空间和时间的综合体—宇宙-地球与宇宙的亲密关系

作者：江延午

页数：186

出版社：吉林摄影出版社

出版日期：2013

ISBN：9787549816323

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内容简介

　　人类对奥妙无穷的宇宙的认识首先是从地球开始的，然后由地球伸展到太阳系，进而延伸到银河系，再扩展到河外星系和总星系，最后再回到地球上。正是这些内容构成了宇宙，丰富了宇宙的内涵。《空间和时间的综合体·宇宙：地球与宇宙的亲密关系》介绍了有关恒星和行星形成的新进展。书中讨论了暗星云中孤立恒星的产生、星团和星云的形成、星际气体和尘埃的“生态学”以及可能产生黑洞的剧烈星暴，并把星系演化的过程与地球上生命的起源联系起来。

本书特色

人们通过对星空的长期观测，了解了太阳、月亮、行星、恒星等众多天体的运动规律……
浩瀚深邃的夜空，神秘的星星从古至今吸引着人类关注的目光，他们为什么闪闪发光？地球、太阳、太阳系和恒星是怎样形成的？有行星环绕的恒星多不多？……姜廷午编写的《地球与宇宙的亲密关系》介绍了有关恒星和行星形成的新进展。

目录

节选

　　尘粒在星云盘内气体中下沉时就已开始集聚了，它们一边下沉，一边集聚。这是行星形成过程的初始阶段，尘粒的集聚只能靠碰撞。尘粒之间有相对运动速度，包括热运动和随着气体湍流的运动。如果两尘粒大小差不多，相碰时可能碰碎，但也可能是一个尘粒和另一尘粒的一部分（碎块）结合起来。　　如果大小相差很多，那么，碰撞的结果常会是较小尘粒的全部或一部分被较大的尘粒吃掉。当尘粒长大到不能再称为尘粒而应当称为星子时，大的星子遇到小的星子或尘粒，就更容易把它们吃掉。这个过程叫做碰撞吸积，由于运动和碰撞的随机性，由尘粒形成的星子在大小方面可以相差很多，尘层形成后，由于密度增大，碰撞会更加频繁，星子就长大得更快。　　那时，在今天每个行星所占据的区域里总会出现一个最大的星子，这样的星子便是行星的胚胎，称为行星胎，如果最大的星子不久以后在碰撞中被碰掉了相当大的一部分，不成为最大星子了，那么原来第二大的星子就升上来，成为行星胎。　　当行星胎半径大到一千米左右时，它的质量已经大到需要考虑它对星子的吸引了。在这以前，集聚只靠碰撞，只有星子碰到行星胎时才会被吃掉；现在，只要星子接近行星胎到一定距离，它的运动方向就会由于行星胎的吸引而弯曲，逐渐接近行星胎，最后被吃掉。行星胎的生长主要靠引力，称为引力吸积。在一段时期内，碰撞吸积和引力吸积都起作用；以后，引力的作用便大大超过碰撞的作用，只需要考虑引力吸积了。　　星子的平均半径越大，空间密度（单位空间体积内星子的数目）就越小。　　由于星子运动的随机性，从一个局部范围看，星子的分布可以很不均匀，每个星子常会处于一个不对称的引力场中，从而受到加速。所以，随着星子的增大，星子间的相对速度不是减小，而是缓慢地增大。　　星子是由尘粒形成的，原来的尘层已不能再称为尘层，而应当改称为吸积层。　　星子都在绕太阳公转，所以它们之间的引力相互作用既会改变速度，也会改变公转椭圆轨道的偏心率和倾角。在今天的地球轨道处，轨道偏心率等于0.04的星子之间可以出现大到每秒60米的相对速度。今天小行星的轨道偏心率平均为0.14，它们之间的相对速度大到约每秒3千米。　　在类地行星区里的气物质和冰物质都挥发掉以后，只剩下土物质，而在土物质的星子集聚成行星以后，就再没有剩下多少东西了。在木土区里，固态的尘粒和星子集聚成行星的固态核，当其质量增大到10笛克数量级时，固体核便开始吸积周围的大量的气物质，使它们成为行星的一部分，由于压力大，气体被压缩成液体，所以，木星和土星的外部是液体，其中主要成分是氢，氢和氦占了这两个行星质量的绝大部分。这样，木星和土星的体积和质量就比其他六个行星大得多，但平均密度却比其他六个行星小。在天海区里，由于离太阳远，太阳的吸引力微弱，逃逸速度小，气体逐渐逃逸掉了。气体的逃逸是很慢的，但由于星云盘里离太阳越远物质越稀薄，所以天海区里物质的密度比木土区和类地区都小得多，行星的形成过程进行得很慢，所以当天王星和海王星长大到足够吸积气体时，气体已经跑光了。所以，天王星和海王星的体积和质量比木星和土星小，除大气以外，整个是固体，大部分是冰。　　施密特于1945年计算出，地球的形成过程用了70亿年的时间。后来，他的学派的一个成员指出，施密特在计算时忽略了引力吸积，才得到这样长的时间。如果考虑引力吸积，则地球的形成只需要1亿年左右的时间。魏札克和霍意耳等也得到行星形成所用的时间在1亿年左右。近年来，人们认识到星云盘里的尘埃会沉到赤道面邻近，使密度增加，从而使行星的形成过程大大加快。　　但是，不同的人得出的行星形成的时间很不一样，有短到几千年的，也有长到几千万年的。这个问题需要进一步研究，星云盘外部的物质密度比内部小，所以越靠近太阳的行星形成得越快：水星最先形成，海王星最后形成。我们应当对不同的行星分别定出其形成所用的时间。　　……