太阳系

康德太阳系的中心思想是,开始是一个分散粒子的云。他认为粒子的相互引力吸引他们开始移动和碰撞引起的,此时化学作用使他们粘合在一起。当这些总量超过其他人,他们仍然增长更快,最终形成行星。因为康德没有高度精通物理或数学,他不承认他的方法的内在局限性。他的模型不考虑行星绕着太阳在同一方向,在同一个平面上,因为它们是观察到,也不解释行星卫星的革命。

向前迈出的重要一步是由皮埃尔西蒙拉普拉斯法国的一些40年后。一位杰出的数学家,拉普拉斯特别领域的成功天体力学。除了出版的专著,天文学拉普拉斯写了一本受欢迎的书,附录中他做出了一些建议关于太阳系的起源。

拉普拉斯模型始于太阳已经形成和旋转和大气层扩展超越的距离最远的行星将被创建。一无所知的能源的恒星,拉普拉斯假设太阳将开始降温,因为它辐射热量。为了应对这种冷却,作为其气体施加的压力下降,太阳的合同。根据法律角动量守恒,减少大小将伴随着太阳的自转速度的增加。离心加速度将大气中的材料向外推,而引力会把它向中央质量;当这些力量平衡,一个环的材料将在飞机留下的太阳赤道。这个过程将一直持续到几个同心圆的形成,每一个都那么会结合形成行星。同样,一颗行星的卫星会起源于形成行星产生的环。

拉普拉斯模型导致自然的观察结果行星围绕着太阳在同一个平面上,当太阳旋转方向相同。因为行星的拉普拉斯把康德的理论思想合并从分散的材料,他们的两种方法通常组合在一个单一的模型称为Kant-Laplace星云假说。这个模型对太阳系形成被广泛接受了约100年。在此期间,明显规律性运动太阳系中被发现的小行星反驳与逆行高度偏心轨道和卫星轨道。星云假说是事实的另一个问题,而太阳包含99.9%的太阳系的质量,行星(主要是四巨头外行星)携带超过99%的系统的角动量。太阳能系统符合这个理论,太阳应该更迅速地旋转或行星应该围绕着它更慢。

在20世纪的前几十年,一些科学家认为星云假说的缺陷使它不再站得住脚。美国人托马斯Chrowder Chamberlin和雷顿森林詹姆斯的牛仔裤和哈罗德·杰佛利英国的发展变化catastrophically-i.e形成的行星。,太阳与另一颗恒“亲密接触”。这个模型的基础是材料绘制出一个或两个明星近距离传递的两具尸体时,这种材料后结合形成行星。一个令人沮丧的方面的理论含义,太阳能系统的形成银河系必须极其罕见,因为恒星之间充分接触会发生很少。

下一个重大的发展发生在20世纪中期随着科学家获得了更成熟的理解的过程星星自己必须的形式和行为气体在和周围的恒星。他们意识到热从恒星大气气态物质剥夺了只会消散在空间;它不会凝结形成行星。因此,一个太阳能系统的基本思想可以通过恒星形成接触是站不住脚的。此外,知识的增长星际介质——气体和尘埃的空间分离stars-indicated分布式大型云这样的问题存在,这些云恒星形成。行星必须被创建在这个过程中,形成了恒星本身。这种意识鼓励科学家们重新考虑某些基本流程与康德和拉普拉斯的一些早期的概念。

青睐的范式,太阳系的起源始于引力坍缩的一部分星际云气体和尘埃组成的有一个初始质量仅10 - 20的比例大于当前太阳的质量。这种崩溃可以由云内的密度的随机波动,这可能会导致一个或多个积累足够的材料来启动过程中,或由外在干扰如超新星爆炸的冲击波。崩溃云地区很快就会约球形状。因为它是围绕银河系的中心,中心正的部分更遥远更慢比近的部分。因此,随着云崩溃,它开始旋转,,为了节省角动量,其旋转速度增加继续合同。持续的收缩,云趋于平缓,因为它是物质更容易遵循重力比沿着垂直于这个平面的旋转,反对离心力最大的地方。结果在这个阶段,在拉普拉斯模型中,是一个磁盘材料形成一个中央凝结。

这个配置,通常称为太阳星云,类似于一个典型的螺旋星系的形状在缩小规模。向中央凝结气体和尘埃崩溃,他们势能被转换为动能运动(能量),材料的温度上升。最终凝结核内的温度变得足够强大反应开始,从而生太阳。

同时,材料磁盘碰撞,合并,并逐渐形成越来越大的物体,如康德的理论。因为大部分谷物的材料有几乎相同的轨道,他们之间的碰撞相对轻微,粒子可以坚持下去,保持在一起。因此,更大的粒子是城市群逐渐建立起来。

现阶段个人合生磁盘中的对象显示其经济增长的差异和构图,取决于他们的距离从高温中心质量。初生的太阳,温度太高了水从气态冷凝到冰,但在今天的木星的距离(大约5 AU),水冰可以形成。这种差异的重要性与水形成行星的可用性。由于各种元素的相对含量,在宇宙中,比任何其他水分子可以形成化合物。(水,事实上,宇宙中是第二个最丰富的分子,氢分子后)。因此,物体在太阳星云形成的温度,水会凝结冰能够获得更大规模的形式比对象形成固体材料接近太阳。一旦这种增生的身体达到大约10倍目前地球的质量,它的引力可以吸引并留住大量的甚至最轻的元素,氢和氦,从太阳星云。这是两个宇宙中最丰富的元素,所以行星形成在这个地区会变得非常巨大。只在距离5非盟或更有足够的质量的材料构建这样一颗行星在太阳星云。

这个简单的图片可以解释观察到的广泛差异之间的内部和外部行星。内行星形成于温度过高,让丰富的挥发性和相对较低的冷冻temperatures-such substances-those水,二氧化碳,和氨凝结的冰。因此他们仍然小洛奇的身体。相比之下,低密度大,天然气外行星形成于距离超出了天文学家称为“雪线”即:来自太阳的,最小半径的水冰可以凝聚,在150 K,−−190°F (120°C)。温度梯度的影响在今天可以看到太阳星云凝聚的增加分数挥发物在固体与太阳的距离增加。星云气体冷却,第一个固体物料从气相冷凝是含金属的谷物硅酸盐年代,岩石的基础。这之后,在与太阳之间的距离较大,冰的形成。在地球的太阳系内部月亮密度为3.3克/立方厘米,是一颗卫星组成的硅酸盐矿物。太阳系外的低密度如土星的卫星特提斯海。密度约1克每立方厘米,这个对象必须由主要的水冰。在距离还远,卫星密度再次上升,但仅略大概是因为他们把密集的固体,如冰冻的二氧化碳,凝结在更低的温度下。

尽管取得了明显的逻辑,这个场景已经收到了一些自1990年代初以来的强大挑战。一个来自其他太阳能系统的发现,其中也包含许多巨大的行星轨道非常接近其恒星。(见下文其他太阳能系统的研究)。另一个意外发现的伽利略宇宙飞船的使命,木星大气层是富含挥发性物质等氩和分子氮(看到木星:木星系统的起源的理论)。对这些气体浓缩,成为纳入累积形成冰冷的尸体,木星的核心需要温度30 K,−−400°F (240°C)或更少。这对应于一个距离远远超出了传统的雪线,木星被认为已经形成了。另一方面,某些后模型表明,温度接近太阳星云的中心平面多冷却器(25 K,−−415°F (248°C))比之前估计的。

尽管许多这样的问题仍有待解决,太阳星云康德和拉普拉斯模型似乎基本上是正确的。支持来自观察红外线和无线电波长,这揭示了年轻的恒星周围物质的圆盘。这些观察结果还表明,行星形成在极短的时间。崩溃的星际云磁盘应该大约一百万年。这个磁盘的厚度是由它所包含的气体,形成的固体颗粒迅速解决磁盘的中腔,在从100000年1-micrometre(0.00004英寸)粒子仅10年1厘米(0.4英寸)的粒子。中腔随着局部密度的增加,粒子的增长的机会变得更大的碰撞。随着粒子的增长,结果进一步提高引力场的加速增长。计算表明,对象10公里(6英里)的规模在1000年将形成。这样的对象是大到足以被称为星子年代,行星的基石。

持续增长的吸积导致越来越大的对象。增生影响期间释放的能量足以导致蒸发和广泛的融化,将最初的原始材料,被直接冷凝产生星云。理论研究行星形成过程的这个阶段表明,月球或火星大小的几具尸体必须形成除了今天发现的行星。碰撞这些巨头planetesimals-sometimes称为行星胚胎和行星会有戏剧性的效果和可能产生的一些异常今天看到在太阳能系统的例子中,奇怪的是高密度的水星和金星的极其缓慢而逆行旋转。碰撞地球和行星胚胎大小的火星可能形成月球(看到月亮:起源和演化)。火星上有点小影响后期阶段的吸积可能导致了目前火星大气的瘦。

同位素的研究形成放射性衰变的半衰期较短的父元素,月岩样本和陨石,表明内行星的形成,包括地球和月球在5000万年基本完成后,星际云地区崩溃。行星和卫星表面的轰击碎片遗留的主要增生阶段继续深入再过6亿年,但这些影响了只有几个百分点的任何给定的物体的质量。

这个星球上的一般方案,建立更大的质量较小的吸积ones-occurred在太阳系外围。在这里,然而,冰冷的星子生产对象的吸积与地球质量的10倍,足以引起周围的气体和尘埃的引力坍缩太阳星云。这个吸积加崩溃允许这些行星能长得这么大是由他们组成接近太阳本身,与氢和氦的主导元素。每个行星开始自己的“subnebula”,周围形成一个盘中央凝结。所谓的普通卫星外行星的今天已近圆轨道接近各自的行星的赤道平面和轨道运动和地球的自转方向相同,形成了从这个磁盘。不规则satellites-those轨道离心率高,高的倾向,或两者兼而有之,有时甚至逆行运动时必须代表对象以前的轨道围绕太阳的引力被各自的行星。海王星的卫星海卫一和土星的菲比是突出的例子捕获卫星在逆行轨道,但每一个巨行星都有一个或多个这样的卫星娑婆。

有趣的是,的密度分布木星定期的伽利略卫星,它的四大卫星,镜子的行星在太阳系。这两个伽利略卫星离地球,Io和欧罗巴洛奇的身体,而那里伽倪墨得斯和木卫四一半冰。模型的形成暗示这巨行星木星非常热在其早期历史,冰不能凝结在circumplanetary星云Io的现在的位置。(看到木星:木星系统的起源的理论)。

在某种程度上在大多数物质在太阳星云形成离散的对象,突然增加的强度太阳风显然清除剩余的气体和尘埃的系统。天文学家已经发现了如此强烈的外流年轻的恒星周围的证据。更大的碎片星云,其中一些被认为今天的形式小行星和彗星。木星的快速增长显然阻止了一颗行星的形成在木星和火星之间的差距;在这一领域仍然是成千上万的对象组成的小行星带,其总质量小于三分之一月球的质量。的陨石恢复地球上的年代,其中绝大多数来自这些小行星,提供重要线索的条件和过程早期太阳星云。

冰冷的彗星核代表的星子形成于太阳系外。大多数是极其微小的,但是半人马对象被称为喀戎通常归类为一个遥远的小行星,但现在已知的彗星的显示特征直径约为200公里(125英里)。其他机构的规模和larger-e.g。,冥王星和阋神星——被观察到的柯伊伯带。占据大部分的对象显然柯伊伯带中形成的地方,但计算表明,数十亿的冰冷的星子被巨行星的引力驱逐从附近的行星形成的。这些对象成为了奥尔特云的人口。

行星环的形成仍是一个热门的研究主题,尽管他们的存在可以容易理解的位置相对于地球,他们包围。每个星球都有一个从其中心称为临界距离洛希极限名叫爱德华罗氏,19世纪法国数学家首先解释了这个概念。的环系统木星、土星、天王星、和海王星躺在罗氏行星各自的局限性。在这个距离两个小的身体为彼此的引力小于地球的吸引力的差异。因此,这两个不能合生,形成更大的对象。此外,由于行星的重力场作用驱散小颗粒的分布在周围的磁盘,会导致吸积的随机运动碰撞被最小化。

具有挑战性的天文学家的问题是理解如何以及何时材料组成行星环达到现在的位置在洛希极限以及环径向约束。这些过程可能会非常不同的不同的环系统。木星的光环显然是在生产和损失之间的稳定状态,用新鲜的粒子不断被地球的内部提供的卫星。土星,科学家们划分为那些认为戒指是行星形成过程的残余和那些认为戒指必须相对young-perhaps只有几百万年的历史。在这两种情况下,他们的来源似乎冰冷的星子碰撞分散到今天观察到的小颗粒。

的角动量问题,击败了康德和Laplace-why太阳系的行星最的角动量,太阳的大部分现在质量可以接近宇宙背景。所有恒星质量,从略高于太阳质量的最小的已知质量比推断基于缓慢旋转的恒星的自转速率更高的质量预测。因此,这些类日恒星显示相同的赤字角动量太阳本身。

答案是如何可能发生损失似乎在撒谎太阳风。太阳和其他恒星类似质量的外部大气压缓慢但稳步扩张进入太空。明星的高质量并不会出现这样的恒星风。角动量的损失与质量损失空间足以减少太阳的自转的速度。因此,行星保持角动量在原始太阳星云,但太阳逐渐减慢在46亿年前形成的。