太陽系的形成過程 太陽系的形成和太陽自身演化密不可分，太陽的形成要經歷三個時期五個過程，即星雲時期、變星時期和主序星時期，五個過程是冷凝收縮過程、快引力收縮過程、慢引力收縮過程、耀變過程和氫燃燒過程，而行星的形成僅僅是太陽演化過程中的副產品，也就是太陽演化到某個階段才形成了行星和衛星等天體。這是個非常複雜的演化過程，既有規律性，又有特殊性，還有偶然性，本文只略述太陽系的形成過程，不作理論推導和複雜的數學計算，只給出計算的結果。 1．星雲時期 （包括冷凝收縮過程和快引力收縮過程） 太陽系是銀河系的一部分，距銀心2.5萬光年，在獵戶旋臂附近，太陽帶領她的大家族以250公里/秒的速度繞銀河中心旋轉，週期約2億年，50億年之前若干億年太陽系原始星雲就在這個位置上。她是巨大的銀河系原始氣體雲團（即星際雲）冷縮斷裂後分離出來的一小塊星雲，有初始速度和一定溫度（不是高溫），星雲直徑約3000天文單位，其實星雲沒有明顯的邊界，是個瀰漫的氫氣團，密度很低，約10_17克/釐米3，星雲質量是太陽質量的1.5－2倍，溫度在300K以下，有自轉，但很慢，幾乎和公轉同步，星雲主要成分是氫，佔71%，其次是氦佔27%，其它各種元素佔2%，這裡麵包括從超新星爆發飛來的重元素和金屬物質，還有揮發性物質和塵埃等。太陽系原始星雲繞銀河系中心運轉，一開始就有角動量，在冷凝收縮過程中自轉加快，就使自轉不再與公轉同步，又由於星雲內側和外側到銀心距離不等，在繞銀心做開普勒運動時形成速度梯度，裡快外慢，出現較差轉動，星雲在銀心的潮汐力作用下發生湍動，並形成大大小小的渦流，各個渦流之間相互碰撞和兼併，又形成大的渦旋，最後形成一個更大的中心旋渦，由於星雲繼續緩慢的冷凝收縮，旋渦自轉速度逐漸加快，大量物質開始向旋渦中心匯聚，致使中心區物質密度增大，引力增強，形成中心引力區，於是物質又在引力作用下加快向中心旋落，星雲的冷凝收縮逐漸被引力收縮所代替，這時星雲已由原來的3000天文單位縮至70天文單位，大約經過幾十億年的時間，其間星雲體溫度下降到幾十K，物質損失較大，部分物質散逸到宇宙空間。 隨著星雲中心引力區的增強，加快了物質向中心旋落，形成了星雲坍縮，進入快引力收縮過程。在星雲內部物質從四面八方沿著渦旋方向迅速向中心下落，形成粗細不同的螺旋線式的物質流，星雲也逐漸拉向扁平，形成闊邊帽式的園盤，螺線狀的物質流逐漸演變成四條旋臂，只要角動量不足就不會形成圓環，只能形成旋臂。從正面看猶如縮小的銀河系，成旋渦結構，從側面看類似NGC4594天體（M104），在平行總角動量軸的方向上收縮不受限制，坍縮迅速，增加的引力勢能轉變為物質的內能，而在赤道平面上收縮受到限制，這是因為受到離心加速度的作用削弱了引力，使收縮緩慢，才形成中央凸起四周扁平的帶有旋臂的園盤，從總體看星雲仍在繼續收縮，角動量仍然向旋臂和中心區轉移，當內旋臂收縮到距中心5.2天文單位時，轉速逐漸達到13.1公里/秒，自轉產生的離心力和中心區的引力相平衡，旋臂就停留在這一位置而不再收縮，但中心區的物質繼續快速收縮，中心區與旋臂發生斷裂，中心區繼續收縮形成原太陽，占星雲總質量的99.8%，而四條旋臂的質量還不到0.2%，此時原太陽對旋臂仍有很強的引力作用，同樣旋臂也對原太陽有牽制作用，原太陽的自轉受到滯後作用，轉速漸漸減慢下來，把原太陽的角動量又轉移到旋臂上，這時旋臂上物質只要角動量不足還會繼續向中心旋落，但到達內旋臂處就不能再落下去了，因此內旋臂物質積累越來越多，而外旋臂物質相對減少了。當四條旋臂逐個達到開普勒軌道速度就演變成四道園環，園環位置按提丟斯—彼得定則分佈，分別在木、土、天、海軌道位置上，它們的角動量占星雲總角動量的99.5%，這就是太陽系角動量分佈奇特的原因。以此種方式形成的拉普拉斯環不存在所需角動量不足的困難。 中心區坍縮成原太陽，物質密度增大，分子間相互碰撞頻繁，產生的內部壓強逐漸增大，使核心處物質擠壓在一起形成星核，並釋放大量能量，中心溫度升高，增加的熱能透過對流方式向外傳播，星體呈現微微放熱狀態，整個星雲體類似獵戶座KL紅外源區一樣的天體。星雲時期的快引力收縮過程歷時很短，大約幾千年，我們常說太陽有50億年的歷史，大概就從這時算起吧。 2．變星時期（包括慢引力收縮過程和耀變過程） 星雲形成四道園環後，絕大部分質量都集中在中心區百分之一天文單位範圍內，物質密度大增，分子間相互碰撞更加頻繁，溫度升高，壓強增大。當內部輻射壓和自吸引力接近相等時出現準流體平衡，星體不再收縮或者僅有微小脈動收縮，太陽的雛型基本形成，中心是快速旋轉的堅實星核，核外是輻射區，再往外到表面是對流層，原太陽逐漸轉入慢引力收縮過程。
太陽系的形成過程 太陽系的形成和太陽自身演化密不可分，太陽的形成要經歷三個時期五個過程，即星雲時期、變星時期和主序星時期，五個過程是冷凝收縮過程、快引力收縮過程、慢引力收縮過程、耀變過程和氫燃燒過程，而行星的形成僅僅是太陽演化過程中的副產品，也就是太陽演化到某個階段才形成了行星和衛星等天體。這是個非常複雜的演化過程，既有規律性，又有特殊性，還有偶然性，本文只略述太陽系的形成過程，不作理論推導和複雜的數學計算，只給出計算的結果。 1．星雲時期 （包括冷凝收縮過程和快引力收縮過程） 太陽系是銀河系的一部分，距銀心2.5萬光年，在獵戶旋臂附近，太陽帶領她的大家族以250公里/秒的速度繞銀河中心旋轉，週期約2億年，50億年之前若干億年太陽系原始星雲就在這個位置上。她是巨大的銀河系原始氣體雲團（即星際雲）冷縮斷裂後分離出來的一小塊星雲，有初始速度和一定溫度（不是高溫），星雲直徑約3000天文單位，其實星雲沒有明顯的邊界，是個瀰漫的氫氣團，密度很低，約10_17克/釐米3，星雲質量是太陽質量的1.5－2倍，溫度在300K以下，有自轉，但很慢，幾乎和公轉同步，星雲主要成分是氫，佔71%，其次是氦佔27%，其它各種元素佔2%，這裡麵包括從超新星爆發飛來的重元素和金屬物質，還有揮發性物質和塵埃等。太陽系原始星雲繞銀河系中心運轉，一開始就有角動量，在冷凝收縮過程中自轉加快，就使自轉不再與公轉同步，又由於星雲內側和外側到銀心距離不等，在繞銀心做開普勒運動時形成速度梯度，裡快外慢，出現較差轉動，星雲在銀心的潮汐力作用下發生湍動，並形成大大小小的渦流，各個渦流之間相互碰撞和兼併，又形成大的渦旋，最後形成一個更大的中心旋渦，由於星雲繼續緩慢的冷凝收縮，旋渦自轉速度逐漸加快，大量物質開始向旋渦中心匯聚，致使中心區物質密度增大，引力增強，形成中心引力區，於是物質又在引力作用下加快向中心旋落，星雲的冷凝收縮逐漸被引力收縮所代替，這時星雲已由原來的3000天文單位縮至70天文單位，大約經過幾十億年的時間，其間星雲體溫度下降到幾十K，物質損失較大，部分物質散逸到宇宙空間。 隨著星雲中心引力區的增強，加快了物質向中心旋落，形成了星雲坍縮，進入快引力收縮過程。在星雲內部物質從四面八方沿著渦旋方向迅速向中心下落，形成粗細不同的螺旋線式的物質流，星雲也逐漸拉向扁平，形成闊邊帽式的園盤，螺線狀的物質流逐漸演變成四條旋臂，只要角動量不足就不會形成圓環，只能形成旋臂。從正面看猶如縮小的銀河系，成旋渦結構，從側面看類似NGC4594天體（M104），在平行總角動量軸的方向上收縮不受限制，坍縮迅速，增加的引力勢能轉變為物質的內能，而在赤道平面上收縮受到限制，這是因為受到離心加速度的作用削弱了引力，使收縮緩慢，才形成中央凸起四周扁平的帶有旋臂的園盤，從總體看星雲仍在繼續收縮，角動量仍然向旋臂和中心區轉移，當內旋臂收縮到距中心5.2天文單位時，轉速逐漸達到13.1公里/秒，自轉產生的離心力和中心區的引力相平衡，旋臂就停留在這一位置而不再收縮，但中心區的物質繼續快速收縮，中心區與旋臂發生斷裂，中心區繼續收縮形成原太陽，占星雲總質量的99.8%，而四條旋臂的質量還不到0.2%，此時原太陽對旋臂仍有很強的引力作用，同樣旋臂也對原太陽有牽制作用，原太陽的自轉受到滯後作用，轉速漸漸減慢下來，把原太陽的角動量又轉移到旋臂上，這時旋臂上物質只要角動量不足還會繼續向中心旋落，但到達內旋臂處就不能再落下去了，因此內旋臂物質積累越來越多，而外旋臂物質相對減少了。當四條旋臂逐個達到開普勒軌道速度就演變成四道園環，園環位置按提丟斯—彼得定則分佈，分別在木、土、天、海軌道位置上，它們的角動量占星雲總角動量的99.5%，這就是太陽系角動量分佈奇特的原因。以此種方式形成的拉普拉斯環不存在所需角動量不足的困難。 中心區坍縮成原太陽，物質密度增大，分子間相互碰撞頻繁，產生的內部壓強逐漸增大，使核心處物質擠壓在一起形成星核，並釋放大量能量，中心溫度升高，增加的熱能透過對流方式向外傳播，星體呈現微微放熱狀態，整個星雲體類似獵戶座KL紅外源區一樣的天體。星雲時期的快引力收縮過程歷時很短，大約幾千年，我們常說太陽有50億年的歷史，大概就從這時算起吧。 2．變星時期（包括慢引力收縮過程和耀變過程） 星雲形成四道園環後，絕大部分質量都集中在中心區百分之一天文單位範圍內，物質密度大增，分子間相互碰撞更加頻繁，溫度升高，壓強增大。當內部輻射壓和自吸引力接近相等時出現準流體平衡，星體不再收縮或者僅有微小脈動收縮，太陽的雛型基本形成，中心是快速旋轉的堅實星核，核外是輻射區，再往外到表面是對流層，原太陽逐漸轉入慢引力收縮過程。