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第三章 我们的太阳系（第1页）

太阳系的起源之谜

太阳系的主角是位居中心的太阳，它是一颗光谱分类为G2V的主序星，拥有太阳系内已知质量的99。86%，并以引力主宰着太阳系。

木星和土星，是太阳系内最大的两颗行星，又占了剩余质量的90%以上，目前仍属于假说的奥尔特云，还不知道会占有多少百分比的质量。

太阳系内主要天体的轨道，都在地球绕太阳公转的轨道平面（黄道）的附近。行星都非常靠近黄道，而彗星和柯伊伯带天体，通常都有比较明显的倾斜角度。

由北方向下鸟瞰太阳系，所有的行星和绝大部分的其他天体，都以逆时针（右旋）方向绕着太阳公转。有些例外的，像是哈雷彗星。

环绕着太阳运动的天体都遵守开普勒行星运动定律，轨道都以太阳为椭圆的一个焦点，并且越靠近太阳时的速度越快。行星的轨道接近圆形，但许多彗星、小行星和柯伊伯带天体的轨道则是高度椭圆的。

在这么辽阔的空间中，有许多方法可以表示出太阳系中每个轨道的距离。在实际上，距离太阳越远的行星或环带，与前一个的距离就会更远，而只有少数的例外。例如，金星在水星之外约0。33天文单位的距离上，而土星与木星的距离是4。3天文单位，海王星又在天王星之外10。5天文单位。曾有些关系式企图解释这些轨道距离变化间的交互作用。

按照离太阳的远近距离，太阳系的八大行星分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。它们大小不同，性质各异。要一下子弄清楚这些行星的特征和起源还真不是一件容易的事。目前，一般认为太阳系是由宇宙空间中漂浮的气体和灰尘（固体微粒）所构成的。经过了数十亿年，横跨了数十个天文单位，从气体、灰尘到行星，构成行星的粒子形态也从微米到数万千米，太阳系的形成与进化是一个漫长的故事。

太阳系的起源是一个关于这个世界的本原问题，它从一开始就不是一个纯天文学问题。人们为了揭开这个迷，曾经历尽艰辛；许多人为此贡献出自己的毕生精力，有人甚至献出了生命。人类永远不会忘记那些曾经为理解我们这个世界而做出过重大贡献的人们。

1543年哥白尼在《天体运行论》中提出日心学说后，他无畏的科学精神一直鼓励着人们对太阳系的认知和对自然界本原的探索。

1644年笛卡尔（R。Descartes）在《哲学原理》中认为，太阳系是由物质微粒逐渐获得旋涡流式运动，而形成太阳、行星及卫星的。

1745年布封（G。L。L。de。Buffon）在《一般和特殊的自然史》中首次提出灾变说，质量巨大的物体，如彗星，曾与地球碰撞，太阳物质飞散太空，后来形成地球与其它行星、卫星。

1755年康德《自然通史与天体理论》提出系统学说，星云假说。太阳系是一团弥漫星际物质，在万有引力作用下聚集而成。中心形成太阳，由于斥力的增加，周边微粒在斥力的作用下，形成团块，小团块再形成行星、卫星。

1796年拉普拉斯（P。S。deLaplace）《宇宙体系论》也提出星云说，太阳系所有天体是由同一块星云形成。原始星云是气态，温度很高，并且在缓慢自转着。而后，星云逐渐冷却、收缩；随之自转加快，使星云越来越扁，当离心力超过向心力，便分离出旋转气体环。再次重复，生成多个气体环。最后，星云中心形成太阳，各环形成行星。热的行星同理形成卫星。

早期的星云说，科学界统称康德—拉普拉斯说，该学说在十九世纪占据太阳系起源的统治地位。由于该学说不能解释行星排列的质量分布问题和太阳系角动量特殊分布问题而遇到了困难。

因此人们又转向灾变说。1900年张伯伦（T。C。Chamberlain）提出新的星子说，摩尔顿（F。R。Moulton）发展了这个学说。有一颗恒星曾经运动到距离太阳几百千米处，使太阳正、背面产生巨大潮汐，而抛射出大量物质，凝集成小团块质点，称为星子。星子是行星的胚胎，而后聚合成行星和卫星。后来还有金斯（J。H。Jeans1916）提出的“潮汐假说”与以上学说略同。

关于太阳系起源的假说，可以说是种类繁多。二十世纪以来，人们的天文学知识越来越丰富。并且认识到，在广阔的宇宙中，发生恒星相遇情况的可能性极小。五十年代以后，又提出了许多新的学说，这些学说大部分都是以星云假说为基础的学说。归纳起来有以下六个学说的影响最大。

1、卡米隆（A。G。W。Cameron）学说。六十年代以来，卡米隆从力学、化学等方面对地球起源进行了认真探讨，并用湍流粘滞理论计算了星云盘的演化。

2、戴文赛学说。五十年代提出的一种角动量斥力圆盘理论。

3、萨夫隆诺夫（В。С。СаФронов）和林忠四郎（C。Hayashi）的学说。湍流形成圆盘、环的理论。

4、普伦蒂斯（A。J。R。Prentice）—新拉普拉斯说。冷星云湍流说。

5、乌尔夫逊（M。M。Wolfson）的浮获说。小质量恒星天体相遇灾变说。

6、阿尔文（H。Alfvén）的电磁说。以太阳早期存在强磁场作用的行星形成理论。

虽然以上理论各具特色，但是都没能得到公认。八十年代后期以来，科学家们对太阳系起源有一个倾向性的认识。我们将这个倾向性的认识合理地细分为若干个演化阶段，加上深入地分析。太阳系的起源会非常清晰地展现在我们面前。

依据太阳系起源的倾向性共识：太阳系起源于同一块星云，也就是说太阳系早期形成的天体有着相同的化学物质含量。

但是，有人认为：这样形成的原行星的质量很大，它可以吸引住行星外层的气体。太阳的光和热不可能赶跑原行星的气体。由此而来对以上说法提出质疑。

统计一下有关太阳系起源的教科书和科普读物中提出的大量疑问。以上太阳系起源说，能够较为合理地解释百分之九十以上的疑问。例如，为什么有大量的碳质小行星存在？解释是：不少小行星的原质量太小，当它失去氢和氦之后，水开始被气化。由于小行星的质量小，水蒸气直接逃逸，最后仅剩下不易挥发的碳和其它石质。而大质量小行星的引力使水蒸气不易逃逸，太阳风将其裂解为氢和氧。氢先离开小行星，氧和碳结合生成二氧化碳，最后脱离小行星。所以大质量的原小行星生成的小行星是以石质和铁质组成。类似的问题还有许多：月海怎样形成。火星上为什么有太阳系中最高的山等等。

综上所述，以上太阳系起源的理论极有可能得到公认，如果该理论被公认，依据部分理论的行星演化化学和行星演化物理学即可确立它们的学科地位，以摆脱对太阳系起源的猜想，并可以详细地探讨各行星变化的化学成分和物理性质。

现在我们必须认识到：太阳系的起源问题也许是需要久远的时间才可以解决的问题。但是我们已经处在一个人类技术几乎可以改变我们生存环境的时代。如果我们对我们的生活环境没有深刻地理解，我们有可能犯一个再也无法挽回的错误，失去我们仅有的一个可供我们生存的地球。因此，太阳系的起源问题是我们应该尽快认识的问题。

奇妙的日食现象

日食，又日蚀，在月球运行至太阳与地球之间时发生，如果三者正好处在一条直线时，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。在地球上月影里（月影：月亮投射到地球上产生的影子）的人们开始看到阳光逐渐减弱，太阳面被圆的黑影遮住，天色转暗，全部遮住时，天空中可以看到最亮的恒星和行星，几分钟后，从月球黑影边缘逐渐露出阳光，开始发光、复圆。由于月球比地球小，只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食，遮住一部分时发生日偏食，遮住太阳中央部分发生日环食。发生日全食的延续时间不超过7分31秒。日环食的最长时间是12分24秒。

月亮运行到太阳和地球中间并不是每次都发生日食，发生日食需要满足两个条件。其一，日食总是发生在朔日（农历初一）。也不是所有朔日必定发生日食，因为月球运行的轨道（白道）和太阳运行的轨道（黄道）并不在一个平面上。白道平面和黄道平面有5°9′的夹角。如果在朔日，太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近，太阳离交点处有一定的角度（日食限），就能发生日食，这是要满足的第二个条件。

由于月球、地球运行的轨道都不是正圆，日、月同地球之间的距离时近时远，所以太阳光被月球遮蔽形成的影子，在地球上可分成本影、伪本影（月球距地球较远时形成的）和半影。观测者处于本影范围内可看到日全食；在伪本影范围内可看到日环食；而在半影范围内只能看到日偏食。

月球表面有许多高山，月球边缘是不整齐的。在食既或者生光到来的瞬间月球边缘的山谷未能完全遮住太阳时，未遮住部分形成一个发光区，像一颗晶莹的“钻石”；周围淡红色的光圈构成钻戒的“指环”，整体看来，很像一枚镶嵌着璀璨宝石的钻戒，叫“钻石环”。有时形成许多特别明亮的光线或光点，好像在太阳周围镶嵌一串珍珠，称作“贝利珠”（贝利是法国天文学家）。

无论是日偏食、日全食或日环食，时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限，这是因为月球比较小，它的本影也比较小而短，因而本影在地球上扫过的范围不广，时间不长，由于月球本影的平均长度（373293公里）小于月球与地球之间的平均距离（384400公里），就整个地球而言，日环食发生的次数多于日全食。

一次日全食的过程可以包括以下五个时期：初亏、食既、食甚、生光、复圆。