星球的形成與演變過程是怎樣的

General 更新 2024年12月22日

  星球由各種物質組成的巨型球狀天體,叫做星球。星球有一定的形狀,有自己的執行軌道,相信不少的朋友對星球的形成過程很感興趣,以下是由小編整理關於星球形成的內容,希望大家喜歡!

  星球的形成與演變

  《星球形成演變過程的探討》1755年,德國哲學家康德在《自然通史和天體論》中提出宇宙星球形成演變過程的“星雲假說”之後,隨著時間的推移,人類觀測到的大量新天體已初步印證了“星雲假說”中星球起源於星雲的早期演變概念的部分合理性。但星球演變的全過程從白矮星之後卻留下了一段空白。

  星空中那些絢麗多彩的雲霧狀星雲,拖著長尾的彗星,以及和我們息息相關的太陽、月亮為什麼形態各異,它們相互之間是怎樣演變呢?其實,像自然界所有事物一樣,星球也有從誕生到衰亡的發展過程,它們之所以有不同的形態是由於各星球正處在演變過程中不同的階段,元素的組成比例不同,光譜分析證明星球都是由相同物質構成的即元素週期表中110種元素。

  當一個星球主要由氫、氧類化學性質不穩定的元素構成時,星體的原子核反應劇烈,這個星體即處在星球演變的初期——恆星階段;當一個星體中矽、鐵類化學性質穩定的元素所佔比例變的較大,其原子核反應逐漸變弱時,便處在星球演變的後期——行星階段。行星正是由恆星演變形成的,而彗星、小行星又是由行星演變而來。[color=Blue]宇宙中每個星球的演變都要經過“黑洞”、星雲、恆星、紅巨星、白矮星、行星、彗星、小行星幾個階段[/color]。星球既有共同性,又有差異,即使處於同一演變階段也沒有形態完全一樣的,如自然界的昆蟲,在它不同的生長階段各是卵、幼蟲、蛹、蛾等完全不同的形態。

  根據已知的天文資料對宇宙星球的演變過程闡述如下:宇宙由不斷運動的物質組成,星際物質曲線運動時,由於方向、速度的差異,會產生無數大小不一的磁場旋渦即恆星級“黑洞”,當恆星級“黑洞”中的物質凝聚向一個方向以極快速度作有序運動時,產生的能量和引力會吸引宇宙中瀰漫的氫、氧類氣體物質和矽、鐵類塵埃物質,形成圍繞“黑洞”旋轉的圓形氣體塵埃環,最原始的星球——星雲便從中誕生了。

  星雲階段是由稀薄氣體和塵埃凝聚成的呈環狀或團狀的形態,隨著不斷吸引吞噬周圍物質,星雲的體積、密度達到一定臨界值,具備了發生氫原子核聚變的兩個重要條件一是星體達到相當大體積;二是星體中物質達到一定密度時,在星球運動產生的巨大摩擦作用下,星雲內部物質密集的中心區域星核的開始發生原子核反應,從而爆發出巨大能量,星雲就逐步演變成為可以自身發出強烈光和熱的——恆星。

  恆星的體積龐大,原子核反應劇烈,能量大、輻射強,具有強大的磁場和引力,能吸引一些質量相對較小的天體,形成以它為中心的星系。恆星階段的演變過程起碼要持續上百億年,太陽就處在恆星演變的中期階段。隨著恆星中氫元素逐漸聚變為核反應較弱的元素氦,恆星的原子核反應越來越弱,最後演變成為——紅巨星。

  紅巨星的基本特徵是:因星球引力減小,組成物質向外膨脹,體積變得非常大,但能量和輻射卻比恆星小,紅巨星表層氦、氧元素比例增大,所以發光發熱程度比恆星低得多,還沒有形成固態外殼。當紅巨星的表層原子核反應逐漸停止,溫度降低到一定程度時,由於內外物質結構的不平衡,會發生從內向外的大爆發“超新星”爆發,星球的表層物質散失到太空中後,那些原來在超高溫環境中呈氣態和液態熔點高的矽、鐵類元素,由於溫度降低成為固體狀態,於是在最先冷卻的星核外層開始形成固態的外殼,逐漸演變成只有微弱光輻射的——白矮星白矮星由於外殼的冷卻收縮,體積大大縮小可以縮小几十萬倍,巨大能量被壓縮在固態外殼之中,因此,白矮星雖然體積小但相對質量卻很大,磁場和引力都很強。之後隨著與其它星球之間互相吸引力和離心力平衡的改變而淪為恆星的衛星——不發光的行星。

  從白矮星到行星階段是一個星球固態外殼不斷膨脹,由氫、氧類元素組成的呈氣態、液態的表層物質不斷減少的過程。行星初期階段是像木星那樣在固體外殼表面有極厚濃密大氣層包圍的形態。到了像地球這樣的行星中期階段,由於表層溫度繼續降低,有了液態水和溫度等適宜條件,行星上會有生命出現和存在。由於行星內部原子核反應產生的巨大能量,會逐漸積聚起很大壓力,所以,每隔一段時期,在外殼承受不住時,內部能量會衝破外殼形成大爆發,大量氫、氧類元素散發到宇宙中,同時行星的體積擴大,固態外殼變厚,表層環境發生鉅變。經過了多次大小爆發後,行星內部的核反應越來越弱,就進入火星那樣的行星後期階段。

  現在火星表面雖然有稀薄大氣層,地表還有少量固態水白色極冠存在,但已不具備維持生命的環境。近幾年的探索發現火星上有從前的河流痕跡,今後也可能找到曾經存在過生命的確鑿證據。

  當星球內部的原子核反應基本結束,自身吸引力逐步削弱,星球組成物質的離心力超過其吸引力時,平衡被打破,星球便開始四分五裂,直至分解成許多小的碎塊,進入星球演變的最後階段,彗星、小行星是這一階段的主要形態。

  彗星由於彗核的吸引力作用可以形成圍繞恆星運動的組團形態如哈雷彗星,最終將完全分散成單個的大小不等的碎塊天體——小行星。據觀測,這種碎塊天體在宇宙中大量存在。當宇宙中分散的物質在星際磁場旋渦恆星級“黑洞”吸引下凝聚在一起時,一個星球的新一輪演變又開始了。

  以上只是按星球演變過程作一個大致的順序排列,就像把人的一生分為少年、青年、中年、老年幾個階段一樣,我們根據這個排列順序可以探索解釋宇宙中更多的星球奧祕,確定各星球在演變過程中所處的階段,從而結束宇宙星球研究中孤立雜亂的狀態,把盲目探索引導到按照規律去研究的道路上。

  星球形成的原因

  星球是星系碰撞產生的。

  美國加州大學的科學家利用超級電腦,證明在一百多億年前的宇宙初期,無數星球的形成,是來自星系的互相碰撞。

  加州大學的高勒博士解釋說,科學家使用超級電腦模擬在十億年前宇宙間的大量氣體物質的 活動 ,解釋科學家觀察到離地球很遠的星系的資料 ,這些 星系是紅移現象的 ;紅移現象是指星系的光的光譜是向長波長偏 移 ,顯示這星系隨著宇宙膨脹而飛離地球 ,所產生的都卜勒效應 。

  科學家發現 ,這些有紅移現象的星系 ,離地球很遠 ,它們的光線 看起來雖然很弱 ,但它們實在是很光亮的星球 ,而且 ,很多星球 正不斷地形成 。 目前 ,科學家對紅移星系的解釋有兩種說法 ,其一是指這些星系在巨大的黑暗物質光環 ,這些黑暗物質的引力將宇 宙氣體吸引到物質的中心 ,氣體凝結 ,產生星球 。

  第二種說法是細小星系互相碰撞 ,將宇宙氣體帶到巨大星系的中 心 ,氣體凝結 ,產生星球 ;科學家從超級電腦計算的結果 ,斷定 星球是由星系的碰撞產生的 。

  與大自然物質生長的規律一樣,恆星也有生長髮育和衰亡的過程,它們都是由宇宙間的星際氣體物質發育而成,當它們衰亡之後又轉化為星際氣體。星際氣體在宇宙空間自然地聚集,形成星際分子云,在重力作用下收縮形成氣體圓盤。圓盤中心漸漸孕育出的原始星球,再逐漸發育成真正的星球,即開始放射光芒的生序星。大約經歷1OO億年的漫長歲月後,在恆星的最後階段,恆星膨脹成為紅巨星,最後又轉變為白矮星或中子星,甚至成為黑洞。

  恆星壽命的長短也不一樣,質量越大壽命越短;質量越小壽命越長。像太陽這類的恆星壽命約1OO億年。

  迄今為止,太陽和太陽系的行星等天體已經有46億年以上的歷史,所以太陽還有大約5O億年的生命。

  星球是圓的原因

  恆星:最典型的是太陽,恆星表面的最高溫度可達到40000~70000℃,最低的也在上千攝氏度。在這種情形下,恆星上固然不存在那些固體、液體狀態的物質,而都是一些氣體狀態了。氣體擴散在各個方向都是相同的,範圍也是大致相等的,同時各部分的氣體,都受到了萬有引力的控制。因此在這些力量取得平衡的情況下,它的外表定成了個圓球形,這就是我們看起來的恆星都是圓形的一個理由。

  行星:本身是不會發光發熱的,它並不是處在氣體狀態的星體,卻是堅硬的固體球。但是它在剛剛成形的時候,也是一種熾熱的熔化物質。因為它有自轉,這就把它的形狀變成為球形或扁球形的了。這樣形成的球形,在力學上稱為“旋轉球體”,或“旋轉橢球體”。月亮和一些其它行星的衛星同樣也是圓形和扁球形狀的。

  當然,在宇宙中,除了恆星和行星,還有一些星雲、小行星以及衛星等天體,這些天體並不是圓球形的,而是呈現出不太規則的形狀,但由於這部分天體的數量並不多,所以我們平日的大多數星球是圓形的。


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