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太阳是如何形成的?

2019-05-12  龙南

作为太阳系中心的太阳,是地球上光和能量的主要来源。八大行星,以及小行星,流星,彗星,都在围绕这颗巨大的火球旋转。太阳的表面由氢、氦,以及其他微量元素,如铁、镍、氧、硅、硫、镁、碳、氖、钙和铬组成,其表面温度高达5780 K(5506.85 ℃)。这颗恒星距地球约1.496 x 10^11米。现在,让我们走进这颗巨大而炙热的天体,探究她的诞生。

虽然我们目前并不知道关于太阳如何形成的确切信息,但我们认为她是在十亿到二十亿年前形成的。根据天文学家们的说法,太阳中的氢伴随着宇宙大爆炸而生。换句话说,太阳和宇宙的其他部分同时诞生。在宇宙大爆炸时,这些氢凝结成巨大的云层,成为了众多星系的起源地。而一些氢被释放,开始漂浮于我们的银河系之中。

太阳上出现的C3级中等耀斑(在左上角的白色区域可见),一个太阳海啸(右上角可见波状的结构)和多个丝状的磁力线从恒星表面离开。

随着时间推移,在一些意外的推动下,这些自由漂浮的氢开始集中并为太阳和太阳系的形成埋下了伏笔。渐渐的,太阳和太阳系变成了由氢原子和氦原子以及尘埃组成的缓慢旋转的分子云,并在自身的重力影响下向内塌缩,加速旋转。它的过度高速旋转最终导致自己成为了一个巨大的圆盘。

太阳系的行星和矮行星。图中仅大小按比例绘制,距离不依比例。

圆盘的大部分质量聚集在其中心,形成了一个气体球。球体持续不断的从外部吸引物质,导致进一步的压缩,进而使得球体的温度和内部压力剧增,以至于原子在内部发生核聚变。这便是太阳破壳而出的开始。那些球体之外的部分就变成了行星和太阳系的其他部分。

哈勃太空望远镜拍摄的猎户座星云,一个宽约20光年的“恒星摇篮”,可能近似于太阳形成之前的前太阳星云。

相关知识

太阳系形成于45亿6800万年前的大型分子云的引力坍塌区域中。这个初始的元气可能有数光年大,并且诞生好几颗恒星。由于是典型的分子云,其成分主要是氢与一些氦,还有前几代恒星融合的少量重元素。当这个区域将形成太阳系前,被称为前太阳星云,坍缩时因为角动量守恒,使它转动得越来越快。中心,集中了大部分的质量,成为比周围环绕的盘面越来越热的区域。

收缩的星云越转越快,它开始变得扁平,成为原行星盘,直径大约200AU,在中心是高温、高密度的原恒星。行星经由盘中的吸积形成,在尘埃和气体的引力相互吸引下,逐渐凝聚形成越来越大的天体。在太阳系的早期可能有数以百计的原行星,但因合并或摧毁,留下行星、矮行星和残余物构成的小天体。

硅酸盐和金属的熔点很高,只有它们能在内太阳系的温度下保持固体形态,这些物质最终组成了岩态行星,分别是水星、金星、地球和火星。由于金属成分在原始太阳星云中只占据了一小部分,类地行星都没有发展得很大。冻结线在火星与木星之间的位置,巨行星(木星、土星、天王星和海王星)形成于冻结线的外侧,这里的温度很低,挥发物质能以固态形式存在。

这一区域的冰比组成类地行星的金属和硅酸盐更多,所以该区域的行星发育得很大,可以捕获大量的氢和氦,它们是太阳系中含量最丰富的元素。太阳系中余下的那些不可能组成行星的物质聚集在小行星带、柯伊伯带和奥尔特云区域。尼斯模型解释了这些区域的形成原理,以及外侧的行星可能在形成后又受到各种复杂引力的作用才到了它们现有的位置。

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