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[自然科学] 银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成

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online_member 发表于 2012-4-28 23:26:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
  银河系的形成
银河系是太阳系和地球所在的巨大恒星系统,包括大约一千亿颗恒星和大量星云、星际气体和星际尘埃。银河系的直径大约为十万光年,中心厚度大约12000光年,太阳系距离银河系中心大约27000光年。是一个中心呈棒状结构的螺旋星系。至少有四条旋臂从银河系中心延伸出来,最新研究表明,其中两条旋臂内恒星明显尚未发育完成。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成920 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

银河系全景示意图。图中箭头所指为太阳系位置。作者:Jeff
由于未发现更大的引力源,银河系可能不存在公转运动。只存在形成之初由于磁力相斥而引起的相对运动。简单说,银河系是四处游荡,横冲乱撞的,不象太阳和地球有规律的公转。
越靠近银河中心恒星越密集。观测表明,银河系中心有巨大质量和紧密结构。
观测还发现,有大约一千万个太阳质量的物质向太阳系方向运动,在银心的另一则有大体相同质量的物质远离银心而去。
在银河系中心的人马座A处,有一强射电源,发出强烈的同步加速辐射。银河系中心区域不大于木星绕太阳轨道。
太阳系大约2.25至2.5亿年,绕银心一圈,可称为银河年。以太阳年龄计算,太阳已绕银心20至25次。
银河系有两大伴星系,大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。这两个伴星系,只有在地球南半球才能看到。
中国古代文化视银河为天河。李白“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”的诗句被广泛传颂。牛郎织女的故事更是家喻户晓,每年农历七月初七,传说中的牛郎织女在银河鹊桥上相会,被视为中国的情人节。
在希腊神话里,银河是天后赫拉溅洒在空中的奶汁。传说赫拉的奶汁象唐僧肉一样,吃了会使人长生不老,赫拉的丈夫宙斯想让自己的私生女吸她奶汁而长生不老,被赫拉发现后推开,奶汁洒向空中形成银河。
银河系形成之初,重元素和放射性元素极少,铁元素和轻元素相对较多。在氦元素阶段,由放射性元素衰变产生的热量很少,内核温度升高很慢,氦元素液体迟迟不能气化,最后形成内核时,铁元素和轻元素占的比例很高,内核质量已经很大。
同样,在氢元素阶段和升温阶段,银河内核温度升高很慢,形成时间很长。银河内核温度升高到1000万度时,银河质量和体积都变得很大,两极的气眼孔径变小,银河外壳变得很厚,外围大气层也很厚。银河形成时,周围恒星相距十分遥远,银河无法从外界得到光和热,表面是氢海洋。氢海洋的巨大压力和厚重的大气层成为保护外壳不被冲破的重要屏障。
氢热核聚变开始后,银河内部由于厚厚的保温外壳和巨大的外层压力,内核快速升温到1亿度。银河内核开始氦聚变成碳的核聚变反应。反应生成的碳在两极气眼吸入的循环气流的推动下,流向外壳,冷却成为固体,外壳物质得到补充,外壳变薄的速度变慢,甚至停止。
银河内部温度继续升高,当温度升高到几十亿度时,银河内部变成一个元素加工厂,氢元素聚变成外壳所需的碳、氧、硅、镁、铁等轻元素,铁元素又聚变成放射性元素和重元素。同时,外壳又在核聚变反应产生的中子撞击下发生吸能核裂变,吸收靠近外壳的热量,保护外壳不被溶化。这时的银河如被观测到,就是一个活跃星系或者黑洞。
当银河内部温度和压力达到一定程度时,银河赤道外壳某一薄弱部分就会被冲破。
银河系在形成过程中,外壳至少三次被冲破。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成224 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

天体多次喷发图。图中天体周围盘状分布的气体物质明显有多个层次,是多次喷发的结果。离观察者近的物质温度高,是后来喷发的物质,离观察者远的物质温度低,是较早喷发的物质。反映天体喷发越来越猛烈。哈勃太空望远镜图片
银河外壳第一次被冲破时,是单向冲破。银河就像装了一个巨大的火箭发动机,在宇宙中飞行,喷射出的物质带形成大小麦哲伦星系。天文观测发现大小麦哲伦星系与银河系中心有物质带相连。内部高温高压气体喷发完后,喷射口封闭,银河内部又开始升温。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成246 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

天体单向喷发图。哈勃望远镜图片
当银河内部温度和压力达到一定程度时,银河外壳第二次被冲破,这次是双向冲破,形成银河系两条旋臂。内部高温高压气体喷射完后,喷射口封闭,银河内部又开始升温,
当银河内部温度和压力又达到一定程度时,银河外壳发生第三次冲破,也是双向冲破,形成银河系另两条旋臂。在第三次喷射过程进行中,银河外壳整体崩溃,形成一个棒状物质分布带。除了三次有明显遗迹的喷发外,银河系还可能发生了多次喷发,甚至有可能从两极喷发。
银河主要由铁构成的内核在失去周围大部分气体和大部分外壳后,成为类星体,并逐渐演化成今天观测到的银河系中心黑洞。
在银河旋臂和棒状物质分布带中,放射性元素和重元素比例很高,形成上千亿颗类似太阳的恒星,这就是我们今天看到的银河系。
第三节  活跃星系  类星体  黑洞
在对宇宙的长期观察中,天文学家还发现了很多与普通恒星不同的天体。至今为此,这些天体的定义是不明确的,特征是混杂的。这些天体归纳起来主要有活跃星系、类星体、黑洞三类。现在一般认为,这三类天体都可能与神密的黑洞有关。实际上,这三种天体是星系形成过程中的不同阶段而已,并无神奇之处。
活跃星系的特征是:有很密集的质量,在通常一颗恒星的空间存在数以千计的恒星;一部分活跃星系完全不发可见光;活跃星系周围有大量的等离子体向外运动;有的活跃星系形成向翅膀一样的瓣片。有的活跃星系则有很明亮的核心,发出强烈的各种射线。总的来说,活跃星系发出的不可见射线比可见射线多。
活跃星系是超大质量天体外壳被冲破后,内部气体扩散出来,但新的恒星尚未在其中完全形成时的状态。不发光是因为新的恒星尚未形成。有的活跃星系有明亮的中心,是超大质量天体中心温度还没有降下来。超大质量天体内部温度高达几十亿度,发射高强度的各种射线。活跃星系周围的瓣状,是形成螺旋形星系时两端喷射的各种物质。
类星体的特征是:是宇宙中能量最高的已知天体,质量比活跃星系还要密集。体积很小。从可见光来看,象普通恒星,亮度与普通恒星相差不大,因此,称为类星体。其发出的光亮度在不断变化,在地球上观察,每周都不同,甚至每一天都不同。辐射功率很大。周围存在背景星系。引力很大。
类星体是超大质量天体解体形成螺旋星系后的残骸。主要是超大质量天体残存的铁内核、部分外壳以及氢氦气体。可以看成一个铁内核很大的普通恒星,所以其光度跟普通恒星一样。光度的变化是超大质量天体喷射口旋转时的变化。因为是在形成星系的早期,残骸仍有很高的温度,辐射出很强的射线。周围的背景星系,是超大质量天体喷出的物质正在形成恒星群。引力很大是铁内核发出的磁力,不是万有引力。质量很大是把磁力误认为引力的假象。实际上,类星体的质量和能量都小于活跃星系。类星体其实就是大的脉冲星。类星体最终将演化成完全的黑洞。
黑洞的特征是混杂的。主要是把外壳没有被冲破时的天体和天体演化到最后剩下的铁内核残骸都看成黑洞。两者是有很大区别的。
现在一般认为黑洞的特征是:完全不发光;有巨大的引力;吸引其它星体下落时形成吸积气盘,其它物质呈盘旋状下落,不是直线下落;能撕裂其它天体;有的黑洞还有强烈的物质流喷出;发出X射线;往外发射质子;黑洞体积大小不一。
黑洞是天体喷发后残存的铁内核。由类星体演化而来,也可以在超大质量天体外壳解体过程直接形成。主要由铁元素构成。在宇宙射线高能粒子撞击下发生核裂变,吸收热量,温度下降到接近绝对零度,完全不对外发光发热。
黑洞巨大的引力是磁力,不是万有引力。吸引其它天体时,主要是吸引其它天体的铁内核,其它天体旋转下落时,由于磁极的相吸和排斥作用,形成旋转下落的吸积气盘现象。撕裂其它恒星是由于黑洞只对其它恒星内部的铁内核发出强磁吸引力,其它恒星因受力不均而被撕裂。黑洞强烈的物质流喷出,是因磁性的相吸作用,强烈吸引过来的含铁天体,在临近时,由于黑洞和被吸引过来的含铁天体的自转,磁极反转,强烈的吸引力突然变成强烈的排斥力,物质加速喷出。实际上,黑洞喷出物质流的形状与磁力线的形态极其类似。
黑洞铁内核发生吸能核裂变生成的钛等元素,能发生类似原子弹爆炸的吸能链式核裂变,吸收大量的热量,同时大量中子射出。中子衰变后形成质子被观测到。铁内核和导体外壳旋转速度不一致,形成磁力线切割,黑洞就象一个发电机。
实际上,任何天体都有铁内核,铁内核冷却到接近绝对零度时,都不发光和发热,所以有大小不一的各种黑洞。而磁铁内核强大的磁力使黑洞看起来质量很大。
黑洞吸引天体盘旋下落的吸积气盘现象、撕裂其它天体现象和强烈的物质流喷出,是黑洞就是大磁铁球的证据。万有引力不可能产生如此现象。在近距离内,磁力要比万有引力大得多。这也是黑洞超大质量谬误的由来。
神奇的黑洞一点都不神奇,一个冷冰冰的大磁铁球而已。把外壳未被冲破的天体看成黑洞,纯属误会。
黑洞的结局也是消无声息的。黑洞几乎全部由铁、氦、轻元素构成,这些元素发生核裂变时吸收热量。在宇宙射线高能粒子撞击下发生吸能核裂变和自身吸能核裂变作用下,不断降温,温度无限接近绝对零度,形成玻色—爱因斯坦凝聚。在自转离心力的作用下解体,形成单个原子分散到宇宙空间去,成为新恒星的原料。
第四章  恒星与太阳
第一节  恒星概述
在超大天体解体后形成的物质分布带中,新的恒星开始诞生。
通常讲的恒星是指有较大质量,向外发热发光的天体。太阳是典型的恒星。恒星布满地球四周的天空,白天由于太阳光的照耀,肉眼无法看到其它恒星,但白天天空的恒星和晚上看到的星星是一样多的。
恒星的基本结构与超大质量天体、行星基本上是一样的。经过氦元素阶段,氢元素阶段,升温阶段和核聚变反应阶段后,进入运行演化过程,由于各结构层的比例不一样,导致超大质量天体和行星不对外发热发光。
恒星形成于超大质量天体解体后的物质分布带中。超大质量天体内部部温度很高,生成大量的放射性元素和重元素,轻元素相对较少。早期恒星形成后,中间放热层很厚,外壳和大气层较薄,内部升温很快,外壳溶化变薄的速度也很快,恒星外壳在内部温度未达到氦聚变成碳前,就被冲破。恒星外壳物质无法得到补充。
恒星外壳被突破是内部高温压力和恒星内部原子弹爆炸共同作用的结果。原子弹爆炸是指恒星内部重元素聚集层的放射性元素和重元素,在恒星呼吸作用下,涌向外壳,变冷固化,达到核裂变临界体积,发生的链式核裂变反应。反应通常发生在固体外壳与液体岩浆层交界处,在地球上表现为地震。
恒星对外发热发光是一种突变现象,突破恒星外壳的爆炸喷发是恒星对外发光发热的必经过程。这种现象在天文观测中表现为,恒星突然发亮,或者快速由暗变亮。
恒星外壳溶化是一个过程。这个过程相对恒星演化而言是短暂的,但对于地球上人类观察者而言,则是漫长的。我们看到的恒星产生以及恒星由暗变亮就是恒星外壳的溶化过程。很多恒星要经历多次爆炸喷发,才能溶化外壳。
超新星爆炸,新恒星的产生,恒星的由暗变亮,是恒星爆炸喷发突破外壳,突然发热发光的证据。恒星的突然发热发光表明恒星有一个很长时间的能量积累过程,这种能量积累只能在外壳保护下完成。
地球上观测到的超新星爆炸是恒星喷发突破外壳的一次尝试,是恒星对外发光发热的前奏。有的爆炸喷发会将恒星整个摧毁,只剩下铁内核,形成小型黑洞。是恒星的非正常死亡。
天文望远镜看到的新恒星的产生,就是恒星外壳被溶化掉,突然对外发光发热。
人类在距今2100年左右曾记录天狼星是红色的,现代观察发现天狼星是白色或者蓝白色的,总之绝对不是红色的。这意味着天狼星表层温度急剧升高。这实际上是天狼星外壳被溶化或喷出,表层的轻元素核裂变产生的吸热核反应减少的结果。
同样,北极星的亮度也是不稳定的。两千年前的希腊学者记载的北极星平均亮度要比现在暗三倍。这也是由于北极星爆炸引起外壳溶化或喷出,表层的轻元素裂变产生的吸热核反应减少的原因。
恒星爆炸喷发的结果多种多样。有一次性爆炸把恒星整个摧毁;有把恒星炸成两半,形成双恒星;有多次爆炸形成多恒星;有多次小型爆炸形成多个行星。
恒星爆炸不是发生在恒星中心,一般发生在固体外壳和液体岩浆层交界处。一般不会摧毁整个恒星。爆炸是把恒星外壳炸开一个口子,恒星内部气体外泄,外泄的气体重新形成新的天体。
恒星爆炸喷发一般一次比一次猛烈。这是因为恒星外壳越来越厚越来越密实,能够承受的压力和温度越来越高,恒星爆炸喷发时的温度和压力越来越高的缘故。爆炸喷发会引起恒星自转变慢,自转变慢导致放射性元素聚集层下沉,间接增加外壳厚度。
恒星通过爆炸喷发溶化外壳,开始向外发光发热,进入平稳运行阶段。最后开始消亡。
恒星的消亡有以下几种情况。
银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成324 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

红巨星图。图中显示失去固体内核的恒星,炽热的气体物质正四处散开。哈勃太空望远镜图片
变成红巨星。质量较小的恒星,内部温度始终低于1亿度,构成内核和外壳的铁元素和轻元素物质始终得不到补充。铁内核的铁元素裂变消耗完后,恒星失去内核,中心变成气体,自转中剧烈摇晃,外围气体向外扩散,形成红巨星。并逐渐降温分解到宇宙空间去。恒星死亡。
变成脉冲星。氢元素含量较少的恒星,当氢元素燃烧消耗完,恒星内核和外壳都还存在,大气层只有氦元素,内部温度又不足于发生氦核聚变反应,热核反应不再发生,只发生吸热核反应。原来充满中间层的氢气体被氦气体取代。恒星温度快速下降,当温度接近绝对零度,低于摄氏零下270.9度时,氦元素液化,充满内核与外壳之间的空间,成为外壳旋转的润滑剂。氦元素的低温超导性,使恒星残骸成为一台巨型发电机,导体外壳围绕磁铁内核高速旋转,向外发出强烈脉冲。这些脉冲是能过外壳的缝隙向外发射的,在高速自转中显得很有规律。
当脉冲星温度无限接近绝对零度时,发生玻色—爱因斯坦凝聚,在离心力作用下,分解成单个原子,消散到宇宙空间去,成为新恒星产生的原料。
变成白矮星。有的恒星演化到最后只剩氢、氦、碳元素,碳元素和氦元素的吸能核裂变反应,吸收热量,恒星温度下降,碳固化成为内核,最后成为一个钻石星。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成622 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

红巨星晚期图。图中显示的是一个距地球约700光年的红巨星晚期。气体物质四处散开。中心是冷却后的碳元素,形成白矮星。哈勃太空望远镜图片
当钻石星温度无限接近绝对零度时,发生玻色——爱因斯坦凝聚。在离心力作用下,分解成单个原子,消散到宇宙空间去,成为新恒星产生的原料。
变成小型黑洞。有的恒星演化到最后,失去外壳和气体,只剩下铁内核,成为小型黑洞。当黑洞温度无限接近绝对零度时,发生玻色——爱因斯坦凝聚。在离心力作用下,分解成单个原子,扩散到宇宙空间去,成为新恒星产生的原料。
第二节  太阳系的形成
太阳是距离地球最近的恒星,距离地球1亿4960万公里,这个距离也叫一天文单位。位于银河系内侧边缘,与银河系中心距离大约为27000光年。
太阳直径1392000公里,是地球直径的109倍,质量大约是2X10的30次方千克,是地球的33万倍,体积是地球的130万倍。太阳本体约占太阳系总质量的99.86%。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成315 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

太阳系示意图
银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成353 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842


行星形成图。图中显示恒星喷出的气体物质环绕恒星。行星在环绕物质带形成。哈勃太空望远镜图片
太阳在环银河系中心轨道上的速度是每秒220公里,大约2亿5000万年绕银河系一周。
从化学构成来看,氢占74.9%,氦占23.8%,其它元素总和少于2%。表面引力是地球的28倍,表面温度约5700度。
我们想象一下太阳开始形成时的画面吧。
大约距今46亿年前,在超大质量天体银河喷射出的一条物质带中,这条物质带距银河系中心约27000光年,温度接近绝对零度,除了极遥远的点点星光,这里一片黑暗,死一般沉寂。
物质在宇宙微波背景辐射的孵化下开始升温,电子开始围绕着原子核旋转,铁原子原子产生磁性。其中两个铁原子根据异性相吸,同性相斥的原理,吸附在一起,太阳生命受精了。
当温度从绝对零度上升到摄氏零下272.2度时,液化的氦水滴吸附在这两个铁原子上,并围绕这两个铁原子旋转,两个铁原子被磁化,重新产生磁性,并在同性相吸,异性相斥的作用下,吸引其它异性铁原子加入,推开其它同性铁原子。
这两个铁原子经过上亿年的擒拿抱摔,拳打脚踢,俘获异性,排斥同性。经过氦元素阶段,氢元素阶段和升温阶段。两个铁原子成长为太阳,发育成熟,内部充满能量,因为此时太阳尚未对外喷发,质量比现在我们看到的太阳略大。因固体外壳的保护,体积比我们现在看到的太阳略小。内部温度达到1000万度。开始发生氢热核反应。
我们可以用五层结构和三个运动来形容此时的太阳。
五层结构自内向外是内核,发热层,外壳,大气内层,大气外层。
内核主要由铁元素构成。受中间层氢热核反应产生的中子撞击,铁元素发生分散、少量的核裂变,吸收氢热核反应向铁内核辐射的热量,保护铁内核不被溶化,铁内核温度不高于700度。铁元素核裂变反应生成的钛元素等吸附在铁核表面。磁性的铁核吸附从两极气眼吸入的气流中的外层铁元素,补充被消耗掉的铁。两极吸入,流向赤道的气流将热量带向太阳的表面,降低铁内核附近的温度。
放热层由放射性元素和重元素构成。放射性元素自发衰变产生热量,放射性元素和重元素都能在外来中子的撞击下发生核裂变,产生热量。放射性元素和重元素都能在同一元素聚集效应下,汇集超过临界体积,发生原子弹爆炸,产生更多热量。当温度超过1千万度时,氢元素发生氢热核反应,产生更大的热量。这些氢元素是经太阳两极吸入,经过铁内核,到达放热层的。
太阳外壳由轻元素和铁内核未能完全吸附的铁组成。轻元素和铁在中间层氢热核反应向外射出的中子撞击下,发生分散零星的核裂变,吸收热量,保护外壳不被溶化。不时也发生链式吸能核裂变反应。与超大质量恒星很厚的外壳相比,太阳外壳很薄,最终被溶化突破是不可避免的。太阳表层最初极有可能存在水的海洋。
太阳的大气层底层主要是氦元素。氦元素在各种粒子的撞击下,发生吸能核裂变。
太阳大气层最外层是氢元素。氢元素从两极被吸入,在放热层发生氢热核反应,生成氦,氦从赤道渗出。
三个运动是指太阳的自转运动,呼吸运动,公转运动。
自转运动是太阳围绕自身旋转轴的转动。太阳的自转运动由各种物质元素的汇集而加快,因各种物质元素的分散减少而减慢。太阳自转使铁内核产生磁性,铁内核构吸附铁元素,自我补充。太阳自转还产生两极旋涡气眼,形成呼吸运动。
呼吸运动是指氢元素从太阳两极吸入,在中间层氢热核聚变生成氦,氦从太阳赤道呼出的运动。呼吸运动将太阳外壳下层岩浆层中的铁元素带向铁内核,方便铁内核吸附铁元素。同时,将铁内核附近的热量带向太阳赤道,并使氢热核反应区域远离铁内核。在太阳赤道的通气孔因岩浆凝固而封闭后,在太阳外壳以下同样发生气体和岩浆流向赤道,受阻后在外壳以下流向太阳两极的循环运动。
公转运动是指太阳围绕银河系中心的运动。公转运动同时也是一种相对运动,太阳运动速度比周围其它物质更快。太阳公转运动最重要的作用是吸附公转轨道上的各种星际物质。太阳最初的公转意义重大,太阳吸附物质的空间范围加大了无数倍。太阳大部分质量应该是在最初的公转中获得的,太阳不可能在原地中诞生。
太阳内部氢热核反应继续发生,太阳内部压力不断增大,温度不断升高,外壳被不断溶化变薄。外壳终于被爆炸冲破了, 发生气体喷发.
太阳外壳被爆炸冲破的原因和力量有两个:内部压力和突发原子弹爆炸。内部压力是太阳外壳被爆炸冲破的根本原因,突发原子弹爆炸是太阳外壳被爆炸冲破的直接诱因。
太阳外壳至少是在四次爆炸喷发冲破后,才被完全摧毁溶化的。
爆炸的具体过程是这样的。由于自转体的单一元素聚集效应,重元素聚集层的各种元素在液化后开始聚集,并在呼吸作用下流向外壳,冷却固化,超过原子弹爆炸的临界体积,发生核爆炸。放射性元素由于临放界体积较小,不断发生小规模核爆炸。重元素发生核爆炸的临界体积呈几何级数增加,爆炸的规模也更大。
原子弹爆炸把太阳外壳炸开一个大洞,内部高温高压气体象发射宇宙飞船一样,把一块外壳抛出去,同时气体也持续不断的射出,把外壳碎块推得更远。固体外壳部分形成一颗行星,气体部分在更远的地方形成另一颗行星。一次爆炸形成两颗行星,四次爆炸形成了太阳的八颗行星。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成287 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

天体喷发图。图中显示,天体喷发方向指向地球,无法看到180度对向是否喷发。太阳喷发时,从地球(如果有)上看去极有可能就是这幅景象。哈勃太空望远镜图片
大约在距今45.67亿年后,距今45.4亿年前,即太阳诞生后,地球形成前的3000万年期间,太阳发生了两次大爆炸,分别形成了水星、木星、金星、土星。
距今45.4亿年时,距上次爆炸1000万年后,比上两次爆炸更大的爆炸发生了,原因是这时太阳的外壳更厚更密实。这次爆炸抛出的物质形成了我们今天的地球和天王星。
距今45.3亿年时,也是在距上次爆炸1000万年后,发生了第四次大爆炸,产生火星和海王星。理论上讲,这次爆炸比前三次还要大,但火星的体积比水星、金星、地球都小,是因为火星后来在爆炸生成自己卫星时发生了意外,把自已炸裂成很多小行星。部分物质被木星吸附过去。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成105 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

哈勃太空望远镜图片。天体多次喷发后形成的圆环形物质分布。类似早期太阳系,明亮的中心近处形成类地行星,外围形成类木行星。
太阳还可能发生了多次不同规模的爆炸,但由于遗留残物不明显,暂不能断定。
第三节  太阳现象解析
太阳是离地球最近的恒星,也是人类观察最仔细的恒星。天文学家对太阳的观察发现了很多奇特的现象,主要有太阳表面的米粒组织;太阳表面温度只有5700度左右;太阳黑子和耀斑现象;大阳大气层低温现象;日冕高温现象;太阳自转动量偏小问题。
太阳表面的米粒组织是用天文望远镜在太阳表面看到的一种现象。一些呈不规则形状的小颗粒,象高温烧红的铁块一样,比周围气体高约300度,呈剧烈的上下起伏运动。平均被观察到的时间只有几分钟。小颗粒直径一般为1000至2000公里,目前观察到的最大米粒组织直径是3万公里,寿命约20小时。在老的米粒组织消失后,在同一位置又会出现新的米粒组织。非常类似煮大米粥时,米粒在开水中上下翻腾的情形,因此得名米粒组织。
米粒组织成因是太阳内部某一区域发生吸能核裂变反应,吸收大量热量,温度降低,原本已经气化的放射性元素和重元素受冷,凝固成岩石块。岩石块在氢热核反应产生的中子撞击下发生放热核裂变,升温变亮,并在太阳呼吸作用下被推向太阳表面。实际上,由于太阳内部同时存在吸热反应和放热反应,太阳内部物质一直在冷却固化和受热溶化之间不断循环往复。
观察表明,太阳表面温度约为6000K,大约5700度。相对太阳内部1000多万度的高温,这是一个很低的温度,也是一个异常的温度。太阳表面低温产生的原因是,太阳早期固体外壳虽然已经被溶化碎裂,但各种轻元素物质仍分布在太阳外层,在氢热核反应产生的中子撞击下,发生分散的吸热核裂变反应,吸收热量,降低太阳表面温度。太阳表面温度不高,不是太阳内部高温自然传导的结果,而是吸热核裂变反应吸热降温的结果。
太阳表面有太阳黑子和太阳耀斑现象。太阳黑子是太阳表面的一个明显低温区域,比周围低1000到2000度,看上去比周围区域都要黑暗,所以称为黑子。有的太阳黑子很大,在地球上可以用肉眼观察到。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成312 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

太阳黑子图。哈勃太空望远镜图片

太阳耀斑图。哈勃太空望远镜图片
人类很早以前就观察到了太阳黑子现象。中国古代汉字中用☉代表太阳,表明中国很早以前就已看到了太阳黑子。《汉书》中记载了最早的黑子记录:“日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”公元前400年,希腊人曾经看到过太阳黑子,但在欧洲被遗忘,直到1605年伽利略重新发现了它。
太阳耀斑现象与太阳黑子现象相反,是在太阳表面出现的一个明显高温区域,显得特别明亮,一般突然出现在太阳黑子周围,寿命为几分钟到几十分钟,释放大量热量,射出大量射线,相当于十万至100万座火山同时爆发,100亿颗氢弹爆炸的能量。太阳耀斑与太阳黑子有明显的伴随出现现象,并有明显的周期现象,两个高峰期一般相差11年。
形成太阳黑子和太阳耀斑的原因是,太阳的铁内核在氢热核反应向内发射的中子撞击下,发生分散吸热核裂变反应。反应生成物(极可能是钛元素),在铁核表面累积。受太阳稳定的氢热核反应影响,这种积累也是均匀稳定的。经过11年周期后达到一定厚度,开始碎裂并从铁核表面脱落,在太阳呼吸作用下,脱落碎块向太阳表面运动。由于不同元素吸附不同速度中子的特性,在到达特定区域时,发生吸热链式核裂变反应,这是一种吸收热量的原子弹爆炸,吸收大量热量,形成低温区。低温区的放射性元素和重元素凝结成固体。低温区继续运动到太阳表面,形成太阳黑子现象。
从铁内核脱落的钛元素块发生的吸能原子弹爆炸产生大量中子,撞击周围已形成固体的重元素和放射性元素,发生放能原子弹爆炸,形成太阳耀斑现象。
太阳黑子和太阳耀斑是太阳内部同时存在吸热反应和放热反应,太阳内部物质在冷却固化和受热溶化之间不断循环往复的集中表现。
距离太阳表面约500公里的大阳大气层有一个明显的低温区,温度约3800度。其形成原因是,这一区域是太阳大气层的氦元素分布带,氦元素在各种高能粒子撞击下,发生吸热核裂变反应,吸收热量。
太阳日冕高温现象是指在太阳低温区外的日冕温度高达100万至200万度。其形成原因是,太阳大气低温区的氦吸热核裂变反应产生的氢同位数,是氢热核反应的原料,这些氢同位数上升到日冕层发生氢热核反应,放出热量,产生日冕高温现象。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成48 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

太阳日珥现象图。哈勃太空望远镜图片
日珥现象是太阳表面突出的一团物质,看上去象是太阳长了耳朵,故称日珥。是太阳呼吸运动从赤道呼出气体所致。
太阳自转动量偏小问题。太阳自转一周大约需要30天,木星自转一周不到10小时。如果把太阳系全部自转动量加在一起,木星占超过50%,四大类木行星加起来占整个太阳系轨道动量的98%。作为太阳系质量最大的天体,太阳本身占太阳系质量的99%,但却只占太阳系轨道动量不到2%。四个类地行星的轨道动量几乎可以忽略不计。太阳占有太阳系质量的绝大部分,在形成之初肯定也占有太阳系轨道动量的绝大部分,这些轨道动量是怎样转移到八大行星去的?
太阳喷发形成行星的过程,是太阳自转刹车减速的过程。多次持续的大规模喷发把太阳的轨道动量转移出去,并被各个行星吸收。木星由于特殊的轨道位置,太阳每一次喷发,木星都能吸收到轨道动量,从而吸收了最多的轨道动量。四个类地行星是爆炸直接发射外壳碎块的结果,受太阳喷发作用时间较短,获得的轨道动量较少。四个类木行星是太阳持续喷发气体的结果,受太阳喷发作用时间较长,获得的轨道动量较多。
第四节  太阳的消亡
恒星消亡有三种方式,内核消亡,呼吸消亡和爆炸消亡。太阳做为恒星,必然以三种方式之一消亡。
太阳已经过了爆炸期,固体外壳已经溶化,能量积累机制已经被破坏,不可能积累很大的能量,不可能再发生任何大的爆炸。太阳不可能爆炸消亡。
太阳氢元素含量极为丰富,并且氦元素的裂变反应,又产生氢元素,实现某种意义上的氢元素循环使用,太阳因为呼吸运动循环中断,形成呼吸消亡的可能性也很小。
太阳内部温度较低,核聚变反应无法生成碳以及更重的元素,内核物质和外壳物质都无法得到补充,数十亿年后,太阳最终将失去固体内核。没有了固体内核,太阳将无法稳定运行,外围物质将向四周扩散,形成红巨星,最终消散在茫茫宇宙中,成为形成下一个恒星的原料。
第五章 行星与地球
第一节 行星概述
行星是指自己不发光,围绕恒星运转,并且质量和体积达到一定标准的天体。实际上,行星主要是指太阳系的八大行星。
说到星系,我们可以说宇宙中有1000亿个星系,比有史以来人类出生的总人口还要多,银河系只是其中一个普通星系。
说到恒星,我们可以说宇宙中有20万亿亿颗恒星,比地球上所有的沙子数量还要多,太阳只是其中一颗普通恒星。
但说到行星,我们必须说太阳系行星系统是最经典和最完美的行星系统。因为其中的地球孕育了生命和人类。也许,太阳系多一颗行星或少一颗行星,行星的质量大一些或小一些,行星运动速度快一些或慢一些,行星之间的距离远一些或近一些,都不会有生命和人类的诞生。除非我们在太阳系外发现了比人类更高级的智慧生命,否则太阳的行星系统就是最完美的。
1995年人类才发现了第一颗太阳系外行星。
实际上,我们对太阳系外的行星知之甚少,并且都是以太阳系行星,主要是以地球为参照标准进行分析判断的。
太阳系行星系统由水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星八大行星组成。在火星与木星之间存在一个小行星带。
从整体来看,太阳系八大行星表现出很多有序性。
质量有序。太阳系八大恒星由内向外,每个行星的质量先是逐渐增大,到木星达到最大后,又依次减少。只有火星是例外。
运行轨道有序。太阳系八大行星的运行轨道都是近乎完美的圆圈。除离太阳最近的水星外。
轨道平面有序。太阳系八大行星几乎都在同一平面上。这个平面称为“黄道面”。
运行方向有序。太阳系八大行星绕日运行轨道的方向和太阳绕其轴自转的方向一致。
卫星运转方向有序。太阳系所有的卫星都是按照其母行星自转方向绕母行星运行的,并且基本上都是在母行星的赤道平面上。
行星分布有序。类地行星都在内侧,类木行星都在外侧。
卫星数量有序。太阳系八大行星的卫星数量从内向外,由无到有,由少到多依序增加。
把这些特征放到一起看,就会发现太阳系的行星具有高度的有序性。这种高度的有序性是由同样的形成过程带来的。
第二节  太阳系行星的形成
太阳系行星的形成过程与恒星的形成过程有所不同。主要表现在以下几个方面
一、形成时温度走向不同。恒星形成过程是升温,行星形成过程是降温。
恒星形成时是由接近绝对零度的低温上升到1000万度高温的过程。
太阳系行星是由太阳喷发出来的超过1000万度的高温气体物质冷却固化形成。这个过程包括了全部化合反应所需要的温度,除有机反应外,所有的化学反应几乎都能发生,太阳系行星形成时的物质几乎包括所有化合物。
二、形成温度的起始点不同。
恒星形成过程的起点温度是接近绝对零度的低温,不同恒星的最高终点温度是不同的。不同的最高温点形成不同形态的恒星,有的生成氮,有的生成碳,有的生成铁,有的生成放射性元素和重元素。
太阳系行星形成过程的起点温度,是超过1000万度的高温,不同行星最低终点温点因受太阳辐射不同而不同。液化、固化的物质不同,从而具有不同的质量。
三、形成时外部环境不同。
恒星形成时几乎没有外部热量来源,外部外境是无限接近绝对零度。
太阳系行星形成时,存在太阳这个外部热量来源,八大行星距离太阳远近不同,受太阳辐射不同,八大行星形成时最低温点不同,液化固化的物质不同,形成不同的球体质量。
四、形成时物质成分不一样。恒星形成时物质元素以单一元素单原子形式存在,行星形成时物质既以单一元素存在,也以化合物形式存在。
现在我们看到的八大行星是长期演化的结果。太阳系行星演化过程中,经过了太阳喷发、物质冷却凝固、大气梯度转移三个主要阶段。
一、太阳喷发阶段
太阳经过一般恒星形成过程的氦元素阶段,氢元素阶段和升温阶段后,进入氢热核反应阶段。这时太阳的固体外壳主要是在氢元素阶段和呼吸作用带来的轻元素组成,类似于地球上的沉积岩,强度和韧性都较低,不足于让太阳产生更高的温度和压力。在赤道某一薄弱处,被内部气体突破,形成太阳喷发。



银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成497 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

哈勃太空望远镜图片。天体从赤道喷发。在自转作用下,形成一个气体物质环围绕天体本体。太阳第一次喷发时就是这样的景象。行星在其中冷却形成。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成637 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

天体多次喷发图。图中天体半圆状分布的气体物质明显有多个层次,是多次喷发的结果。离观察者近的物质温度高,是后来喷发的物质,离观察远的物质温度低,是早先喷发的物质。说明天体喷发越来越猛烈。太阳系早期形状与这幅图十分相似。在旋转作用下,这些星云呈圆盘状环绕在主星周围,形成多个行星,与主星构成一个类似于太阳系的恒星系统。哈勃太空望远镜图片
太阳第一次喷发时,裂开的一块外壳,在内部高温高压气体的持续推动下,象发射太空飞船一样,被推入水星轨道,形成水星。因为太阳自转的作用,太阳喷出的气体柱,不会一直对准外壳碎块,太阳内部气体物质被喷发到更远的木星轨道附近,形成木星雏形。
太阳喷发持续一段时间后,内部温度降低,内外压力趋于平衡,喷发口封闭,不再喷发。喷发造成太阳内部温度降低,自转变慢,放射性元素聚集层内收,高温区内移,外壳变厚。新增变厚的外壳是经过溶化后的岩浆冷却形成,是坚硬密实的火成岩,外壳的强度和韧性都增加了,变得更厚实了,太阳内部能够达到更高的温度和产生更大的压力。
太阳第二次喷发时,温度更高,压力更大,外壳碎块也更大,被推出更远,太阳内部气体物质也能喷射到更远的轨道上,形成金星和土星雏形。
同样道理,太阳第三次喷发时,形成了地球和天王星雏形。太阳第四次喷发时形成了火星和海王星雏形。
太阳的四次喷发形成了太阳黄道面上最初八条密集的物质分布带。
二、物质冷却凝固阶段
物质从气体变为液态后,密度大大增加,不会被太阳风刮走。物质从气体变为液体时的温度是物质的溶点。我们以铀、铁、铝、水四种物质为例来说明物质溶点在行星演化过程中的作用。
铀的溶点是摄氏4131度,铀元素高于这个温度呈气态,低于这个温度呈液态。冰点是摄氏1132度,铀元素低于这个温度呈固态。
铁的溶点是摄氏2862度,铁元素高于这个温度呈气态,低于这个温度呈液态。冰点是摄氏1538度,铁元素低于这个温度呈固态。
铝的溶点是摄氏2518度,铝元素高于这个温度呈气态,低于这个温度呈液态。冰点是摄氏663度,铝元素低于这个温度呈固态。
水的溶点是摄氏100度,水高于这个温度呈气态,低于这个温度呈液态。冰点是摄氏0度,水低于这个温度呈固态。
太阳喷发出来的物质温度降到摄氏4131度时,铀气体变成液体,形成铀水球;
当温度下降到摄氏2862度时,铁气体变成液体,形成铁水球,包裹在铀水球外面;
当温度下降到摄氏2518度时,铝气体变成液体,形成铝水球,包裹在铁水球外面;
当温度下降到摄氏1538度时,铁最先固化成固体,形成铁球,下沉包裹在铀水球里,形成铁内核;
当温度下降到摄氏1132度时,铀固化成固体,形成固体铀,发生核衰变,不时发生核爆炸,产生大量中子射向铁内核和外壳,使铁内核和外壳发生吸热核反应,内核和外壳冷却固化;
当温度下降到摄氏663度时,铝固化成固体,形成固体铝,包裹在固体铀球外面;
当温度下降到摄氏100度时,水气体变成液体,形成水球,包裹在固体铝球外面。
行星形成与恒星形成殊途同归,最后由内向外形成三层固体结构:内核、放射性元素和重元素聚集的中间层、轻元素及其化合物形成行星外壳。
太阳系行星形成时的温度也许跟现在不一样,但由于距离太阳远近不同,各个行星之间的温度差是肯定存在的。由于太阳的热辐射,每个行星物质分布带的最低温度是不一样的。
水星距离太阳最近,物质分布带的最低温度是八大行星中最高的,能够液化、固化的物质质量最少,固体球的质量最小,引力最小。
金星距离太阳远一些,物质分布带的最低温度是八大行星中第二高温,能够液化、固化的物质质量比水星多的,固体球质量比水星大,引力比水星大。
地球距离太阳更远,物质分布带的最低温度是八大行星中第三位高温,能够液化、固化的物质质量比金星多,固体球质量比金星大,引力比金星大。地球温度使水呈液态,液态水又固化了二氧化碳,明显增加了地球质量。
火星距离太阳比地球远,物质分布带的最低温度是八大行星中第四位高温,能够液化、固化的物质质量比地球多,固体球质量比地球大,引力比地球大。火星温度使水呈固态,二氧化碳呈液态,增加了质量。
木星距离太阳又远一些,物质分布带的最低温度是八大行星中第五位高温,能够液化、固化的物质质量比火星多,固体球质量比火星大,引力比火星大。木星温度使水、二氧化碳呈固态,增加了质量。
土星、天王星、海王星各自的物质分布带尽管仍有温度差,但能液化固化的物质质量已经基本一样,固体球质量差别不大。
可以这样来理解太阳系八大行星最初的形状。金星内部包有一个水星,地球内部包有一个金星,火星内部包有一个地球,木星内部包有一个火星。
三、大气梯度转移阶段
太阳系主要气体物质比重的排列顺序是:二氧化碳最重,接下来是水蒸气、氧、氮、甲烷、氦、氢。这些气体最初是均匀分布在太阳系圆盘状物质带上的。
水星质量最小,其引力甚至连最重的二氧化碳都不能吸附,其周围的全部气体,包括二氧化碳、水蒸气、氧、氮、氦、氢被太阳风刮到金星轨道。水星的大气很稀薄,不断产生的大气也留不住,也被刮向金星轨道。
金星的引力只能吸附二氧化碳,金星的二氧化碳来自于水星和自身。其它气体被吹向地球轨道。
地球的引力能吸附二氧化碳、水蒸气、氧、氮。地球的水蒸气、氧、氮是水星、金星共同产生的。地球的温度液化了水,液态水又固化了二氧化碳。地球引力不能吸附氦、氢这些轻气体,甚至也不能吸附自己生物产生的甲烷,被吹向火星轨道。火星的小引力也不能吸附这些气体,这些气体被吹向木星轨道。地球温度能够保持液态水,决定了地球的伟大。
木星质量最大的原因是木星的低温不仅液化固化了自己轨道附近的全部物质,其强大引力还吸附了从水星、金星、地球、火星吹来的甲烷、氦气,氢气。
土星液化固化了自己轨道附近的全部物质,还捡漏吸附了从木星吹来的甲烷、氦气,氢气。
天王星、海王星液化固化了自己轨道附近的全部物质,其物质构成体现了太阳系行星形成时的原始状况。
太阳风和行星公转轨道半径也对行星质量的大小产生影响。
太阳风把气体物质吹离太阳。太阳最初喷发的物质几乎全部为气体,即使喷发停止了,也会在太阳风作用下逐渐远离太阳。这是离太阳近的行星质量较小的原因之一。
行星形成时依靠吸附公转轨道附近的物质增加质量,离太阳越近,公转轨道半径越小,吸附物质的空间越小,质量也就越小。
实际上,行星形成时,物质成分一样,行星表面最低温度、太阳风和公转轨道半径三个因素决定了行星质量的大小。在水星那个位置只能形成水星那么大的行星,不可能更大。水星附近的有些物质,比如水和二氧化碳,不可能在水星位置液化固化,只能作为大气环绕在水星周围,最终被太阳风刮走。不可能成为水星物质。同理,水也不可能成为金星物质,水星、金星产生的水,只能转移到地球上来。
太阳辐射决定了行星之间的温度差,行星之间的温度差决定了行星的物质构成,行星的物质构成决定了行星的质量,行星的质量决定了行星的引力,行星的引力决定了行星的大气成分。八大行星的不同形态是由所处位置受太阳辐射不同,温度不同决定的。
太阳系八大行星的大气构成,按比重呈有序的梯度分布。水星几乎没有大气;金星有最重的气体二氧化碳;地球大气几乎不含甲烷、氦气,氢气;木星、土星大气主要有甲烷、氦气,氢气构成,天王星海王星大气主要由氦气,氢气构成,几乎不含甲烷。
地球、火星、木星、土星、天王星、海王星自身又经过多次喷发,形成众多的卫星。木星的大红斑、土星的大白斑、海王星的大黑斑都是喷发后的遗迹。也是行星通过自我喷发形成卫星的证据。
火星质量较小和小行星带,是火星喷发形成自己卫星时自我大爆炸形成。火星爆炸后,质量变小,引力减少,原来吸附的大气被吹向木星,被木星吸收。
第三节  地球的产生
地球是我们的家园。
过去,我们的祖辈在地球上辛勤劳动,养育了我们。
将来,我们的子孙在地球上不断繁衍生息,继续生存下去。
地球大约形成于距今45.4亿年时,是太阳系八大行星之一,位于自内向外第三条轨道上,其内侧是金星,外侧是火星。地球有唯一天然卫星月亮。
银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成383 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842


地月系示意图
地球赤道半径6378公里,两极半径6356公里。地球公转周期是365天,自转周期是23小时56分。地球大气主要由氮、氧、氩组成,其中氮占78.084%、氧占20.94%、氩占0.934,其余为二氧化碳等。
地球形成于太阳的第三次大喷发。这次喷发发生在太阳形成后大约二千七百万年时。由于太阳外壳因前两次喷发后的冷却,太阳外壳更厚更硬,太阳的第三次喷发比前两次更猛烈,抛出的外壳物质更多,内部高温高压气体喷射得更远。
破裂的太阳外壳碎块在高温高压气体的持续推动下,向外射出,同时温度升高溶化形成一个液体气体混合球。这个混合球被推到现在的地球轨道时,由于太阳自转的作用,高温高压气体柱偏转方向,把这个混合球留在地球轨道上,最后形成了早期地球。

天体喷发图。图中是喷发的天体外壳碎块。喷发出的气体物质流因自转作用已开始偏离外壳碎块。哈勃太空望远镜图片
现在流行的地球内部结构划分,从内向外内核、外核、地幔、地壳和大气。
地球内核直径约为2600公里,主要由铁、镍等磁性元素组成。由于铁元素的吸能核裂变,内核温度较低,不高于700度,因为高于700度,铁将失去磁性。内核的作用是保持地球自转的重心,并产生磁场,防止地球与其它大型带磁天体相撞。
铁内核并不是一开始就全是铁元素。早期地球的内核是由包括铁在内的各种较重元素构成的。由于铁的磁性,使其成为唯一可以得到补充的元素,当其它元素被消耗完以后,就只剩下铁内核了。
地球外核厚度大约为2200公里,是因为内核低温而固化、液化在铁核周围的岩石层和岩浆层。
地球外核的最外沿和地幔的最里侧是放射性元素和重元素聚集带。地球中心的放射性元素和重元素向外,地幔的放射性元素和重元素向内,都向这里聚集,放热核裂变主要发生在这里,是地球内部最热的地方。主要由呈气态的放射性元素和重元素构成。从地球两极吸入的气体在撞击内核后变向,经由这个地带流向赤道表层,对放射性元素和重元素的聚集起干扰作用,把这里聚集的放射性元素和重元素带向地壳表层,并在地壳表层凝结固化,不时因超过核裂变的临界体积发生原子弹爆炸,引发地震
地幔厚度约2800公里,地幔上层是溶化了的轻元素,这些溶化了的轻元素在同一元素聚集效应下聚集在一起,在呼吸作用下,流向地壳,并在靠近地壳时凝结固化,发生吸能核裂变甚至链式反应,吸收大量热量,引起地壳物质收缩,引发地震。
地壳平均厚约60公里,主要由轻元素构成。地壳在太阳发射的中子撞击下发生分散零星的吸能核裂变,保护地壳不被溶化。这种分散零星的吸热核裂变对地球表面气候有重大影响。
早期地球的大气层主要由氢气和氦气构成。这一方面是由于氮,氧等现在大气的主要成分尚未形成,另一方面是早期地球的质量比现在地球大,能吸引氢气和氦气。
天体内部温度能否达到1000万度,从而引发氢热核反应,是天体能否形成自已卫星的关健性标志。天体内部温度能否达到1000万度,主要由天体的质量、放射线元素和重元素的丰度以及外壳的厚度、表面海洋压力和大气压力决定。幸运的是,地球达到了这个标准。而地球的邻居金星,尽管质量与地球相差不多,但刚好在标准之下,内部温度达不到1000万度,不能发生氢热核反应,金星无法形成自己的卫星。
早期地球的放热层存在丰富的放射性元素和重元素,释放大量的热量,在固体外壳、海洋压力和厚厚的大气层保温下,温度达到1000万度以上。两极气眼吸入的氢元素发生核聚变,温度逐步升高,最终在某一次大地震诱因下,突破地球外壳,像大型火山一样喷发了。
喷发的强度由外壳厚度、海洋压力、大气压力的总和决定。只有地球内部压力超过上述三者压力之和时,才有可能发生喷发。喷发开始时,喷出的外壳碎块在离开海洋和大气表层时,海洋压力和大气压力转变成为一种推力。就像把一个蓝球压到水底放开,蓝球浮起时会弹起离开水面很高。海洋压力和大气压力按住固体外壳,然后突然松手,固体外壳加速飞向高空。
地球的第一次喷发,大致发生在今天大西洋位置上。喷出的外壳碎块,因没有达到第一宇宙速度,无法形成卫星,重新落回地球,由于地球的自转作用,落在偏西的位置。太阳的第一次喷发形成今天地球上的大西洋和圭亚那高原、巴西高原。从大西洋的形状看,极有可能发生了两次喷发,一次在南部,一次在北部。北部的喷发形成墨西哥高原。
地球喷发持续一段时间后,内部温度降低,内外压力趋于平衡,喷发口在海水冷却下封闭,不再喷发。地球内部温度降低,外壳变厚。新增加的外壳是经过溶化后的岩浆冷却形成,是坚硬密实的火成岩,地球外壳的强度和韧性都增加了。地球外壳变得更厚实了。地球内部温度重新开始升高,超过1000万度,再次发生氢热核反应,地球内部能够达到更高的温度和更大的压力。再次发生更加猛烈的喷发。
地球的第二次喷发,大致发生在今天印度洋位置上。喷出的外壳碎块,因没有达到第一宇宙速度,无法形成卫星,重新落回地球。由于地球的自转作用,落在偏西的位置。太阳的第二次喷发形成今天地球上的印度洋和埃塞俄比亚高原、东非高原、南非高原。
地球的第三次喷发,大致发生在今天太平洋位置上。喷出的大部分外壳碎块,达到了第一宇宙速度,形成月亮。部分碎块因没有达到第一宇宙速度,重新落回地球。由于地球的自转作用,落在偏西的位置。太阳的第三次喷发形成了月亮,同时也形成了今天地球上的太平洋和亚洲中部的中西伯利亚高原、蒙古高原、青藏高原及云贵高原。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成580 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

天体喷发图。图中间明亮的物质块是天体固体外壳碎块。这是面向地球的喷发,无法看到天体本体。固体外壳碎块因为散热慢,显得比周围气体物质温度高。地球喷发形成月亮的情形与这幅图十分相似。哈勃太空望远镜图片
月亮围绕地球同步旋转,具有以下特征:始终只有一面朝向地球,太阳系所有其它卫星也都是这样;月球背面岩石比地球上岩石还古老;月球成分几乎与地球基本一致。这些特征说明月亮是地球自我喷发发射的卫星,也说明太阳系其它卫星形成过程是一样的。实际上很多学者早就提出了地月同源说,只是没有解释月亮究竟是怎样从地球分离出去的。
地球的第四次喷发,大致发生在今天洋位北冰洋置上。喷出的外壳碎块,因没有达到第一宇宙速度,无法形成卫星,重新落回地球。太阳的第四次喷发形成今天地球上的北冰洋和格陵兰岛。
在谷歌地图上,把格陵兰岛顺时针旋转90度,其形状与北冰洋深海区极其类似。


银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成486 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842

谷歌北极地图。图中白色部分是覆盖冰雪的格陵兰岛,右边深蓝色部分是北冰洋的深海区。格陵兰岛顺时针转动90度后,形状与北冰洋深海区十分相似。






银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成208 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842
银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成638 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842
银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成968 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842
银河系的形成 太阳系的形成 地球的形成272 / 作者:萝莉Small_Lo / 帖子ID:11842
ico_lz  楼主| 发表于 2012-4-28 23:26:42 | 显示全部楼层
地球的第四次喷发发生在北冰洋位置,使地球北极被水覆盖,阻断了地球北极旋涡的呼吸作用,对地球气候、地壳运动以及火山地震分布都产生了影响。
一般天体喷发,都发生在赤道上,为什么地球的第四次喷发发生在北极?这是因为,地球的前三次喷发,都发生在赤道附近,发生喷发的海洋底部位置外壳由炽热的内部岩浆涌出冷却形成,是厚实的火山岩,落回的外壳碎块,既加大了其余大陆部分的厚度,又溶化了外壳,冷却后强度加大。总之,地球的前三次喷发大大加强了地球赤道外壳,而北极外壳仍由最初的沉积岩构成,最为薄弱,所以第四次喷发发生在北极。
除了以上四至五次大喷发外,地球还多次发生中小规模的喷发。塔里木盆地,里海,地中海都可能是喷发的遗迹。
地球的多次喷发,把地壳震裂为多个板块,符合地壳板块构造说。
地球经过多次喷发,放热层物质消耗很多,地球质量减少,引力不足于吸附最轻的气体氢气,地球内部温度再也达不到1000万度,氢热核反应不能再进行。逐渐演化成今天我们看到的地球。
第四节  地震与火山
地震是地球上最重要的自然现象之一,对人类造成极大的危害。1556年1月23日,陕西华县发生8级大地震,史称嘉靖大地震,因发生在午夜时分,估计死亡人数约为83万。1976年7月28日,唐山7.8级大地震,造成242769人死亡。2004年12月26日,印尼9.2级大地震引起的海啸,造成227898人死亡。2008年的5月12日汶川大地震,造成86633人死亡。2011年3月11日日本东部海底地震引起的海啸,造成了15840人死亡。
从根本上讲,引起地震的原因是发生在地下的核反应。核反应分为吸能反应和放能反应,吸能反应和放能反应都能引发地震。
地球内部吸能核反应是指溶化了的各种轻元素,在同一元素聚集效应作用下,聚集在一起,就象钢铁厂冶炼钢铁一样,铁矿石溶化后铁水聚集在一起。这些聚集在一起的单一元素液体在地球呼吸作用下,向外流动并逐渐冷却固化。这些元素中的钛和铍,在发生核裂变时,有多余的中子放出,从而形成一定程度的链式吸能核反应,吸收大量的热量。在热涨冷缩作用下,一个区域的岩石层发生收缩,周围的其它岩石层失去支撑,发生错动、塌陷,引发地震。
地球内放能核反应是指气化液化了的放射性元素和重元素,在同一元素聚集效应作用下,聚集在重元素聚集带。这些聚集在一起的单一元素液体在地球呼吸作用下,向外流动并逐渐冷却固化,超过核裂变临界体积,发生原子弹爆炸。爆炸引起的震动传到地面就是地震。
总的来说,吸能核反应引起的岩石收缩,具有四两拔千斤的效果,破坏性更大。
聚集起来的各种元素,只有在冷却固化后才能发生链式核反应。元素的冷却固化主要发生在地壳与地幔与岩浆交界处。地震发生在地幔最上层的可能性最大。这与聚集起来的高温物质冷却固化层是一致的。
以1970年1月至2000年5月期间中国大陆大于2级的并给出深度的31282次地震为例,统计地震的平均深度。统计结果表明,中国大陆地震平均深度为(16±7)  km,东部地区为(13±6) km,西部为(18±8) km,东部比西部平均偏浅5 km。这表明地震主要发生在地下某一平面层,不受地表厚度的影响。
地震学家经过长期观察发现,地震与气候干旱和地球气候低温有密切关系。地震在干旱地区和地球气候低温时频繁发生。
某一地区地壳内聚集较多吸能核裂变元素,在太阳发射的中子撞击下,发生吸能核反应,吸收热量,这一区域的地壳温度低于周围地区,大气温度也相应低于周围地区。在该地区形成高气压,气流下沉,不易降雨,形成干旱。当地壳冷却收缩引起岩石支撑作用消失时,发生地震。
地球表层外壳实际上每时每刻都在发生分散零星的吸热核反应,这些核反应都是由中子撞击形成的。当太阳黑子活动和太阳耀斑频繁时,太阳射出的中子增加,地球表层外壳发生的吸热核反应增加,地球气候出现低温,地壳热胀冷缩活动剧烈,地震也就频繁出现。
火山爆发是地下深处的高温岩浆及气体、碎屑从地壳中喷出。火山爆发喷出的物质包括很多水蒸气、二氧化碳和氮气,还有很多灰烬和尘土。火山爆发是一种很严重的自然灾害,它常常伴有地震。地球上的火山活动还包括海底烟囱。



海底烟囱图。从地球南极吸入的气体从海底喷出。
火山活动是由地球的呼吸运动引起。地球自转形成的两极旋涡,不断从两极把气体吸入地球内部,涌向地核,然后在离心作用下从赤道渗出。由于地球北极已经被北冰洋水面完全封闭,只有南极大陆的干谷和冰洞是地球呼吸运动的进气口。从南极吸入的气体失去了北极气体的顶托,偏向赤道以北冲出,地球上的火山多分布在赤道以北。火山爆发喷出的气体成分与地球表层大气层基本一致,证明这些气体是从地球表层大气中吸进去的,而不是地球内部固有的。
过分利用地热资源,把某一区域的地热水抽干,地壳失去冷却作用,温度升高溶化,有可能导致火山爆发。
第五节  地球气候
影响地球气候的原因很多。这里主要是指太阳、地球的天体活动对地球气候最基本的影响。这些影响主要表现在地球的冰河期;全球气候变暖现象;百慕大三角之谜;北半球比南半球更冷现象;地球大气外层低温等离子区现象。
地球的冰河期是地球气候长期低温、极地冰盖覆盖大陆的地质时期。冰河时期内部又分为若干次冰期与间冰期。距离现代较近的第四纪冰河时期的间冰期约为4万年,以后缩短为1万年。上一次冰期是约1万年前。目前地球气候仍处于第四纪冰河时期的一次间冰期当中。
地球的冰河期是由于铁内核吸热核反应的生成物(极大可能是钛)附着在铁核表面,经过长时间积累变厚,然后碎裂脱落,发生大量吸热核反应,地球温度大幅度下降,形成冰河期。地球的这种现象,与太阳黑子现象是一样的,只不过太阳内核积累钛元素的时间周期是11年,而地球内核积累钛元素的时间是数万年。
全球气候变暖现象是指近100年来地球平均气温的上升趋势。其产生原因主要是太阳黑子和太阳耀斑活动减弱,到达地球的中子减少,地壳的吸热核反应减少,地球大气平均温度上升。观测已经证实,太阳黑子和太阳耀斑活动对地球气候有明显影响。
2012年1月下旬,太阳耀斑爆发,产生的粒子流1月25日到达地球,1月26日开始,全球出现罕见极寒天气。2012年3月8日,太阳耀斑引起的太阳风到达地球,开始新一轮降温,日本仙台出现三月少见的大雪天气,中国东北也出现大到暴雪,广西南宁也出现了自1951年有气象记录以来少见的倒春寒。这些都是吸热核裂变影响地球气候的明证。有学者早就证明,太阳黑子造成地球低温。
百慕大三角之谜是指出现在大西洋西部、北纬23.5度两侧区域的气候异常现象。这一现象也发生在同一纬度的太平洋西部。
这种极端气候异常现象产生原因是地球自转和两极旋涡共同作用的结果。
地球自转和两极旋涡是地球大气环流和洋流的最根本推动力量。受地球自转影响,在北纬45度两侧区域常刮西风,形成西风带。西风带北侧常刮西北风,西风带南侧常刮西南风。
赤道上空的气流,受北极自转旋涡的影响,从高空流向北极,拉动赤道气流上升。
受西南风和赤道上升气流相反方向的牵引,北纬23.5度附近的大气分别向南北两个不同方向运动,北纬23.5度附近以北受西风带牵引,常刮西南风,以南受赤道上升气流牵引,常刮北风。
受西南风和西风带的影响,北半球洋流呈顺时针运动。
这样,在百慕大三角地区和菲律宾以东太平洋西部洋面,大气环流和洋流的运行方向正好相反,气流和洋流相互顶托,形成了两个世界上最复杂多变的天气系统。地球上的飓风和强热带风暴主要发生在这两个地区。
这里存在一条气流分界线,分界线以北常刮西南风,风向与洋流方向一致。分界线以南常刮北风,风向与洋流方向相反。分界不是固定不变的,而是经常忽南忽北移动。
我们可以通过一个示意图看清这一区域的大气复杂的流向。



北半球大气环流与洋流示意图。本书作者制作。
假如一架飞机从A点飞往B点上空。先是顺风平稳飞行,然后突然进入强烈的下沉气流,风从上方把飞机吹向海面,飞机以比重力加速度还要大的加速度坠向海面,很容易机毁人亡。
如果飞机此时未坠毁,就会以很大的加速度进入B点上空,B点上空气流方向与洋流方向一致,顺风很大,下坠加速度与强大的顺风共同作用,飞机驾驶员就会有进入时空隧道,瞬间到达B点上空的感觉。
又假如一艘船,在B点不动。此时B点在气流分界线以北,受下沉高气压气流和与洋流方向一致的顺风气流控制,风和日丽,海浪低平。
过一会儿,气流分界线北移,船只变成位于气流分界线以南,相当于C点的位置。风向与洋流方向相反,北风与洋流从南边带来的暖湿空气顶托,发生雷暴、大风等极端天气,海浪也因逆风作用变成大浪狂涛,船只很容易倾覆,
统计表明,北半球比南半球气候更冷。这种现象是由两个原因造成的,一是北半球陆地较多,发生的吸热核反应比南半球多。二是地球北极被水覆盖,大气环流只能在地球表面进行,把北极的冷空气更多更快地带到北半球。南极的部分冷气流进入到地球内部,从地球南极表面流向南半球的冷空气要比北半球少。
地球大气外层低温问题是指地球的外层大气存在一个低温等离子区。其形成原因是,地球内部核裂变产生的氦元素,上升到外层大气后,被宇宙射线和太阳粒子撞击发生吸热核裂变,吸收热量。
第六节   地球磁场反转
天体磁场是天体的防撞装置,两个大质量的自转天体,由于磁性的相斥作用,是不可能相撞的。这与宇宙带电粒子射向地球时被引向两极,产生极光的道理是一样的。当一个转动着的带磁天体撞向地球,也会被地球磁场引向两极,最终将与地球擦肩而过。
在地球45亿年的历史中,地磁的方向已经在南北方向上反复反转了好几百次。南极转回北极,北极转回南极。不过,在最近的78万年内都没有发生过反转――这比地磁反转的平均间隔时间25万年要长了许多。地球的主要地磁场自从1830年首次测量至今,已经减弱了近10%。
地球磁场减弱反转的原因是,地球内核就是一个大磁铁。磁铁具有吸附铁元素的特点。地球内部铁核由于北极被北冰洋水面封闭,主要由铁核南极吸附铁元素,久而久之,地球内部铁核两极吸附了大量铁元素,铁核南端吸附的铁元素更多些。铁核自身因核裂变而被逐渐消耗掉,新吸附的铁元素需要重新被磁化。重新磁化的过程会导致地球磁场的减弱和磁极倒转。
地磁减弱和磁极倒转是地球铁内核新陈代谢的证据。
地球内部铁核吸附和消耗,与多种复杂因素有关。比如铁元素的丰度,地球内部的温度,岩浆气流运动的速度等等。所以地球磁场反转,呈现出一种不规律性。
磁场反转不是地球的专利,几乎所有活跃的天体都可能发生磁场反转。
第七节  地冷现象
地球表面存在吸能核裂变造成的地冷现象。显著的有本书引语提到的玉寒宫。另外距西安二十公里,秦岭北坡终南山中翠华山的冰洞,也有显著的地冷现象,当洞外温度为20几度时,冰洞内温度达到零下几度。
实际上,地冷现象是普遍存在的。异常冷的山洞和异常冷的泉水,在很多地方都能见到。产生原因是当地吸能核裂变异常。
地冷现象形成机制是,在地壳表层某处有纯度较高的轻元素块,轻元素块刚好位于石墨等中子减速材料下面,形成一个天然的核反应堆。轻元素在进行吸能核裂变反应时,往往只能吸附慢中子。宇宙空间不断射来的中子经过减速物质减速后,被轻元素块俘获,发生吸能核反应,吸收热量,温度低于周围地区,形成地冷现象。
第八节  保护地球
地球的结局受很多因素的影响,特别是受太阳的影响。
就地球自身而言,一个液态流转的地幔是至关重要的。如果放射性元素和重元素消耗完,地球内部只有吸能核裂变,地幔就会冷却固化,地球磁场就会消失,地面上的火山活动也会消失,地球就会变成跟火星一样。
增加地球的放射性元素和重元素,就是拯救地球。延长地球寿命的办法就是增加地球的放射性元素和重元素。
保护地球,减少放射性元素和重元素的消耗。
第六章  宇宙生态平衡
宇宙是一个巨大的生态系统。宇宙生态平衡是指天体演化中的有序、循环和比例现象。
天体演化的有序是指不同条件下形成的天体具有不同的质量。
在重元素和放射性元素含量很少的宇宙空间环境中,必然形成超大质量天体。超大质量天体内部温度高,能产生重元素。其根本特征是外壳不会被核聚变积累的能量冲破。超大质量天体最后形成星系。比如银河系。
在超大质量天体喷发出的物质带中,宇宙空间重元素和放射性元素含量高,形成大质量的恒星。恒星内部温度一般高于1000万度,低于1亿度,只能大量产生氦,不能产生其它更重元素。其根本特征是外壳被溶化后,内部温度仍保持高于1000万度,氢热核反应仍能进行。这样的天体最后成为对外发热发光的恒星。比如太阳。
在恒星喷发出的物质带中,已经被恒星聚集起来重元素和放射性元素,与其它物质一起冷却形成行星。行星的特点是在外壳保护下,内部温度能够达到1000万度,发生氢热核反应。行星向外喷发后失去外壳保护,内部温度低于1000万度,氢热核反应停止。氢热核反应时断时续的进行,到最后完全完全停止。其根本特征是氢热核反应时断时续,最后完全停止。比如地球。
行星喷发出来的小物质团,形成卫星。卫星即使在外壳保护下,内部温度也不能达到1000万度,不能进行氢热核反应。这样的天体最后成为卫星,比如月亮。严格来讲,水星、金星因为没有能力生成自己的卫星,其性质与月亮是一样的,只不过辈份高一辈。
从卫星的角度看,月亮是地球的卫星,地球是太阳的卫星,太阳是银河的卫星。
从出生的角度看,银河生出太阳,太阳生出地球,地球生出月亮。就象繁衍是生命的本能一样,制造自己的卫星是天体的本能。实际上,银河也可以直接产生象地球月亮一样的行星、卫星,太阳也可以直接产生象水星、金星这样没有繁殖能力的天体。
从循环的角度看,天体的放射性元素和重元素消耗完,只剩下核裂变时吸能的铁和轻元素,最后形成玻色——爱因斯坦凝聚,还原为单原子。各种单原子在引力作用下聚拢在一起形成银河一样的超大质量天体。
引力产生高温,引发氢热核聚变,只发生在象银河一样大的超大质量天体中。
星系是宇宙中独立的生态系统,具有宇宙的全部功能,星系的质量能独立完成天体演化的全部过程。其它星系的远离,对星系的演化没有影响。
质量小于星系的天体不能仅依靠引力发生氢热核反应,其内部热量的产生主要依赖于放射性元素和重元素的核裂变。
天体的循环包括能量循环、物质循环、运动循环和形态循环。
能量循环是指放能核反应和吸能核反应都同时发生在天体内部。形成热量——冷量——热量的循环。根据能量守恒原则,产生的热量和贮存的冷量是相等的。但这个循环是不等量的,天体产生的热量有一部分立即散发出去,不可能收回,天体内部形成冷量剩余。冷量剩余的表现是,天体最后剩下核裂变时吸收能量的铁元素和轻元素。铁元素和轻元素是冷量贮存体。
物质循环系统主要是指氢元素聚变成氦元素,氦元素聚变成轻元素,轻元素聚变成铁,铁元素聚变成重元素和放射性元素。放射性元素和重元素裂变成铁和轻元素,轻元素裂变成氦元素,氦元素裂变成氢元素,相互循环。
运动循环包括天体的公转、自转和呼吸运动。
天体的公转是指天体围绕另一个比自己质量大的天体旋转的运动。天体公转的过程就像游牧民族逐水草而居一样,追逐吸附宇宙空间的物质团,不断壮大自己。
天体围绕自身旋转轴的自转,形成呼吸运动和内部物质的有序排列。
呼吸运动是指天体大气层中的气体,从两极气眼吸入,经赤道喷出,回到大气层的循环。
形成天体的六类物质,氢元素、氦元素、轻元素、铁元素、重元素、放射性元素,互相转化,互相制约,缺一不可。在数量上也要保持平衡。各类物质的比例决定天体的不同形态。缺少某一类物质,天体都将发育不全或者过早夭折。其中最重要、最稀缺的物质是重元素和放射性元素。
重元素和放射性元素是宇宙中最稀缺的物质,就像木桶能装多少水,是由最短的那一块木板决定,重元素和放射性元素数量的多寡决定氢热核反应开始的时间,也决定天体质量的大小,也是影响天体寿命的主要因素。



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