2008年12月11日星期四

宇宙谜团-太阳系是如何诞生的

关于太阳系的起源问题,多年来一直没有一个公认的说法。人们提出的假设非常多,其中影响较大的有星云说、灾变说和俘获说。

星云说

这种观点首先由德国伟大的哲学家康德提出来,几十年以后,法国著名数学家拉普拉斯又独立提出了这一观点。他们认为,整个太阳系的物质都是由同一个原始星云形成的,星云的中心部分形成了太阳,星云的外围部分形成了行星。不过,康德和拉普拉斯的观点也有着明显的分歧。康德认为太阳系是由星云的进化性演变形成的,先形成太阳,后形成行星;拉普拉斯则相反,认为原始星云是气态的,且十分灼热,因其迅速旋转,先分离成圆环,圆环凝聚后形成行星,太阳的形成要比行星晚些。尽管他们的观点有这样大的差别,但是大前提是一致的,因此人们便把它们捏在一起,称这一理论为康德-拉普拉斯假说。

俘获说

灾变假说,足足占据了天文学家们的头脑达30年之久。最近几年,灾变说又活跃起来,霍尔夫森就是这一观点的拥护者,他的最新解释是,形成行星的气体流是从掠过太阳的太空天体中抛射出来的。但天文学家们经过计算后认为,气体中的物质在空间弥散开来之后,不会产生凝聚现象。这是对灾变说的釜底抽薪。于是,俘获说便应运而生。这一假说最早是苏联科学家施密特提出来的。他认为,当太阳某个时候经过气体尘埃星云时,会把星云中的物质“据为己有”,形成绕太阳旋转的星云盘,并逐渐形成各个行星及其卫星。德国的魏扎克、美国的何伊伯也都是这一观点的拥护者。

灾变说

由于康德- 拉普拉斯假说无法解释太阳和各行星之间动量矩的分配问题,因此在20世纪初,灾变说盛行起来。这个学说的首创者是法国布封。后来又有一些人相继提出太阳系起源于灾变。代表人物是英国天文学家金斯。他认为太阳是先形成的,行星的形成,是一颗恒星偶然从太阳身边掠过,把太阳上的一部分东西拉了出来的结果。太阳受到起潮力的作用,从表面抛出一股气流。气流凝聚后,变成了行星。

宇宙谜团-哈佛分类法与赫罗图

美国哈佛天文台的皮克林对当时能观测到的全天24万多颗恒星都拍摄了光谱,他组织了十几位终身不嫁而一心一意为天文学献身的女性,对这20 多万颗恒星的光谱进行分类和研究。最后,以坎农女士的结论为准,按照恒星的表面温度由高到低的顺序,从温度最高的O型星开始,构成了如下的序列:O-B-A-F-G-K-M。为了便于记忆,有人利用这些字母编了一句话:“Oh!Be A Fair Girl,Kiss Me”(译成中文为“啊!好一个仙女,吻我吧”)。这句话中每个词的第一个字母恰好构成上述光谱的次序。这便是非常著名的哈佛分类法,世界上的天体物理学家都认可它。它还被哲学家称为“可能是发现世界秩序的最简单方法”。

恒星的演化

人类对恒星演化过程的认识,比人类对恒星的产生的认识要全面和深入一些。和对宇宙的起源了解相比,人类对恒星的诞生以及整个演化过程的了解就详细得多了。恒星也和其他生物一样经历诞生、盛年、衰老和死亡四个过程。经过恒星的幼年,恒星才真正成为一颗天体。年轻的恒星
仍在收缩,因此温度仍在升高。升到1000万摄氏度以上时,星系核心的氢元素开始进行聚变反应,并释放能量。这样一来,恒星就变得比较稳定,并进入“青壮年期”。

赫茨普龙—罗素图


人类在对恒星演化过程的科学研究中,最重要的成就是20 世纪初丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家罗素对恒星光谱和光度关系的研究,他们将此绘制成图,人们称此图为赫茨普龙—罗素,简称赫罗图。由此图可知,恒星要经过主序星(青壮年)阶段和红巨星(老年)阶段。目前,人们发现在观测到的恒星中,有90%处在主序星阶段(太阳也处在这个阶段)。这个阶段是恒星经
历时间最长的阶段,约几亿年到几十亿年。这时的恒星已不收缩了,燃烧后的能量全部辐射掉。

当恒星变老时

当恒星变老成为一颗红巨星时,在它的核反应中,除了氢之外,氦也开始燃烧,接着又有碳加入
燃烧行列。此时它的中心温度更高,可达几亿度,发光强度也升高,体积也变得庞大。猎户座的参宿四就是一颗最老的红巨星。太阳老了也会变成红巨星,那时它将膨胀得非常大,以至于会把地球吞掉——如果那时人类还存在的话,就该“搬家”了,搬到离太阳远一些的行星上去生活。