不断成长,然而,随着时间的推移,坠入恒星内部的物质不断减少,所以恒星的质量在这一阶段就基本确定了。
当坠落物质减少后,原恒星就会进入下一个阶段。原恒星在自身引力的作用下收缩,致使中心的温度不断升高。科学家把质量小于太阳质量1/2的这一阶段恒星叫做“金牛T型星” (T Tauri Star)。在这一阶段,原恒星的温度还不够高,尚不足以发生“4个氢原子核”核聚变成“1个氦原子核”的反应。
几千万年后,原始恒星开始核聚变
核聚变反应的具体过程是:两个氢原子核(质子)聚合反应,形成氘原子核(重氢原子核)。然后一个氘原子核与一个氢原子核(质子)聚合反应形成“氦3原子核” 。
最后,核聚变反应分别生成的两个氦3原子核发生核聚变反应,生成氦4原子核。整个过程中都释放了能量,但最后聚变成氦4原子核的阶段释放的能量最多。氦4原子核的核聚变反应一旦开始,就会一直持续稳定地反应下去。
原恒星内部的物质经历了上述过程,真正步入了恒星行列,这一状态下的恒星称为“主序星”,现在的太阳就是一颗主序星。
原始太阳在诞生几千万年后才开始持续而稳定的核聚变反应。这时,我们可以说太阳诞生了!那么行星又是怎样形成的呢?