太阳起源与演化.docx

太阳起源与演化江发世2015年8月1. 恒星起源与演化51.1恒星定义51.2恒星的传统分类51.2.1 光谱分类51.2.2 依据光度与温度的比较图61.2.3依据恒星的稳定性61.2.4依据恒星体积与质量61.3本文的恒星分类61.3.1依据恒星与其他星球的关系以及运动情况61.3.2依据恒星成因或起源61.3.3 依据恒星结构71.3.4依据温度73.3.5 依据寿命71.4恒星的物质组成71.4.1 宇宙中的物质 71.4.2传统理论的恒星物质及宇宙结局71.4.3 恒星的物质组成 71.5 恒星的热量71.6星球爆炸81.7恒星起源81.8恒星演化81.8.1 孤星型恒星演化81.8.2主星型恒星演化91.8.3从属型恒星演化91.8.4伴星型恒星起演化和混合型恒星起演化92. 星系92.1 星系及分类 92.1.1 哈勃星系分类92.1.2.本文的星系分类102.2. 太阳系特征112.2.1星球轨道形状特征112.2.2星球公转方向特征122.2.3 星球自转方向特征122.2.4 星球分布特征122.2.5 星球运动姿势特征122.2.6 太阳系内星系特征132.3. 模拟试验132.3.1 试验一 132.3.2 试验二142.3.3试验三142.3.4试验四142.3.5人造地球卫星的轨道152.3.6嫦娥二号的轨道152.4太阳系起源162.4.1绕太阳公转轨道形状的成因 162.4.2太阳各纬度都有星球分布的成因 162.4.3 行星集中在太阳赤道附近的成因 162.4.4 星球直立、倾斜和躺在轨道运行的成因 172.4.5 星球公转反向（如哈雷彗星）的成因172.4.6 星球自转反向的成因 172.4.7 行星系的成因 172.5太阳系成因假说简介172.5.1 布封学说172.5.2 张伯伦学说172.5.3 谢伊学说182.5.4 阿亨尼学说182.5.5 毕克顿学说182.5.6 罗素学说182.5.7 魏扎克学说182.5.8 费森柯夫学说182.5.9 伯克兰学说182.5.10 麦克雷学说192.5.11 瓦尔科维奇学说192.5.12 布郎学说192.5.13 米特拉学说192.5.14康德和拉普拉斯学说192.6传统太阳系起源学说分类192.7本文观点与传统捕获说的区别203. 地球起源与演化203.1地球曾经是恒星203.2地球的圈层状结构213.3地球的火山活动213.4 地球起源 223.5地球演化223.5.1地球形成时期【始古宙（宇）】233.5.2 地壳形成时期【太古宙（宇）】 243.5.3 进入太阳系前时期【元古宙（宇）】243.5.4 进入太阳系时期【显生宙（宇）】 253.5.5 地月系形成时期【中生代（界）】 263.5.6 新生时期【新生代（界）】263.6地球的内球运动263.6.1 地球的内球运动263.6.2 地球的内球或地核不在地球中心273.6.3 地球的内球或地核转动比外球快273.7地球的外球运动273.7.1 地球南北半球的受力情况273.7.2 地球的晃动284. 太阳起源与演化294.1 太阳结构294.1.1太阳的外部圈层一大气层304.1.2 太阳内部圈层一实体球324.2太阳起源344.3 太阳热量来源344.4 太阳演化341. 恒星起源与演化太阳是一颗恒星，为了探讨其起源与演化，先对恒星进行探讨。1.1恒星定义在宇宙中能自身发光和热的星球叫做恒星。另外，有的观点认为：恒星是由非固态、液态、气态的第四态等离子体组成的，是能自己发光的球状或类球状 天体。恒星是由炽热气体组成的，能自己发光的球状或类球状天体。恒星是由炽热等离子体组成的，是能自己发光放热的球状或类球状天体。1.2恒星的传统分类1.2.1光谱分类现在普遍认可的恒星分类是光谱分类。依据恒星光谱中的某些特征与谱线和谱带，以及这些谱线和谱带的相对强度，同时也考 虑连续谱的能量分布，将恒星划分为以下大类型。O型一蓝白色恒星紫外连续谱强。有电离氦，中性氦和氢线。二次电离碳、氮、氧线较弱。如猎户座I （中 名伐三）。B型一蓝白色恒星氢线强，中性氦线明显，无电离氦线，但有电离碳、氮、氧和二次电离硅线。如大熊座 n （中名摇光）。a型一白色恒星氢线极强，氦线消失，出现电离镁和电离钙线。如天琴座0 （中名织女一）。F型一黄白色恒星氢线强，但比A型弱。电离钙线大大增强变宽，出现许多金属线。如仙后座3 （中名王 良一）。G型一黄色恒星氢线变弱，金属线增强，电离钙线很强很宽。如太阳、天龙座3 （中名天棓三）。K型一橙色恒星氢线弱，金属线比G型中强得多。如金牛座a （中名毕宿五）。M型一红色恒星氧化钛分子带最突出，金属线仍强，氢线很弱。R和N型一橙到红色恒星光谱同K和M型相似，但增加了很强的碳和氰的分子带。后来把它们合称为碳星，记为 (3。如双鱼座19号星。S型一红色恒星光谱同M型相似，但增加了强的氧化锆分子带，常有氢发射线。如双子座R。1.2.2依据光度与温度的比较图依据恒星在赫罗图的位置，将恒星划分为：白矮星、主序星、巨星、超巨星等。1.2.3依据恒星的稳定性划分为稳定恒星和不稳定恒星。1.2.4依据恒星体积与质量划分为小型恒星、中型恒星、大型恒星、超大型恒星。1.3本文的恒星分类1.3.1依据恒星与其他星球的关系以及运动情况将恒星划分以下类型： .孤星型恒星孤星型恒星在宇宙空间孤立存在，不在星系中，没有与其它星球形成关系。该类型恒星在宇 宙中一般呈直线运动。其形态为球形和非球形。 .主星型恒星这类恒星捕获小质量天体形成绕其旋转的星系，恒星位于中心是主星，其它小质量天体如行 星彗星等绕其旋转是从星。在宇宙中一般呈直线运动。形态为球形和非球形。 .从属型恒星这类恒星绕大质量天体进行转动，没有小质量天体绕其旋转。该类型恒星存在公转和自转， 其运动轨道为圆形、近圆形和椭圆形，其形态为球形或近球形。 .伴星型恒星这类恒星与大质量体星球形成相互绕转，形成伴星关系。伴星间围绕共同质点公转，存在自 转和公转，其形态为球形或近球形。 .混合型恒星这类恒星绕大质量天体进行转动，同时有小质量天体绕其旋转或有伴星。存在公转和自转， 其形态为球形或近球形。如太阳。1.3.2依据恒星成因或起源划分为碎块型恒星、凝聚型恒星、捕获型恒星。1.3.3依据恒星结构划分为简单型恒星即非圈层状结构恒星、复杂型恒星即圈层状结构恒星。1.3.4依据温度划分为低温型恒星、中低温型恒星、中温型恒星、中高温型恒星、高温型恒星。3.3.5依据寿命划分为短命型恒星、长命型恒星。1.4恒星的物质组成1.4.1宇宙中的物质组成恒星的物质肯定是宇宙中存在的物质。在宇宙空间中存在的物质有：各种粒子、气、液、固态等物质。人类不能到达恒星，对其物质组成只能通过间接方法获取，如光谱方法、各种观测等。离人类最近的恒星是太阳，通过光谱检测，而且这些检测或观测只是太阳大气层底层的 光球层，发现太阳光球层存在70多种元素，这些元素在地球上也存在。太阳表面的物质是 以粒子、气态状态存在。太阳表面以下的物质是什么不清楚，只能假设。1.4.2传统理论的恒星物质及宇宙结局传统理论认为恒星是由气态即氢凝聚形成的。问题是：氢是哪里来的？氢核聚变为氦产 生热量，如果氢没有了，恒星就不存在了，宇宙将是一片黑暗和寒冷。1.4.3恒星的物质组成恒星是宇宙中的一种星球，只是它发光发热而和其它星球不同。恒星的物质组成一定是 宇宙中存在的物质，即恒星是由粒子、气态、液态和固态等物质组成。1.5恒星的热量恒星由以下热量来源： 、原始热量。是恒星形成时星球本身所具有的热量。 、反应热量。是恒星形成后各种物质反应所产生的热量。 、捕获热量或叫外来热量。是恒星形成后，恒星吸收宇宙热量和捕获宇宙物质所产生的热量。所有恒星都在向宇宙辐射热量，所有恒星也在吸收宇宙的辐射热量。 、引力热量。恒星形成后，恒星与其它星球形成星系产生绕转运动，在恒星内部和外部形成潮汐作用而产生的热量。1.6星球爆炸通过引力，小的天体发展成大的天体。爆炸、喷发、辐射等，大的天体变为小的天体。宇宙中星球的爆炸主要有两种方式：其一，碰撞爆炸。星球碰撞所发生的爆炸，只是星球本身的物质向四周飞射，物质的温度（除碰撞时产生 的热量外）是星球原来的温度，其爆炸后的物质是碰撞星球原来的物质。主要是以碎块形式 散射宇宙中。其二，核爆炸。星球因引力收缩，组成物质的原子其电子被压入原子核达到一定程度后，将发生星球的 核爆炸。核爆炸能量大，温度高到极高，产生各种粒子。主要是以粒子形式散射宇宙中。1.7恒星起源恒星起源主要有以下三种：其一，星球爆炸所产生的大体积高温物体块就是恒星一碎块型恒星。这种类型的恒星温 度在6000度以下，为不规则形状，可为固态或液态。在发展与演化中，可捕获宇宙物质， 形成圈层状结构恒星。其二，星球核爆炸所产生的高温物体凝聚形成恒星一凝聚型恒星。这种类型的恒星为高 温型恒星，大多是由星球核爆炸后的高温粒子、气化物质等凝聚形成。为球形或近球形，相 比较内外成分均一，为非圈层状结构。其三，星球捕获高温熔融体、高温气态固态物质、高温粒子形成恒星一捕获型恒星。这 种类型的恒星为球形或近球形，圈层状结构，其核为低温的原始星球。其温度以其捕获的物 质不同而不同，形成不同圈层温度不同，如捕获的是高温粒子或气化物质，为高温型恒星; 如捕获的是低温固态和液态物质，为低温型恒星。1.8恒星演化不同类型的恒星其演化不同。1.8.1孤星型恒星演化孤星型恒星在宇宙空间孤立存在，不在星系中，没有与其它星球形成关系。该类型恒星 在宇宙中一般呈直线运动。其形态为球形和非球形。该类型恒星没有与其它星球形成星系， 不存在引力热量。该类型恒星形成后，其表面温度渐渐降低，会形成低温固体外壳，演化为具有圈层装结 构的星球，终结恒星生命，是短命恒星。1.8.2 主星型恒星演化该类型恒星与孤星型恒星相比，捕获小质量星球绕其旋转形成星系。由于绕其旋转的星 球是小质量星球，对恒星产生的潮汐作用小。其演化过程和孤星型恒星基本相同，寿命相对 要长一些。1.8.3从属型恒星演化这类恒星绕大质量天体进行转动，没有小质量天体绕其旋转。该类型恒星存在公转和自 转，其运动轨道为圆形、近圆形和椭圆形，其形态为球形或近球形。在恒星的表层和内部都会产生潮汐作用，形成潮汐能。是长命型恒星。1.8.4伴星型恒星起演化和混合型恒星起演化这两类型恒星和从属型恒星演化基本相同，引力能转化潮汐能，维持恒星生命，是长命 型恒星。2. 星系太阳绕银心公转并自转，地球绕太阳公转并自转。探讨太阳起源与演化需要探讨星系。21星系及分类在宇宙中，由两颗或两颗以上星球所形成的绕转运动组合体叫做星系。星球的绕转形式有两种:一是众多质量小的星球绕质量大的中心星球转动叫做中心式星 系，如太阳系众多行星和彗星等绕太阳转动；二是两颗星球围绕共同质心相互转动叫做伴星 式星系，如地球和月亮组成的地月星系，二者共同围绕地月质心转动。绝大多数星系属于前 者。在宇宙中，有众多的星系，这些星系大小不一，形态各异，有独立星系，有星系之中的 星系，有直线运动的星系，有曲线运动并绕中心体转动的星系，有年轻星系和年老星系。为了研究星系的成因，需要对宇宙中的星系进行分类。2.1.1哈勃星系分类美国天文学家哈勃对宇宙中的星系按其形态或叫结构类型划分为三大类:（1）、椭圆星系图2-1椭圆星系照片椭圆星系是从圆球星系发展演化而成的，图2-1是该类型星系由圆球状星系发展成为椭 圆星系的一组照片。（2）、旋涡星系旋涡星系在宇宙中也有多种形态，而且也有一个发展演化的过程。一开始从不规则的形 态向规则形态逐步发展演化。图2-2是大熊座里一个开放型的旋涡星系照片，图2-3是一个 中间通过星云相连接的有伴星的旋涡星系照片。图2-2漩涡星系照片图2-3有伴星星系照片图2-4棒状旋转星系照片（3）、不规则星系图2-4是一个棒状旋涡星系照片，不规则星系也能逐渐发展演化为规则星系。2.1.2.本文的星系分类（1）、按照星系之间是否有隶属关系将宇宙中的星系划分为独立星系和从属星系。在宇宙空间中独立运行，它没有环绕中心 体旋转，这样的星系叫做独立星系，如银河系。而环绕中心体运行的星系如太阳系绕银心运 转，地月星系绕太阳运转，这样的星系叫做从属星系。（2）、按照中心星是否旋转划分为核旋转星系和核不旋转星系。在宇宙中独立星系它的核有的旋转有的不旋转。而 从属星系它的核都是旋转的。（3）、按照星系运行的轨迹划分为直线运动星系和曲线运动星系。在宇宙空间中，那些独立星系在主星带领下按照 主星形成时的射线方向在宇宙空间内进行直线运行。有的星系如从属星系则是绕着主星进行 曲线运行。（4）、按照星系所在的空间位置划分为系内星系和宇宙星系。凡是在星系内运动的星系叫做系内星系，如太阳系；凡是 在星系外宇宙空间里独立运动的星系叫做宇宙星系，如银河系。（5）、按照星系形成的年龄划分为年老星系和年轻星系。凡是那些在宇宙空间中或在星系内部形成时间比较长年龄 大的星系叫做年老星系，年老的星系大都已演化成为比较规则的星系；在宇宙空间或在星系 内部有的星系刚刚形成或形成不久，这样的星系叫做年轻的星系，年轻的星系大都呈不规则 状态。（6）、按照星系中星球的关系划分为中心式星系和伴星式星系。由众小质量星球绕大质量星球运动所组成的星系叫做 中心式星系，如太阳系、银河系等，大质量星球叫做主星或中心星；由两颗星球互绕二者中 心质点运动所组成的星系叫做伴星式星系，如地球和月亮所组成的地月星系。（7）、按照星系与人类的关系分为自然星系和人造星系。自然星系是自然形成的，人造星系是人类发射天体而形成的 绕转运动天体组合。人造星系可分为从星型人造星系和主从星型人造星系，发射的绕月卫星 所形成的月卫星系，属于从星型人造星系；绕飞船转小卫星而形成的星系，属于主从星型人 造星系。2.2.太阳系特征太阳系是由行星、彗星等天体绕中心星球太阳所组成的绕转运动组合体。在太阳系中有系中系，如行星和卫星所组成的行星系，卫星和绕其转动的子卫星所组成 的卫星系，等等。太阳系是一个年老的、规则的、中心式的椭圆星系。2.2.1星球轨道形状特征绕太阳公转的星球轨道形状为：近圆形、椭圆形、抛物线形和双曲线形。在太阳系中， 水星、金星、地球、火星等，它们的绕太阳公转轨道形状为近圆形，而外围的其它行星公转 轨道为椭圆形。太阳系的彗星公转轨道为椭圆形、抛物线形和双曲线形，图2-5是太阳系模 式图，图2-6是彗星轨道图。图1-5太阳系模式图图2-6彗星轨道图2.2.2星球公转方向特征绕太阳公转的星球，九颗行星都为逆时针方向公转，而有些彗星如哈雷彗星为顺时针方 向绕太阳公转。2.2.3星球自转方向特征太阳系的金星自转方向为顺时针，它的自转与它的公转方向相反。而其它八颗行星都为 逆时针方向自转并同公转方向相同。2.2.4星球分布特征太阳系的九颗行星公转轨道面都在太阳赤阳面两侧附近，而彗星的公转轨道面从太阳两 极到太阳赤道各纬度都有分布。图2-7是彗星轨道倾角即在太阳周围不同纬度的分布图。图2-7彗星在太阳周围分布图2.2.5星球运动姿势特征地球是倾斜在轨道上自转，天王星是躺着在轨道上自转，其它几颗星球为直立或倾斜在 轨道上自转。2.2.6太阳系内星系特征由彗星和行星绕太阳旋转所形成的太阳系的上述五个特征，对于由卫星绕行星旋转所形 成的行星系来说基本相同。23.模拟试验一个太阳系成因理论或叫假说不仅能解释太阳系的特征，而且也能解释行星系和其它星 系的特征。为了研究太阳系的成因和解释太阳系的特征，用一块磁铁和一个小铁球，做以下试验:2.3.1 试验一一小铁球用线吊起来挂在空中不动，将用线吊着的磁铁块和小铁球在一个水平面上，磁铁 块在小铁球的西面，由北向南运动，如图2-8。图2-8磁铁快从铁球西侧运动示意图试验结果如下（见图2-9）：当两者相距适当的运动距离，如果磁铁块运动速度慢，在靠近小铁球时，小铁球就被磁 铁块吸了去（图2-9A）；当磁铁块以适当的速度运行时，小铁球就会沿着一个近圆形轨迹绕磁 铁块转动（图2-9B）；当磁铁块以较快的速度从小铁球一侧通过时，小铁球就是一个抛物线弧 形或双曲线弧形从磁铁块一侧运动过去（图2-9C）。同时小铁球也产生如图E方向的自传。2.3.2试验二如同试验一，不同的是：让磁铁块在小铁球的东侧由南向北运动，如图2-10。图2-10磁铁快从铁球东侧运动示意图试验结果如下：公转和自传方向就完全反向了。2.3.3试验三如同试验一，不同的是，让小铁球沿F方向自传，然后磁铁块在小铁球西侧由北向南 运动，如图2-11。图2-11试验三模拟试验结果示意图试验结果如下：小铁球仍然沿F方向转动，只是自传速度变慢了。2.3.4试验四如同试验一，不同的是：磁铁块和小铁球大小近似时，试验结果是：二者互相绕转，如 图 2-12。图2-12试验四模拟试验结果示意图将以上的试验反过来：让小铁球运动，其结果是一样的。2.3.5人造地球卫星的轨道图2-13是发射人造地球卫星可能出现的几种轨道形状。人造卫星轨道形状完全取 决于末级火箭的速度。如末级火箭的末速度小，卫星的轨道形状为图2-13的A形，卫星 将回落到地球上。如果末级火箭的末速度正好，其卫星轨道形状为图2-13的B形，为 绕地球的圆形轨道。如果末级火箭末速度大其卫星轨道形状为图2-13的C形，成为椭圆 形。如果末级火箭的末速度等于地球的逃逸速度时，卫星的轨道形状为图2-6的D形，呈抛 物线形。如果末级火箭末速度大于地球的逃逸速度，卫星的运动轨道就成为双曲线形。人造 地球卫星在地球上空的高度和运动方向也由末级火箭的末级高度和末级方向所决定。图2-13卫星运动的轨道2.3.6嫦娥二号的轨道图2-14是嫦娥二号奔月轨道示意图。虽然嫦娥二号是人造天体，但它和月亮形成了月 卫星系。2.4太阳系起源太阳从宇宙中捕获行星、彗星产生绕转运动组合体，形成太阳系。2.4.1绕太阳公转轨道形状的成因太阳系成员的轨道形状由进入太阳系时的相对速度和相对距离等因素决定。太阳所捕获 的行星或彗星其运动速度小了，就“掉”进太阳了；速度正好，其轨道形状为近圆形；其速 度大一点，轨道形状为椭圆形；如果速度再大一点，其轨道形状就成为抛物线形或双曲线形。2.4.2太阳各纬度都有星球分布的成因独立在宇宙中运行的天体，它可以从各个方向和各种角度飞近太阳的身边，这些天体能 够从太阳两极处和各纬度及赤道被太阳捕获而成为太阳系的成员。因此在太阳赤道面附近和 极处及各纬度都有星球分布。2.4.3行星集中在太阳赤道附近的成因太阳是一个巨大的引力球，这个引力球是绕轴自转的，自转就会产生离心力。离心力在 球的极处最小，在近赤道处离心力大。所以太阳系年龄老的行星在太阳自转离心力场的作用 下集中到太阳赤道面附近。地质力学创始人李四光做了球体离心试验，试验如下：图2-15是地质力学的模拟实验：在直径20厘米的泡沫塑料球体上，涂16层聚醋酸乙 烯乳液，构成厚约3毫米的薄膜，经电动机旋转加力（500转/分），在近球体赤道附近，于 试料上形成一系列近东西向的褶曲。地质力学所作的上述模拟试验完全证明，所有旋转球体 都会产生自两极向赤道方向的离心力，其表面物质也将在离心力作用下产生变化。图2-15地质力学的模拟试验2.4.4星球直立、倾斜和躺在轨道运行的成因在太阳系中，在轨道上直立自转的行星，它们就是在太阳赤道面被太阳捕获的。倾斜在 轨道上自转的行星，是在太阳相应的纬度处被太阳捕获的，后来在太阳离心力场的作用下运 行到了现在的位置。横躺在轨道上自转的天王星，是在太阳极处被太阳捕获的，以后在太阳 引力场的离心力作用下来到了太阳赤道面附近。2.4.5星球公转反向（如哈雷彗星）的成因同向公轨的太阳系天体，它们是在同一侧被太阳捕获的。公转反向运行的天体，是在太 阳的另一侧被太阳捕获的。2.4.6星球自转反向的成因自转反向的金星，说明它在被太阳捕获之前就已是顺时针方向自转着的。当它被太阳捕 获时，所产生的潮汐扭动力小于原来已有的自转力。所以金星仍然保存原来的自转方向，只 不过是自转速度已变的特别慢，自转周期特长。2.4.7行星系的成因行星周围的卫星形成过程同太阳系。而且在卫星的周围可能存在子卫星和孙卫星，小行 星和彗星的周围都可以有卫星，都可以形成绕转运动组合体即星系，它们的成因和太阳系的 成因一样。在宇宙中，所有星系的成因是相同的。25太阳系成因假说简介将一些有代表性的太阳系成因理论或假说简介如下。2.5.1布封学说法国动物学家布封在1745年提出：曾经有一个大彗星碰到了太阳，使太阳转动起来。 碰出来的一些物质形成了行星和次一级的卫星，并使之绕中心天体转动起来。这个学说叫做 彗星碰撞学说。2.5.2张伯伦学说美国地质学家张伯伦在1900年提出：曾经有一个恒星走到离太阳很近的地方，由于潮 汐力的作用，在太阳两面形成巨大的潮，就象我们现在所见到的日珥。在这两个巨大的潮中 有气体、液体和固体。固体聚集成块叫做星子，由这些星子发展成为行星等绕太阳转动的天 体。这个学说也叫做星子学说。2.5.3谢伊学说美国天文学家谢伊于1910年提出：有两个星云相碰，在碰撞后的星云中形成了太阳， 其它物质形成行星。也叫星云碰撞学说。2.5.4阿亨尼学说瑞典化学家阿亨尼于1908年提出：有两个恒星沿着一个角度侧面相撞，使这两个恒星 变为一个恒星，由于侧向相撞所以产生了转动。相撞后所飞出的物质形成行星等天体。这个 学说也叫侧撞恒星合拼学说。2.5.5毕克顿学说西新兰科学家毕克顿于1881年提出：一个恒星接近太阳时，潮汐作用，使太阳和另颗 恒星都发生变形，在两者中间分出呈卵形的物体，这些物体成为绕太阳转动的行星。用该学 者自己的形象说法，两个相接近的恒星潮汐力所拉出的物体就象宇宙中的火花。有人将该学 说称为宇宙火花学说。2.5.6罗素学说美国天文学家罗素于1935年提出：太阳曾经是一对双星，后来有一颗恒星走近将其中 一颗子星拉走，被拉走时留下了一长条物质，这些物质后来形成了行星。这个学说也叫双星 学说。2.5.7魏扎克学说德国天文学家魏扎克于1944年提出：太阳形成后被一个气体尘埃云包围着，这个云由 于旋转而变扁，形成了星云盘，后来星云盘形成行星。这个学说可以叫做太阳进入星云学说。2.5.8 费森柯夫学说前苏联天文学家费森柯夫于1919年提出：形成行星的物质全部是从太阳上抛射出来的， 由于原来的太阳质量大、含氢量高，自转速度快而且不稳定，因此抛射出形成行星的物质。 这个学说叫做太阳自身抛射学说。2.5.9 伯克兰学说挪威科学家伯克兰于1912年指出：电磁力在太阳系形成过程中起到重要作用。太阳从 一开始就有磁场，太阳抛射出的离子，沿着磁力线在螺旋轨道上向外运动，停留在一些圆上， 圆的半径决定了电子电荷和离子质量的比率，这样就形成了一系列的球，不同的球由不同的 离子组成。这个球的物质后来集聚形成一个行星。这个学说叫做离子集聚学说。2.5.10麦克雷学说英国天文学家麦克雷于1960年提出：形成太阳系的大星云首先破裂为许多小星云，这 些小星云具有随机的运动和转动速度及方向。小星云常常相互碰撞，绝大部分结合起来形成 了太阳，另外一部分小星云形成了行星。这个学说可以叫做原云先碎后聚学说。2.5.11瓦尔科维奇学说罗马尼亚物理学家瓦尔科维奇于1964年提出：太阳系内的类地行星是同太阳星云外围 部分或由太阳抛射出的物质形成的，而类木行星是太阳在星际空间运行时，从遇到的星际云 中所俘获的物质形成的。这个学说叫做异源分步形成学说。2.5.12布郎学说美国物理学家布郎于1971年提出:在过去有一个质量是太阳50-100倍大的超新星爆发时， 抛射物中的一个碎块形成了今天的太阳系。该学说叫做超新星爆发碎块成因学说。2.5.13米特拉学说印度天文学家米特拉于1975年提出：太阳系是以星团方式集体产生的。在宇宙中有一 个很大的星际云由于自吸引出现湍流，进而形成一个星团，这个星团逐渐互相散开，原太阳 是其中一个初始角动量几乎为零的成员星。以后，原太阳在绕银心转动的过程中，不断吸积 那些与其自己轨道相似的颗粒，逐渐形成一个围绕太阳的球形包层，进而演化为星云盘，并 且由于它的角动量传给了原太阳而使太阳自转起来。这个学说可以叫做星团散开形成太阳学 说。2.5.14 康德和拉普拉斯学说康德是德国哲学家，生于1724年，死于1804年。拉普拉斯是法国数学家和物理力学家。 生于1749年，死于1827年。这两位太阳系星云学说创始人在互相不知道的情况下，分别发 表了内容大体相同的太阳系起源学说即星云学说。太阳系起源星云学说为大多数天文学家认可。从十八世纪到现在虽然已经过去了二百多 年，在这期间有许多科学家提出过有关太阳系起源的星云学说，尽管这些学说在某些方面和 某些形成机制上都有自己的见解，但总的宗旨没有离开康德一一拉普拉斯星云学说。太阳系起源星云学说宗旨就是一句话：太阳系是从一个星云中形成的。在这个星云中有 气体、有尘埃、有冰块、有大大小小的固体物质。在万有引力作用下物质相互吸引，星云体 积在缩小。在这个星云的中心形成了太阳。由于星云原始存在转动，在体积缩小时，因为角 动量守恒，星云转动加快，变成扁球状。扁平面上的星云继续收缩形成了现在的共面同方向 转动的行星。26传统太阳系起源学说分类有关太阳系起源的学说高达几十家，按照太阳周围星球的物质来源可以将这些学说划分 为三个学派：分出说、俘获说、共同形成说。（1）、分出说也叫灾变说。在这一学派中，有的认为是另外一颗恒星碰到太阳，碰出了物质，这些碰出 的物质形成了行星。有的认为：太阳曾经出现过巨大规模的变动，例如太阳的自转快度变快，由一个恒星分 裂为两个恒星，后来因为某种原因，其中一个离开了，离开时所留下的物质形成行星。有的认为：太阳原来是一对双星，其中一颗子星被另外靠近的一颗大星拉走了或俘获了。在 子星被拉走或俘获时所留下来的物质形成了太阳系现在的行星。也有的认为：太阳的伴星爆发成超新星，留下的物质形成了行星。另外还有的观点认为 是太阳自身抛射出来的物质形成了行星。（2）、捕获说这一学派的共同看法认为是太阳先形成的。太阳形成后捕获了周围的或宇宙空间里的其 它星际物质，而由这些物质形成了行星。（3）、共同形成说形形色色的各类星云说都是属于这一学派。这一学派认为:太阳系是由一个星云形成的。 尽管各学者对太阳系内的星球形成和自转及公转有各自的见解，但他们都共同认为太阳系是 由一个原始星云逐渐演化而形成的，或者说形成行星的物质来源于太阳或与太阳有关系的其 它星球。2.7本文观点与传统捕获说的区别传统捕获说，认为是太阳捕获宇宙物质，这些物质在太阳系内形成行星、彗星等天体， 太阳形成在前，行星、彗星等天体形成在后。本文观点，太阳直接在宇宙中捕获行星、彗星形成绕转运动组合体即形成太阳系，有的 行星形成时间可能在太阳之前，其年龄可能大于太阳。3. 地球起源与演化地球是太阳系的一颗行星，人类对地球了解和研究的最多。为了研究太阳起源与演化，先对地球的起源与演化进行探讨。为了研究地球的起源与演化，先对固体地球结构进行重新划分。3.1地球曾经是恒星依据恒星定义及分类，地球在45亿年前是一颗捕获成因类型的恒星。地核捕获熔融物 质，形成巨厚的熔融层，成为发光发热的星球，即形成恒星。温度降低，在地球表面形成固 体原始外壳，成为不向外发光发热星球，结束恒星时期。在地壳上，检测其岩石年龄为36亿年，推测为45亿年，证明地壳形成的时间到现在已有45亿年了。3.2地球的圈层状结构依据固体地球内部物质状态和地震波特征，对固体地球进行一级分层和二级分层，见表 3-1和图3-1示意图。在固体地球的外层是水圈和大气圈。在地球的内部2900-4700公里， 厚1800公里为熔融物质，称之为液态层（传统分层的外地核）。表3-1固体地球结构表地球圈层名称一级分层外球二级传统分层分层深度（公里）地 震纵波速度（公里/秒）地 震横波速度（公里/秒）密度（克/立方厘 米）外 过 渡 层外过渡层（上）地壳上地幔033339805.67.03.44.28.110.14.45.4外过渡层（下）下地幔980290012.813.56.97.22.62.9固态物质3.23.6部 分熔融物质5.15.6液态一固态物质液态层12.3液态一固态物质12.5固态物质固体地球结构（一缀分球、二缀分房、传统分层）示意图液态层 外地核290047008.08.2不能通过 10.0 液态物质11.4内过过度层470051009.510.3度层地核内地核5100637110.911.2图3-1地球结构示意图3.3地球的火山活动下图3-2、3-3、3-4、3-5、是各地的一些火山爆发照片，证明地球内存在高温岩浆。图3-2印尼火山爆发照片图3-4冰岛火山爆发照片图3-3日本火山爆发照片图3-5菲律宾火山爆发照片3.4地球起源通过固体地球结构和火山喷发现象，地球的液态层是高温熔融物质。原始地核捕获宇宙高温熔融等物质，形成巨厚的熔融层，地球成为一颗捕获型的恒星。 地球表面温度降低，形成原始的地球外壳。恒星生命终结。熔融物质与地核间形成内过渡层，与外壳间形成外过渡层（传统分层的地幔）。外过渡 层的结晶分异作用形成外过渡层上和外过渡层下（传统分层的上下地幔）。熔融物质凝固时产生水和大气，以及捕获的水和大气形成地球的水圈和大气圈。在5.48亿年前，地球被太阳捕获，成为绕太阳旋转的行星。3.5地球演化在地球演化过程中，发生一些天文与地质事件，将事件的时间段叫做地质时期。在各地质时期，在与地球相关的宇宙空间及太阳系和地球所发生的大事件，在地球自身、 地壳运动、地层、岩石、构造、古生物、古地磁、古冰川、古气候等多方面都留下了记录。在不同的地质时期，地质作用不同，特征不同。将地球历史划分为：地球形成时期、地壳形成时期、进入太阳系前时期、进入太阳系时 期、地月系形成时期、新生时期，见表3-2。这一时期是由地核俘获宇宙高温熔融物质和少量塑性物质、固态物质、气体和液体开始 的，到地表熔融物质凝固形成地球最原始的外壳的一段地质时间。在距今46亿（？）年前，在太阳系外的宇宙空间，由铁镍物质组成的地核俘获宇宙高温熔 融物质和少量塑性物质、固态物质、气体和液体，在地核外形成高温熔融物质巨厚层。地核与高温熔融物质间形成内过渡层。表3-2地质时期与特征表地质时期特征代（界）宙 （宇）同位素 年龄Ma进 入 太 阳系 时 期地月系形成时期新生时期这一时期是一颗彗星撞击地球而开始的。这颗彗星在太阳系裂解，形成绕太阳的小行星带。彗星的组成物即有岩石又有冰和大气。在冰里存 在着各种生物。在这一地质时期，地球增加了水、大气和新的生 物物种。原有的生物发生变异或进化。新生代（界）显生宙（宇）今65这一时期是月球被地球俘获形成地月系而开始的。月球绕地球转动，使地球的引力场、磁场发生了变 化。在月球引力所形成的晃动作用下，地球的外球发生 了旋转，形成地极和磁极的移动。在生物界，动物和植物都发生了变异，形成高大的 树木和大型的动物。中生代（界）65250这一时期是地球进入太阳系成为行星而开始的。在这一地质时期，地球有了太阳的光照，形成了绕 太阳的公转和自转，有了昼夜的变化。在地球的内部，地核或内球偏向太阳引力的反方 向，不在地球中心。在地壳，由于地球自转形成由两极向赤道的离心 力；在太阳引力作用下，由于地球自西向东转动，地壳 形成自东向西的运动。形成高山、高原，形成沟谷洼地 和平原。在生物界，开始爆发式出现即开始复活。随着太阳系的演化，地球由进入太阳系时的轨道面 即轨道面与太阳赤道面夹角大约23° 26'，演化到现在 的地球轨道面与太阳赤道面近平行，地轴由垂直轨道面 变为倾斜在轨道上运行，形成一年的四季变化。在岩石建诰上出现大量的石灰岩。古生代（界）250543进入太阳系 前时期这一时期是地壳巳经形成到地球进入太阳系前的 一段地质时间。这是一段没有阳光的地质时期。在这一段的前期，地壳的风化、剥蚀、搬运和沉积 作用强，高山被剥低，在沟谷和坑洼地中沉积了巨厚的 原始沉积。在这一段的后期，地壳活动变弱，地表温度渐渐降 低，到了冰点以下，形成全球性的冰川。在生物界，降落在地球上的原核生物开始复活和繁 殖。由于没有阳光，其他降落到地球上的植物和动物处 于休眠状态。原核生物开始繁殖。元古宙（宇）5433800地壳形成 时期这一时期是由地表熔融物质凝固开始到有沉积岩 形成的一段地质时间。随着温度降低，熔融物质凝固过程中产生的水流动 汇聚到张裂沟谷和大坑洼地中，产生的气留在地球表 面，形成大气圈。地核俘获宇宙物质的不均，地表各处温度高低不均 产生大气流动。在这一地质时期，有了水和大气，产生了风化、剥 蚀和搬运作用，开始形成沉积岩。太古宙（宇）38004600地球形成 时期这一时期是由地核俘获高温熔融物质开始到地表 熔融物质凝固形成地球原始外壳的一段地质时间。在距今46亿（？）年前，由铁镍物质组成的地核 俘获了高温熔融物质形成巨厚熔融层。熔融层与地核接 触部位温度降低，形成内过渡层；与外壳接触部位形成 外过渡层；熔融层形成液态层。在这一地质时期，形成了圈层状结构的地球。熔融物质凝固形成收缩，在地表形成张裂沟谷高 山。宇宙天体撞击，在地表形成大坑洼地。始古宙（宇）4600