论太阳星体结构的演变

论太阳星体结构的演变

关于太阳高度变化的几种观点,主要有根据人类对太阳系起源的研究，已有300多年的历史。自18世纪初以来,提出的太阳系起源假说就有46种。如果按假说的基本观点,可将它们划分为四大类:(1)以G.L,L.布封(1745)、J·H·金斯(1916)和W·K·布朗(1971)等为代表的老新灾变说;(2)以I·康德(1755)、P·S·拉普拉斯(1776)、E.霍伊尔和戴文赛等为代表的老新星云说;(3)以О·Ю·施密特等(1944)为代表的俘获说;(4)以G·E·神甫莱梅特(1927)和G·加莫夫等为代表的大爆炸说。虽然这四大类假说从不同的角度上对太阳系起源提出了各自独立的看法,但是它们中还没有一种假说能对太阳系星球的形态而貌、体积、物质状态、物质密度、角动量(公转和自转)、运动速度(公转和自转)和运动方向(正转和逆转)在宇宙空间上出现的特点和规律等,作出全面系统的解释。正象D·ter·Haat(1967)、T·Herczeg(1968)、I·Willians(1968)和J·A·Jacobs(1974)等提出的那样,近代对太阳系起源的研究,还是处于悬而未决的阶段,与三百多年前笛卡尔时期相比并没有什么新的进展。笔者在研究地球与行星和卫星,乃至太阳之间的关系,探讨地球起源和演化的过程中,不仅发现太阳系星球的形态面貌、体积、物质状态、物资密度、角动量、运动方向和运动速度之间存在着明显的有机规律和内在联系,并对此作了全面系统的探讨性研究。本文是笔者在《世界地质》1986年第四期发表的“关于太阳系起源——初论巨星依次分离说”的基础上,对巨星依次分离说的主要依据和基本观点进行补充论述。宇皇空间物理数据该假说的建立依据,是在搜集和研究太阳系星球形态面貌、体积、物质状态、物资密度、角动量(公转和自转)、运动速度(公转和自转)以及运动方向(正转和逆转)等天文物理数据,在宇宙空间上出现的特点(表1)以及彼此的相关关系后建立起来的。太阳高尔夫球场起源时的物质形态根据过去的研究成果,太阳系星球的物质状态大体上可划分为三大类:(1)太阳(或者包括木星和土星等)物质呈灼热状态(即为等离子体或岩浆);(2)除了木星和土星以外的行星(水星、金星、地球、火星、海王星和冥王星)和较大的卫星(月球、木卫1、木卫2、木卫4、木卫3、土卫6、海卫1),它们的物质内部呈灼热状态(岩浆或等离子体),而外部则冷凝呈固体岩石状态;(3)小行星、较小的卫星(除了上述卫星而外)和陨星(即陨石)的物质,均已全部冷凝呈固体岩石状态。笔者认为如果与星球体积大小有机的结合起来进行综合研究,就可以恢复在太阳系星球起源时,其物质都是处于灼热的状态(即为等离子体)。提出这种看法的主要根据可以解释为只有太阳系星球起源时物资呈灼热的状态,尔后在宇宙近似于真空的条件下,星球发生由热向冷的变化,体积大的星球向体外扩散热能的速度较慢,而体积小的星球向体外扩散热能的速度则较快,体积介于它们之间的星球向体外扩散热能的速度则介于它们之间,这才形成了不同体积的星球呈现不同的物质形态。否则,体积较小的小行星、卫星和陨星,在其岩石中仅含微量放射性元素的情况下,它们中的岩石却普遍的是由岩浆冷凝固结成岩浆岩的,那么,它们形成岩浆岩的热能是如何产生的,这是很难解释的。关于太阳高尔夫球场根据过去研究程度较高的星球资料(图1),可以推断出太阳系星球的形态面貌有如下共同点:在北极地区普遍的出现有向星球体内的拗坑(类似地球的北冰洋);在南极地区则普遍地出现有扁平的高地(类似地球的南极洲);在两极地区之间出现的高地和平原,不仅彼此相间排列,而且高地的水平面貌都出现有倒置三角形的形态,最小的锐角尖端都指向南极(类似地球的非洲和美洲等大陆出现的形态)。鉴于上述太阳系星球形态面貌,可以推断出太阳系星球起源时的形态面貌,既不是圆球体,也不是椭球体,而应该是似纺锤状的长螺旋体。其形态面貌与慧星头部的形态很相似。为什么近代太阳系星球的形态面貌,都呈现近似于扁椭球体(南北半球不对称)的形态面貌呢?这是因为太阳系星球起源时的物质呈灼热状态,而且形态面貌又都很相似于慧星头部,在沿着各自的椭圆形轨道进行高速度的公转和自转的过程中,在星球各部位上产生的向心力和离心力大小不同,导致了星球形态转变为南北半球不对称的扁椭球体状。根据太阳系星球表现的南北半球不对称的扁椭球体的形态面貌,可以推断出太阳系星球起源时的物质,不可能是由星云物质在轨道上聚集演化形成的。因为宇宙是处于真空状态,如果是星云物质在轨道上聚集形成的星球,它们的形态面貌在南北半球上应该出现有明显的对称性才较为合理。而现存星球的形态面貌在南北半球上却出现了明显的不对称性,所以认为太阳系星球起源时的物质,都是从轨道以外飞来的灼热物质团演化形成的。特别是形成星球的灼热物质团的形态面貌,又都类似于慧星的头部,因此它们形成不对称的扁椭球体也就比较容易理解了。太阳高尔夫球场的转分离运动根据过去天文界测得的天文物理数据(表2)进行计算的结果,看出行星物质的平均密度(1.1242克/厘米3)与太阳外层物质的平均密度(1.218克/厘米3)比较近似。据此推断,行星起源时的物质可能是从太阳的外层物质分离出来的。如果这种推论是正确的,那么根据太阳系、银河系乃至宇宙星球出现的由大到小依次相互环绕的运动规律和引力关系,还可以推断出卫星起源时的物质,是从它们所环绕着运动的行星外层物质分离出来的,例如月球物质的平均密度(3.34克/厘米3)与地球外壳玄武岩层物质的平均密度(2.9—3.32克/厘米3)比较相似(花岗岩层是地球起源后物质演化形成的后生外壳)。根据上述的一些道理还可以推断出,太阳和恒星起源时的物质,是从银核外层物质分离出来的,以此类推还可以无限地推断下去。太阳系星球是经过波状旋转分离运动产生的探讨太阳系星球起源时的产生方式,主要是根据太阳系行星的星球体积、物质密度、角动量、运动速度和运动方向在宇宙中表现的特点以及彼此之间的关系(表1)进行研究的。体积的分布据初步总结有两个特点:在不同类型星球中,接着太阳、行星和卫星的排列顺序,星球体积由大到小;在相同类型星球中,如行星,在两头部位上的体积较小,而在中间部位上的体积则较大。物质密度的分布根据行星的资料,在同种类型的星球中,两头部位上星球的物质密度较大,而在中间部位的则密度较小。角动量的分布据初步总结有三个特点:在不同类型的星体中,按太阳、行星和卫星的排列顺序,角动量由大到小;在相同类型的星球中,例如行星,在两头部位上星球的角动量较小,而在中间部位上星球的角动量则较大;星球公转角动量与自转角动量呈正相关关系。运动速度的分布据初步总结有两点:在不同类型星球中,按着太阳、行星和卫星的排列顺序其自转速度由大到小;在相同类型星体中,例如行星,在两头部位上星球的自转速度较慢,而在中间部位上星球的自转速度则较快。运动方向的分布根据过去的研究得知,在太阳系星球中,它们公转和自转的方向是大部呈左旋,仅少数例外。例如,行星中的重量和天王星,它们自转呈右旋方向,而公转则呈左旋方向;再如,木星、土星、天王星、海王星和冥王星,它们部分或全部卫星的自转是左旋方向,而公转则为右旋方向。这些现象反映了星球起源时物质运动方向的基本特点。根据太阳系行星体积、物质密度、角动量(公转和自转)和运动速度等相互之间组成的有机的相关关系(图2)以及行星的运动方向(正转和逆转)等进行综合分析,不仅可以说明行星起源时的物质是在统一机制下产生的,而且还能说明行星起源时,经历了统一的波状旋转分离运动(图3)。既然太阳系的行星是在统一的机制下产生的,那么它们公转和自转的方向,便反映了行星起源时其物质具备既向前又旋转的运动特点。再根据行星的物质密度与角动量和运动速度之间的关系,还可以推断出行星起源时,物质发生了分异作用(即两头部位上星球物质密度较大,而中间部位上星球物质密度则较小),同时说明行星起源时,其物质经历了波状旋转运动分离的过程。太阳系、银河系乃至宇宙的星球出现的由大到小依次相互环绕的引力关系和运动规律,说明宇宙出现的各种类型的星球都是有层次的。根据行星起源时的产生方式,可以推断出卫星起源时其物质也是经过波状旋转运动分离产生的。同理,太阳和恒星起源时的物质,也是经过波状旋转运动分离产生的。以此类推,银河系和河外星系的核起源物质,也应如此。太阳紫外辐射的生成根据前人的资料太阳系卫星产生的时间为46亿年左右;行星比卫星略早一些,可能46.5亿年左右;太阳比行星还早,为48亿年左右。据产生时间的特点,可以推断出宇宙出现的星球层次越高,它们产生的时间也越早。这是因为宇宙星球起源物质先后发生由大到小依次波状旋转分离运动之故。假说的基本观点在上述研讨的基础上,可将巨星依次分离假说总结为:在46亿年以前一个相当遥远的时期,在宇宙中曾出现过一个巨大灼热的物质团(即本文的巨星概念,它与天文学中巨星概念不同),它在沿着椭圆形轨道以左旋方向高速度旋转(公转和自转)运动的过程中,逐渐形成带有“尾巴”的似椭圆形螺旋体(酷似于慧星的形态面貌),由于旋转运动速度的变化(开普勒定律),在“尾巴”惯性运动的作用下,导致“尾巴”从尾根部位上沿水平切线方向被甩出去;在“尾巴”强大甩动力的作用下,使“尾巴”物质产生了依次波状旋转分离运动(这与“尾巴”本身出现公转和自转有关),逐步产生了整个宇宙空间上由大到小依次相互环绕运动的大小星系和星球,太阳系只是其中分离出来的很小的一部分(图5)。因此,笔者提出的太阳系起源假说,称为巨星依次分离说。太阳系的物质从银核“尾巴”分离出来以后,还是一个灼热的物质团。在它沿着椭圆形轨道进行高速度旋转(公转和自转)运动的过程中,又逐渐形成带有“尾巴”的似椭圆形螺旋体,并随着旋转运动速度发生由快到慢的变化,在“尾巴”惯性运动的作用下,使“尾巴”与椭圆形螺旋体沿着水平切线方向分离。当“尾巴”分离时,在“尾巴”强大甩动力的作用下,不仅使似椭圆形螺旋体在前进运动方向上发生近90°向上“调头”(旋转),同时还沿着椭圆形轨道继续向前进行旋转(公转和自转)运动,到这时才形成独立的太阳。被甩出的“尾巴”物质在甩动力的作用下,继续进行波状旋转分离运动,导致许多行星体的产生,它们分别沿着各自的椭圆形轨道进行高速度旋转(公转和自转)。在旋转过程中,继续重复上述过程,于是,产生了独立的行星、卫星、陨星。需要指出的是,为什么不同行星会产生不同数目和大小的卫星呢。这是由产生行星时,它们的体积大小以及所形成