在太阳系之中,围绕太阳稳定运行的有八大行星,其中也包含了我们所在的地球。
虽然八大行星都是以太阳为中心运行,但它们的性质并不相同,这些行星分为岩质行星和气态行星,毫无疑问,我们的地球就是一颗岩质行星。
岩质行星其实很好理解,就是有一个岩质的表面结构,大多数的岩质行星都拥有地壳、地幔和地核,在太阳系之中,除了地球以外,还有三颗岩质行星,分别为水星、金星和火星。而与这些岩质行星相对的就是气态行星了,它们分别是木星、土星、天王星和海王星。什么是气态行星呢?
如果将岩质行星比喻为一颗石球,那么气态行星毫无疑问就是气球了。
不过这个气球与一般的气球还不一样,因为组成气态行星的并不仅仅是气体。木星在太阳系的气态行星中算是比较有代表性的一个,其质量超越了其它七大行星的质量总和,可以称为一颗气态巨行星。
所以就让我们以木星为例,一起走进有趣的气态行星看一看它到底是怎么一回事。气态行星的表面确实是被大量气体所包围着的,科学界的最新探测结果显示,木星的大气层厚度至少达到了3000公里以上,而地球的大气厚度也就在1000公里左右。
不过这并不是一个3:1的概念,因为地球的周长只有大约40075公里,而木星的周长达到了448620公里,所以木星的大气含量要远超地球。
从大气所占的质量比上来说也是如此,地球大气质量大约只有地球总质量的百万分之一左右,而木星的大气质量却达到了自身质量的百分之一。那么在木星厚达3000多公里的大气之下是什么呢?那里是一片海洋,不过海洋中的液体并不是水,而是液态的氢和氦,这些液态的氢和氦是因为高压所形成的。在这片海洋之下,气态行星也有着一个固体的内核,而组成这个固体内核的物质则是金属氢。
当氢在高压环境下变为固态则会呈现出类似于金属的特质,所以又将固态氢称之为金属氢。
氢元素是很难在地球环境下呈现出固态特征的,虽然数年前有科学家宣布通过实验得到了金属氢,但由于储存方式的问题,最终还是失去了,所以我们始终也无缘与其见面,而木星的内核就是由这种物质所构成的。
很多科学家认为,在木星金属内核的中心可能还会存在着一个密度极高的岩质核心。也就是说气态行星虽然没有岩质的外表,但却可能有一颗岩质的心。气态行星为何会呈现出如此的构造特征呢?那还要从气态行星的形成说起。
其实所谓的气态行星在形成之初也不过是一颗岩质行星,而由于其不断的吸收周围的物质,使得自身质量不断增大,慢慢的,随着其引力的逐渐增加,不仅能够吸引宇宙间的固态物质,也能够吸引大量的气态元素,大量气态元素的聚集使得行星的大气层逐渐增厚,与此同时,大气压力急速增加,其内部的气态元素因此被压缩成为了液态。
而在液态表面之下,压力更为巨大,氢元素在这里以固态的形式呈现。接下来继续被吸收的固态元素不断向行星内部沉积,慢慢来到了行星的中心,形成了一个密度极高的岩质内核。如果与地球相比,木星内部的压力至少是地球的十万倍以上。
太阳系是原始太阳爆炸形成的
太阳系是怎样形成的,这是天文学的基础理论之一,这一基础理论搞不清楚,其他的很多天文学理论就搞不清楚。可到目前为止,太阳系是怎样形成的科学家们也没搞清楚。
地球膨裂说认为,太阳系是原始太阳爆炸形成的。46亿年前,太阳因内部的核聚变而发生爆炸,飞出许多熔融的火球,这些熔融的火球冷却后形成了行星、月亮、小行星、卫星和慧星,地球就是其中之一。一些大的火球在冷却的过程中,由于受到表面张力的作用,形成了球形。一些小的火球来不及收缩成球形,而冷却成了不规则的形状,形成了火星和木星间的小行星带、小行星。一些小一点的火球由于离大火球较近而被“俘获”,形成了大火球的卫星。一些离太阳较近的行星具有较重的物质;一些离太阳较远的行星,具有较轻的物质。这是因为离太阳较远的行星具有的液态氢等物质和太阳表面的熔融物质一样,并且较轻,而且处在太阳表面,因此它们在太阳爆炸时获得了较大的离心力,飞离太阳较远;距离太阳较近的行星具有的岩石、金属等物质和太阳表面下面的熔融物质一样,并且较重,而且处在太阳表面的下面,因此它们在太阳爆炸时获得了较小的离心力飞离太阳较近。
太阳系是原始太阳爆炸形成的证据:
1、质量守衡
经科学家们观测,太阳的质量是太阳系质量的99.87%,太阳系中行星的质量是太阳系的0.13% (1)。那么太阳的质量+太阳系中行星的质量=太阳系(原始太阳)的质量。也就是99.87%+0.13%=100%。这足已证明太阳系是原始太阳爆炸形成的。
2、角动量守衡
太阳角动量是太阳系的0.73% ,太阳系中行星的角动量是太阳系的99.27%
(2)。那么太阳的角动量+太阳系中行星的角动量=太阳系(原始太阳)的角动量。也就是0.73%+99.27%=100% 。这足已证明太阳系是原始太阳爆炸形成的。
3、能量守衡(转动能量守衡)
因为天文计算中不可能绝对准确,所以我们可以把天文学家们关于太阳、行星的质量,太阳、行星的角动量占太阳系的百分比看成是整数。也就是把太阳的质量看成是太阳系质量的99.%,太阳系中行星的质量看成是太阳系的1% 、太阳的角动量看成是太阳系的1%,太阳系中行星的角动量看成是太阳系的99% 。这也就是说太阳的质量和行星的质量之比为99/1,太阳的角动量和行星的角动量之比为1/99。这也就是说太阳的质量和行星的质量之比和太阳的角动量和行星的角动量之比互为倒数1/99=1/99。
我们设太阳的质量为m ,太阳系中行星的质量为m1 ,根据角动量公式mr2ω,设太阳的角动量为mr2ω ,太阳系中行星的角动量为m1r12ω1 。这样太阳的质量和行星的质量之比与太阳的角动量和行星的角动量之比互为倒数,也就是m1/ m= mr2ω/m1r12ω1 (1) 。
我们假设太阳系是原始太阳爆炸形成的。原始太阳爆炸形成太阳系之后,行星在太阳万有引力的拖拽下围绕太阳公转,太阳的转动能就会不断向行星转移,直至太阳的转动能等于行星的转动能为止。
根据实心球转动能公式E=2/5mr2ω2,我们设太阳的转动能为E=2/5mr2ω2 ,太阳系中行星的转动能为E1=2/5 m1r12ω12 。太阳的转动能等于行星的转动能,也就是2/5 mr2ω2 =2/5 m1r12ω12 , 也就是mr2ω2 = m1r12ω12 (2) 。
根据(2)式得出 mr2ω/m1r12ω1= ω1/ω (3)
根据(1)、(3)式得出 m1/ m =ω1/ω (4)
根据(1)、(4)式得出ω1/ω= mr2ω/m1r12ω1 (5)
根据(5)式得出mr2ω2 = m1r12ω12 (6)
根据(6)式得出我们假设的(2)式成立,太阳的转动能=太阳系中行星的转动能,太阳的转动能+太阳系中行星的转动能=原始太阳的转动能,转动能守衡。
4、行星的公转轨道是椭圆形。我们知道,椭圆形公转轨道是因为离心力大于向心力;圆形公转轨道是因为离心力等于向心力。以地球为例,地球在近日点自西向东公转时,离心力大于向心力,所以地球离太阳越来越远,到远日点时离心力等于向心力:地球在远日点自西向东公转时离心力小于向心力,所以地球离太阳越来越近,到近日点时离心力大于向心力。
地球的公转轨道为什么是椭圆形呢?地球膨裂说认为,因为地球是太阳发生爆炸飞离太阳的,所以离心力大于向心力。这就像人造卫星的初始地球轨道是椭圆形一样。因为人造卫星是从地球上发射出去的,人造卫星有一个飞离地球的离心力,而且离心力大于向心力,因此人造卫星的初始地球轨道是椭圆形。因为人造卫星是被月球“俘获”的,离心力等于向心力,所以人造卫星的初始月球轨道为是圆形
按照星云说的观点,太阳和行星是同源的,它们都是原始星云形成的,因此它们的公转轨道应该是圆形的。
5、八大行星的近日点都在太阳的同一侧。为什么八大行星的近日点都在太阳的同一侧呢?这是因为八大行星是在太阳近日点的一次爆炸时同时飞出的。这就像人造卫星的地球公转轨道近地点就是人造卫星的发射点一样。
按照星云说的观点,太阳和行星是同源的,不可能八大行星的近日点都在太阳的同一侧。
6、太阳系角动量分布异常
我们假设太阳系是原始太阳爆炸形成的,就应该太阳的转动能等于行星的转动能,也就是mr2ω2 = m1r12ω12 (2)。
根据(2)式得出mrω2 /m1r1ω12= r1/r (3)
根据(1)、(3)式得出 m1/ m = r1/r (4)
根据(1)、(4)式得出 r1/r = mrω2 /m1r1ω12 (5)
根据(5)式得出mr2ω2 = m1r12ω12 (6)
因为m1/ m =1/99,所以 mrω2 /m1r1ω12=1/99 。
也就是行星的角动量是太阳系角动量的99% 。
因此,太阳系角动量分布异常是原始太阳爆炸形成太阳系的证据。
如果太阳系是原始星云形成的,上述太阳系是原始太阳爆炸形成的6个证据就无法解释。
参考文献:
(1)、查百度:“太阳的质量是太阳系质量的99.87%,太阳系中行星的质量是太阳系的0.13%”。
(2)、查百度:“太阳角动量是太阳系的0.73% ,太阳系中行星的角动量是太阳系的99.27%”。
作者:赖柏林