星球是如何形成?有人说是高等文明安排的,这话靠谱吗?

本文基于回答网友问题,见下面截图:

干脆地说,我不这么认为。

因为现代天文物理学已经很清晰认识了宇宙诞生和星球诞生规律,这个规律就是“力”,是迄今发现宇宙中存在的四种基本力的作用,让宇宙变成了这个样子。

四种基本力是指万有引力相互作用力、电磁相互作用力、强相互作用力、弱相互作用力。过去对这四种力多有解释,今天就不张凯说了。

星球是宇宙中最多最普遍的存在,可以理解为宇宙中呈现球形的单个天体,包括恒星和行星。在太阳系呈现球形的星球并不多,只有太阳、八大行星、十来颗矮行星、部分大行星的卫星、部分小行星外观是球形。

星球成为球体,主要是引力作用

万有引力是现代科学的先驱艾萨克・牛顿发现的,是四种基本力最早被人类发现的一种力,从此人类对宇宙的理解进入了现代科学时代。万有引力的核心是指,只要有质量的物体,不管大小,它们之间都会相互吸引,引力大小遵循与质量成正比,与距离平方成反比的规律。

万有引力定律表达式为:F=GMm/r^2。这里的F表示引力值,单位N(牛顿,N=kg*m/s^2);G为引力常量,即两个1公斤物体质点距离1米时的引力,近似值为6.67*10^-11N・m^2/kg^2;M和m是引力相互作用的大小两个物体的质量,单位kg(公斤);r为两个引力相互作用物体之间质心的距离。

在引力作用下,气态和液态等流体,只要凝聚起来,都会近似球体;而岩质固态行星,在形成早期的熔岩流体状态,也很容易形成球体;但冷却后,形成球体就与质量和体积有关了,质量和体积越大,形成球体的可能性就越大。

这是因为,任何宏观物质都会有两种力量在对抗。一种是电磁作用力,表现为固体物质中的分子键键能,要求物质保持原有的状态; 而引力在星球上表现为重力,则要求将所有物质都拉向自己的质心,平衡的结果,就是将表面物质都拉到与质心的距离一致,这样星球就成为球形。

星球成为了球形,就是两种力量博弈后,引力占了上风。这个“上风”要多大呢?就是通过引力作用,形成足以破坏物质内部依靠电磁力保留的物质形态。(见下图)

为了让突起的部分产生足以自发崩塌的力,需要满足的条件为:4/3πGρrh>E0/μ。

这里的ρ表示岩质行星的平均密度,r为星球半径,h为星球表面可突起的高度,μ为分子摩尔质量,E0为每摩尔分子键键能。

由此我们可以看出,星球表面突起的高度受密度(质量)和体积(与质心距离)的制约。在密度既定条件下,体积越大的星球越能够呈现出球形。如地球密度为5.5*10^3 kg/m^3,与地球密度相近的星球,要让表面突起物不高于0.01r,星球的半径至少要达到2300km(千米或公里)。

随着星球质量和体积的不断增大,表面突起的高度比例就越来越小,而随着星球质量体积的不断减小,其表面突起高度比例会越来越大。经过计算,当与地球相同密度的星球体积半径小于700km时,其表面突起可达0.1r,越小突起越高,也就是700km半径的星球山峰可达70km,500km半径的星球山峰可达100公里。

这样,这个星球就不可能成球形了。当然这是密度约地球密度的星球称为圆球型的条件,如果密度很小或者表面为流体的星球,形成球形的体积就可以更小了。科学家们把天体能够成为圆球形的条件表述为:质量足以克服固体引力以达到流体静力平衡。

太阳系的球形星球有多少?

在太阳系,体积半径大于700公里的星球有约40多颗,它们是:

恒星太阳,半径为69.6km,质量为1.989*10^30kg,占据了整个太阳系质量的99.86%;八大行星,从距离太阳由近到远为:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,体积半径和质量就不说了,有兴趣的可以搜相关资料查看。

矮行星已确定和候选的有7颗,为冥王星、卡戎星、阋神星、谷神星、鸟神星、妊神星、共工星等,其中的卡戎星、谷神星、妊神星半径没有达到700km,因此未成为很好球形,妊神星是一个橄榄状(上图)。

半径大于700km的卫星有11颗,从大到小分别为:木卫三、土卫六、木卫四、木卫一、月球、木卫二、海卫一、天卫三、土卫五、天卫四、土卫八,最大的木卫三半径为2631km,最小的土卫八半径为735km。

当然有一些冰质天体很小,只有150km左右的直径,也呈现圆球状,这是因为这些星球表面是由水、甲烷等流体形成的冰组成,这样的卫星还有9颗。

还有一些已经发现的冰质天体,有的也接近球形,因为还在发现和观察中,就不一一介绍了。

星球形成的过程

宇宙中的星球主要集中在行星系。行星系是指以恒星为中心的天体系统,包括行星、卫星、矮行星、小行星、彗星和星际尘埃等,这些天体都是在主恒星引力作用下,围绕着主恒星运动,如太阳系就是这样。

实际上,行星以下各种天体都是恒星的附属结构,是在恒星形成过程中,在行星盘中的一些小颗粒凝聚而成,凝聚这些小颗粒的力就是引力。

恒星形成的母体是星云,也叫分子云或星际尘埃,其成分主要是宇宙中最轻的元素氢和氦,还含有约1%的比氢和氦更重的元素,比例大小与这坨分子云的来源不同。宇宙大爆炸初期最早形成的分子云除了氢和氦,只有极少的锂,没有其他重元素,是由于恒星核聚变和超新星爆炸,才产生了越来越多的重元素。

我们太阳系就是超新星爆炸后的星云形成的,而且很可能还是爆炸了若干次的星云生成。正因为如此,太阳组成成分才有1%左右的重元素,我们生存的地球上重元素占比重就更大。

星云颗粒相互之间引力虽然极小,但也还是会慢慢相互吸引靠拢,如果遇到超新星大爆发引力波等扰动,这种凝聚就会加快。随着聚集得越来越紧密,渐渐就会成为团状球状,相互之间的引力就会越来越强。

由于收缩不平衡,这个星云团就会渐渐旋转起来,旋转的离心力会在赤道面形成一个星云盘,或叫尘埃盘。这个星云盘就叫行星盘,未来的行星和这个系统中的所有小天体都在这个盘中形成并运行。

核心部分的星云在引力作用下,收缩得越来越快,最后形成坍缩态势,核心部分巨大的压力和温度将氢原子的核外电子剥离,核与核之间发生剧烈的碰撞和融合,由此核聚变发生了。核聚变巨大的辐射压抵消了星云向内收缩的压力,渐渐取得一个平衡,并不断向外部释放辐射出能量,一颗恒星就诞生了,并进入了主序星阶段。

恒星诞生的基本条件是这团聚集起来的星云质量最小达到太阳质量的0.07倍以上,只有这样,核心压力和温度才足以激活持续核聚变。质量越小的恒星由于核心压力小,温度低,核聚变反应就越和缓,燃料消耗就越小,寿命就越长;反之,质量越大,核心压力越大,温度越高,核聚变反应就越剧烈,燃料消耗就越快,寿命就越短。

最小质量的恒星叫红矮星,寿命最长的可达数万亿年;现在发现最大质量的恒星质量在太阳的200倍以上,如R136a1,寿命只有约300万年。

太阳系就是这样形成的,太阳是一颗中小质量恒星,叫黄矮星,寿命约100亿年。太阳形成过程,吸附了整个系统99.86%的质量,与此同时,行星盘中的小颗粒小石块等天体碎片相互碰撞吸引,渐渐凝聚在一起,就像滚雪球一样越滚越大,渐渐就形成了行星。

行星会将自己轨道的各种渣滓和天体都吃掉,独占一个公转轨道。随着大大小小天体的形成,行星盘就会变得越来越空旷。

这些星球天体在太阳引力作用下,几乎都在这个行星盘盘面围绕着太阳公转,这个盘面就被称为黄道。而各个行星在形成过程中,由于受到各种撞击,因此自转轴就都有倾斜,而且倾斜的夹角不一样。

许多小的天体又被行星引力所牵扯,围绕着行星运动,就叫卫星。如月亮就是地球唯一的卫星,水星和金星没有卫星,火星有2颗,木星、土星、天王星、海王星都有很多卫星,大大小小总数有200多颗。

宇宙中存在数万个星系,恒星和行星不计其数,由于恒星也有寿命,因此这些星球一直在生生灭灭。所以,星球的形成不是高等文明安排的,而是自然规律的体现,左右星球形成的最大力量就是万有引力。

对这个解释各位怎么看?欢迎讨论,感谢阅读。

时空通讯原创版权,侵权抄袭是不道德的行为,敬请理解合作。

243人参与, 0条评论 登录后显示评论回复

你需要登录后才能评论 登录/ 注册