太阳系的起源

随着关于行星、卫星、彗星和小行星的数据越来越多,天文学家在形成太阳系起源理论时面临的问题也越来越多。在古代世界,起源的理论地球在天空中看到的物体肯定要少得多限制的事实。事实上,只有在以撒的出版之后,对太阳系起源的科学研究才成为可能牛顿运动定律而且万有引力在1687年。即使在这一突破之后,许多年过去了,科学家们仍在努力应用牛顿定律来解释行星、卫星、彗星和小行星的表观运动。1734年瑞典哲学家伊曼纽尔Swedenborg提出了一个太阳系起源的模型,在这个模型中,一层物质围绕着太阳系太阳碎裂成小块,形成了行星。太阳系是由原始星云形成的这一观点被这位德国哲学家发扬光大伊曼努尔康德在1755年。

早期科学理论

康德-拉普拉斯星云假说

康德的中心思想是,太阳系最初是由分散的粒子组成的云。他假设粒子之间的相互引力使它们开始移动和碰撞,这时化学力使它们结合在一起。就像其中一些聚合它们变得比其他的更大,它们生长得更快,最终形成了行星。因为康德并不精通物理还是数学,他认不出来了内在他的方法有局限性。他的模型没有像观测到的那样,解释行星沿同一方向和同一平面围绕太阳运动,也没有解释行星卫星的公转。

是向前迈出的重要一步皮埃尔西蒙拉普拉斯大约40年后的法国作为一位杰出的数学家,拉普拉斯在数学领域尤其成功天体力学.除了出版不朽的论文关于这个问题,拉普拉斯写了一本很受欢迎的书天文学,在附录中,他对太阳系的起源提出了一些建议。

拉普拉斯模型开始于太阳已经形成并且在旋转大气最远的:超越最远的距离的地球会被创造出来。对来源一无所知能源在恒星中,拉普拉斯假设太阳会开始冷却,因为它会辐射出热量。对这种冷却的反应,如压力施加当气体减少时,太阳就会收缩。根据的法律角动量守恒,体积的减小将伴随着太阳旋转速度的增加。离心加速度会把大气中的物质向外推,而万有引力会把它拉向中心质量;当这些力刚好平衡时,一圈物质就会留在太阳赤道的平面上。这个过程会继续形成几个同心圆,然后每个同心圆都会合并形成一个行星。类似地,行星的卫星可能起源于形成行星时产生的环。

拉普拉斯模型很自然地得出了行星在太阳旋转的同一平面和方向上围绕太阳旋转的观测结果。因为拉普拉斯理论融合了康德关于行星由分散的物质聚合的观点,他们的两种方法经常被合并在一个叫做“康德-拉普拉斯星云”的模型中假设.这个太阳系形成的模型被广泛接受了大约100年。在此期间,太阳系中明显的运动规律被发现的小行星高度偏心轨道和逆行轨道的卫星。星云假说的另一个问题是,太阳的质量占了太阳系质量的99.9%,而行星(主要是四个巨大的外行星)的质量却占了太阳系质量的99%以上角动量.要使太阳系符合这一理论,要么太阳旋转得更快,要么行星围绕它旋转得更慢。

二十世纪的发展

在20世纪最初的几十年里,一些科学家认为星云假说的缺陷使它不再成立。美国人Thomas Chrowder Chamberlin而且Forest Ray Moulton和后来的人詹姆斯的牛仔裤而且哈罗德·杰佛利英国的科学家们在行星是灾难性形成的观点上发展了不同的观点。因为太阳与另一个太阳的近距离接触明星.这个模型的基础是,当两个天体近距离经过时,物质从一个或两个恒星中抽出,这些物质后来合并形成行星。这个理论的一个令人沮丧的方面是含义那就是太阳系的形成银河系一定是极其罕见的,因为恒星之间足够近的相遇是非常罕见的。

下一个重大进展发生在20世纪中期,科学家们对这一过程有了更成熟的理解星星它们自身必须形成和属于的行为气体在恒星内部和周围。他们意识到,从恒星大气中剥离出来的热气体物质只会在太空中消散;它不会凝结形成行星。因此,太阳系可以通过恒星碰撞形成的基本观点是站不住脚的.此外,知识的增长星际介质气体和尘埃分布在分隔恒星的空间中,这表明存在由这种物质组成的大型云团,恒星是在这些云团中形成的。行星一定是在恒星形成的过程中以某种方式产生的。这种意识鼓励科学家重新考虑某些类似于康德和拉普拉斯早期概念的基本过程。