內行星與地球相似,它們被統稱為類地行星(TerrestrialPlanets)。
外行星,即那些離太陽更遠的行星(木星、土星、天王星和海王星)都比地球大得多。此外,它們的平均密度都要低得多,這表明它們主要由氣體或冰組成。在這裡,冰不僅指凍結的水,也指其他化合物的固體(如凍結的二氧化碳或氨)。
由於它們與木星相似,外行星傳統上被稱為類木行星(JovianPlanets)。最後,除了水星和金星,所有的行星都有衛星,但沒有兩顆行星的衛星數量相同。木星具有環,即沿木星赤道運行的由細小物體組成的細帶。
除了行星之外,太陽係還包含許多其他天體。所有都顯示順行,但有些軌道偏心率很大,可能相對於黃道麵(EclipticPlane)傾斜。儘管它們數量眾多,但太陽係中除太陽以外的所有天體加起來隻占太陽係質量的很小一部分(0.15%),99.85%的質量在太陽內部。
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2.4太陽係的起源
如果你能以某種方式回到50億年前,你會發現我們的太陽係並不存在。在它的位置上,你會發現一個星雲,一個由氣體和塵埃組成的雲團。這個星雲的大部分由氫(74%)和氦(24%)組成,它們是宇宙大爆炸遺留下來的氣體。
剩下的元素包含了元素周期表中所有其他90種不同比例的自然存在的元素。回想一下,這些元素是由恒星的核聚變反應、超新星爆炸形成的。星雲包括揮發分(VolatileMaterials),如氫氣(H2)、氦(He)、甲烷(CH4)、氨(NH3)、水(H2O)和一氧化碳(CO)以及難熔材料(RefractoryMaterials),如矽(SiO2)、鐵氧化物(Fe2O3)和氧化鎂(MgO)。
哈勃太空望遠鏡拍攝的一個星雲,一個恒星搖籃(NGC2174),位於6500光年之外
一開始,星雲非常熱,它在膨脹,就像任何氣體雲被加熱時一樣。那個不斷膨脹的星雲是如何成為我們的太陽係的?
根據星雲理論(NebularTheory),重力將星雲中的物質拉到一起,然後向內坍縮。雖然這個陳述描述了發生的事情,但它並沒有給出全貌。今天,天文學家們用一個更複雜的模型來解釋這一過程的細節,這個模型被稱為凝結理論(CondensationTheory)。
它認為如果星雲隻包含氣體,它會保持足夠的熱度來繼續膨脹,而不會坍縮。實際上星雲中有微小的冰(0.01mm)和塵埃存在,使星雲能夠充分冷卻,從而使它能夠坍縮。之所以會發生這種冷卻,是因為固體比氣體更有效地向外輻射熱量。
此外,冰和灰塵顆粒充當了原子附著的“種子”,使更大的固體顆粒得以生長。當超新星爆炸釋放出的壓縮波穿過星雲並將粒子推得更近時,就可能觸發了這種凝結過程。
隨著時間的推移,越來越多的固體粒子相互碰撞並聚集在一起,產生更大的質量,從而產生更強的引力,吸引周圍的物質。星雲中包含物質最多的那部分施加了最大的引力,所以更多的物質落向這個區域,產生了一個由塵埃和氣體物質組成的球。
當這個球變大時,它的引力變得更大,剩下的星雲物質開始迅速向內坍縮。當星雲中最初的旋轉物質向內下降時,星雲開始旋轉,當更多的物質向內移動時,由於角動量守恒,旋轉變得更快。一旦旋轉速度足夠快,離心力,即物體在繞某一點旋轉或在軌道上移動時所感受到的明顯的向外的力,就會變得重要起來,導致坍縮的星雲變平。在這個階段,它變成了一個吸積盤(AccretionaryDisk)。
隨著吸積盤的中心球變得更大、更密,它也變得更熱,因為氣體在壓縮時變熱。最終,這個球變得足夠熱,輻射出大量的熱量,它成為了一顆原恒星(Protostar)。當原恒星在引力作用下被充分壓縮時,它變得非常熱,大約4.57Ga時,核聚變反應開始了,這個物質球變成了真正的恒星,也就是我們的太陽。
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