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回复:【科普】高铁酸钾吧科普计划(第一期)

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目前,对于行星形成最成熟的理论是星云理论。这个理论认为,在太阳形成初期,一些被称为“原行星盘”的气体(还有尘埃之类的东西)环绕在恒星周围,这些气体与尘埃就是形成行星的原材料。而当初环绕在太阳周围的那个原行星盘,则被科学家称为“太阳星云”,太阳星云是在太阳形成过程中剩下的材料。


IP属地:江苏23楼2015-07-20 22:51
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    但是和分子云最初的坍缩一样,这些物质的聚合也是有原因的。首先,他们需要一个“种子”,这个“种子”被称为“星子”,它们的大小通常在一微米左右。星子再通过黏附尘埃,或者互相撞击而逐渐增长。然而,如果颗粒要长成大约1公里大小的微行星,必须要历时大约10000年。[12]
    而星子的产生则比较靠机缘巧合。一方面,尘埃互相的黏附可以使它们长得更大,最终成为星子。另一方面,则是要靠静电引发的相互吸引。


    IP属地:江苏24楼2015-07-20 22:52
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      之后,星子通过互相撞击和吸附尘埃两种方法长大。它们长的越大,截面积也越大,而更大的截面积则使得星子可以更快吸附尘埃。同时,随着质量的增大,万有引力开始发挥其应有的作用,引力作用使得尘埃被吸引,同时也使得星子互相接近,增加碰撞的机会。
      但是星子的成长历程并没有这么一马平川,它们要经过很多的考(tiao)验(jiao)才能成为太阳公公钦点的后宫佳(luo)丽(误)。当星子互相撞击时,如果撞击的力度过大,那么不仅不能生长,反而还会撞碎,重新变回尘埃。


      IP属地:江苏25楼2015-07-20 22:52
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        其次,最大的微行星拥有最大的质量,也就意味着对周围物质的吸引力最强。所以它可以更快更多的吸引其他的微行星,并与其融合,这也就意味着更快的增长速度。同时,最大的微行星还由于最大的直径,即拥有更大的截面积。和大星子一样,更大的截面积就意味着有更大的几率拦截其他的微行星。这两个原因使得最大的微行星可以以最快的速度增长。
        最后,质量最大的微行星更难被其他微行星撞碎。上面提到,高速撞击可以让星子被撞成尘埃,同样,高速的撞击也可以让微行星被撞成较小的碎块。较大的质量使得这些微行星有更小的机会被撞碎,也就意味着它们有更大的机会生存下来,有更大的机会成长。
        这种种原因综合在一起,共同导致了一个结果——大的微行星生长的比小的更快。而更快的生长速度又使得大的变得更大,和小的之间的差距不断拉开。最后,当它的质量增长到一定程度之后,就会对轨道附近的天体起到支配性作用,同时清理掉绝大部分的附近天体。


        IP属地:江苏27楼2015-07-20 22:54
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          当轨道附近的所有天体全部被这个最可(fu)爱(hei)的萝莉吃掉之后,这只萝莉终于表示不会再吃了……吗?因为科学家认为即使是把所有轨道附近的物质全部吞噬,也不足以让行星生长到地球般大小,只能让它长到几百公里大小[15]。科学家们推测,可能是盘面上的湍流【注12】起了作用,让星体拥有了远离或者靠近恒星的径向速度。这使得星体可以到达拥有更多物质的区域,继续生长到0.5—1地球质量[16]。至此,它已经可以被称为是一颗“原行星”了。


          IP属地:江苏28楼2015-07-20 22:54
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            各位可能要问了,你画的图上环绕着太阳的物质里面气体不是比尘埃多的多吗,怎么这会又放它们鸽子了。而且像木星这样的行星,可是被称为气体巨星的啊,这就意味着上面基本上都是气体,你现在说的都是尘埃,哪里来的气体啊,这不是bug吗?
            是的,刚才忘了说了,上面那个是类地行星的形成过程,类木行星则有些不同。(观众[抄板凳]:你又坑爹啊)
            那个,抄板凳什么的是万万不可滴。我话还没说完呢,虽然有些不同,但是还是大同小异的。
            先让大家看看原行星盘的结构吧。(图片是透过阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列首次观察到位于金牛座HL的原行星盘。)(图片来自维基百科)


            IP属地:江苏29楼2015-07-20 22:55
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              大家有什么感觉,是不是一个盘子。(废话)
              但是大家知道这个盘子的大小吗?其半径有1000天文单位[17]。(然并卵)
              再想想,萌王星离我们有多远?它的近日点有30天文单位,而远日点则有49天文单位。而它的表面气温最低只有33K,最高也不过55K。大家应该猜到我要说什么了吧,就是原行星盘内外的温度并不是均衡的,越往外就越冷。
              气体有个特征,就是分子之间的距离很大,这使得分子之间没什么束缚,也就是可以自由移动。而气体分子运动的速度则是很快的,所以它们很难受引力或者静电的吸引,很容易就从星体表面脱离【注13】。
              但是,我们同样知道,气体在较低温度下,会变成液体或者固体。这就是我强调温度的原因了——像水,一氧化碳,甲烷,氨这样的物质,会在一定的温度下变成固体,而它们的数量比尘埃多的多,这个温度大概在150K左右。150K这个温度就把原恒星盘分割成了两部分,而这个分界线被称为“冻结线”。


              IP属地:江苏30楼2015-07-20 22:56
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                在冻结线外,甲烷这类物质变成了固体,而它们的数量比尘埃多得多。所以,它们和尘埃一起形成了星子,这类星子有个形象的比喻——脏雪球。事实上,冥王星,冥王星的卫星,还有柯伊伯带天体还有彗星,都是在冻结线外“脏雪球”的例子。
                由于在冻结线外可供使用的物质相当的多,所以星子会迅速长大,很快就可以成为一颗“微行星”,而这些微行星最终可以利用这些固体物质增长到地球质量的数倍。而巨大的质量带来的是巨大的引力,让他们足以吸收占这个盘面98%的氦气和氢气而迅速长大。所以类木行星都有这样的一个结构,外围是氢这类东西,内核是冰和岩石。

                (图片来自维基百科,翻译由本人完成)


                IP属地:江苏31楼2015-07-20 23:03
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                  当原始太阳结束主序前星阶段,内核的聚变开始时,它会吹出强大的星风。这时,所有的尘埃和气体会被逐渐的吹出太阳系,类木行星的生长宣告结束。
                  但是对于类地行星来说,故事还没有结束。因为这时在内太阳系,有50—100个月球到火星那么大的原行星在围绕太阳旋转[18][19],它们在为争取太阳公公的宠爱在做最后一搏。
                  下面发生的应该大家可以想象,就是类似于诸侯争霸一样的厮杀。原始地球曾经就在这场碰撞中和一个火星大小的原行星碰撞,这次碰撞导致了月球的生成,而水星则是在一次碰撞中被轰掉了外壳[20]。最终,只剩下了四个——水星,金星,地球,火星。
                  战争终于结束了,最终太阳系就剩下了这几个大行星——贵妃,还有几个妃——矮行星,最后还剩下数不尽的宫女——小行星,彗星之类的小天体。


                  IP属地:江苏32楼2015-07-20 23:04
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                    战争终于结束了吗?不,还没有,下面的那些小萝莉还要趁机逆推呢!原因是因为木星和土星两个大块头,它们的运行轨道形成了1:2的共振【注14】。这使得小行星带和古柏带的大量小天体飞向内太阳系,和类地行星发生撞击。这个时期被称为“后期重(zhong4)轰炸期”,造成的结果很严重——在月球表面撞出了大量陨石坑,让月球成了现在这个样子。所以后期重轰炸期还有另外一个名字——月球灾难。而地球在这场轰炸中受伤更深,根据月球成坑的频率推断,地球上会形成22000个或以上直径多于20公里的撞击坑;形成约40个直径约1000公里的撞击盆地;形成几个直径约5000公里的撞击盆地;及约每100年造成严重的环境破坏。
                    最后,太阳系终于恢复了平静(相对的),几只小萝莉在怪蜀黍的带领之下,走进了美好又光明的新时代(才怪)。


                    IP属地:江苏33楼2015-07-20 23:04
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                      注解部分
                      11:有时候,原行星盘中的物质也会落入主序前星中,不过这并不意味着吸积。
                      12:湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时,流体分层流动,互不混合,称为层流,或称为片流;逐渐增加流速,流体的流线开始出现波波状的摆动,摆动的频率及振幅随流速的增加而增加,此种流况称为过渡流;当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,称为湍流,又称为乱流(日本及港澳台用字)、扰流或紊流。
                      13:即使是地球这样质量的行星,依然会有气体可以挣脱其引力束缚。大气层的最上层被称为“外逸层”,气体会在这里不断挣脱地球引力,进入宇宙空间。
                      14:也有其他的假说来解释后期重轰炸的发生,比如认为存在一个“第五行星”,或者认为和天王星与海王星的较晚形成有关。


                      IP属地:江苏34楼2015-07-20 23:05
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                        写的好,表示好评,虽然点都知道,但揉和的比我好←不知干嘛就是想发这个


                        IP属地:福建来自Android客户端35楼2015-07-20 23:45
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                          居然把行星形成过程写的如此


                          IP属地:福建来自Android客户端36楼2015-07-20 23:46
                          收起回复
                            这次的很不错啊,只不过油墨少了一点


                            IP属地:江苏来自Android客户端37楼2015-07-21 19:30
                            收起回复
                              比娘化元素还要赞


                              来自Android客户端38楼2015-07-21 20:21
                              收起回复