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  • 1 # 使用者6840987323640

    今天地球和其他類地行星基本上是固態的,所以只能是由固體質點和固體塊集聚形成的。類地區裡由於溫度高,氣物質和冰物質絕大部分都揮發掉了。天王星和海王星也是固態的,但大部分是冰,最多的是水冰和水化氨凍結成的冰。木星和土星的核心部分是由土物質和冰物質組成的固體,中部和外部是液態的,中部主要是金屬氫,外部主要是分子氫。

    塵粒在星雲盤內氣體中下沉時就已開始集聚了,它們一邊下沉,一邊集聚。這是行星形成過程的頭一個階段。塵粒的集聚只能靠碰撞。塵粒之間有相對運動速度,包括熱運動和隨著氣體湍流的運動。如果兩塵粒大小差不多,相碰時可能碰碎,但也可能是一個塵粒和另一塵粒的一部分(碎塊)結合起來。如果大小相差很多,那麼,碰撞的結果常會是較小塵粒的全部或一部分被較大的塵粒吃掉。當塵粒長大到不能再稱為塵粒而應當稱為星子時,大的星子遇到小的星子或塵粒,就更容易把它們吃掉。這個過程叫做碰撞吸積。由於運動和碰撞的隨機性,由塵粒形成的星子在大小方面可以相差很多。塵層形成後,由於密度增大,碰撞會更加頻繁,星子就長大得更快。那時,在今天每個行星所佔據的區域裡總會出現一個最大的星子,這樣的星子便是行星的胚胎,稱為行星胎。如果最大的星子不久以後在碰撞中被碰掉了相當大一部分,不成為最大星子了,那麼原來第二大的星子就升上來,成為行星胎。

    當行星胎半徑大到1千米左右時,它的質量已經大到需要考慮它對星子的吸引了。在這以前,集聚只靠碰撞,只有星子碰到行星胎時才會被吃掉;現在,只要星子接近行星胎到一定距離,它的運動方向就會由於行星胎的吸引而彎曲,逐漸接近行星胎,終於被吃掉。行星胎的生長主要靠引力,稱為引力吸積。在一段時期內,碰撞吸積和引力吸積都起作用;以後,引力的作用便大大超過碰撞的作用,只需要考慮引力吸積了。

    星子的平均半徑越大,空間密度(單位空間體積內星子的數目)就越小。由於星子運動的隨機性,從一個區域性範圍看,星子的分佈可以很不均勻,每個星子常會處於一個不對稱的引力場中,從而受到加速。所以,隨著星子的增大,星子間的相對速度不是減小,而是緩慢地增大。星子是由塵粒形成的,原來的塵層已不能再稱為塵層,而應當改稱為吸積層。

    星子都在繞太陽公轉,所以它們之間的引力相互作用既會改變速度,也會改變公轉橢圓軌道的偏心率和傾角。在今天地球軌道處,軌道偏心率等於0.04的星子之間可以出現大到60米/秒的相對速度。今天小行星的軌道偏心率平均為0.14,它們之間的相對速度大到約3千米/秒。

    在類地行星區裡的氣物質和冰物質都揮發掉以後,只剩下來土物質;而在土物質的星子集聚成行星以後,就再沒有剩下多少東西了。在木土區裡,固態的塵粒和星子集聚成行星的固態核,當其質量增大到1025克數量級時,固體核便開始吸積周圍的大量的氣物質,使它們成為行星的一部分。由於壓力大,氣體壓縮成液體,所以,木星和土星的外部是液體,其中主要成分是氫,氫和氦佔了這兩個行星質量的絕大部分。這樣,木星和土星的體積和質量就比其他6個行星大得多,但平均密度卻比其他行星小。在天海區裡,由於離太陽遠,太陽的吸引力微弱,逃逸速度小,氣體逐漸逃逸掉了。氣體的逃逸是很慢的,但由於星雲盤裡離太陽越遠物質越稀薄,所以天海區裡物質的密度比木土區和類地區都小得多,行星的形成過程進行得很慢,所以當天王星和海王星長大到足夠吸積氣體時,氣體已經跑光了。所以,天王星和海王星的體積和質量比木星和土星小,除大氣以外,整個是固體,大部分是冰。

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