太阳和行星的形成

45亿年前,宇宙中漂浮着一团由尘埃和气体组成的巨大云团。这团黑暗而寒冷的分子云主要由氢(74%)和氦(24%)构成,它们是宇宙中最常见的元素。 但其中也含有微量的铁、氧和硅——这些是早期超新星爆炸后留下的残余物质。

 

可能是由于邻近恒星爆炸引发的冲击波,分子云中较小的致密区域开始聚集更多的物质。 在引力的作用下,这些致密区域开始向内坍缩。由此,压力和温度不断升高,最终引发了核聚变,新诞生的太阳释放出了巨大的能量。

 

太阳形成过程中残留的物质,以一个由尘埃和气体组成的扁平、缓慢旋转的圆盘形式,环绕着这颗新诞生的恒星。 在这个圆盘中,通过碰撞和压缩,形成了我们今天所知的行星系统中的天体:包括八大行星及其卫星,以及无数较小的天体,如小行星和彗星。

 

在极度炽热的太阳附近,氢和氦等轻元素被太阳辐射驱散。只有铁、镍和硅等重元素得以留存。由这些重元素形成了水星、金星、地球和火星这四颗岩石行星。

 

相比之下,距离太阳更远的外行星则能够吸积大量气体。 因此,在太阳系外围形成了“气态行星”木星和土星,而在距离太阳更远的地方则形成了“冰态行星”天王星和海王星。它们周围环绕着众多卫星。

小行星带

小行星带

岩石行星和气态行星这两大类天体之间有着明显的界限。 在火星和木星这两颗行星相距极远(5.25亿公里)的轨道之间,小行星带中分布着约100万(2026年数据)个直径最大可达1000公里的小天体。 其中包括直径963公里的矮行星谷神星,以及迄今已知的太阳系小行星中的大部分。

柯伊伯带

柯伊伯带

在海王星轨道之外,一直延伸至数十亿公里之外的区域,分布着以荷兰裔美国天文学家杰拉德·彼得·库伊珀命名的小行星带。 在这个扁平的盘状区域内,有超过70,000个直径超过100公里的天体以及无数较小的天体在运行。许多彗星和彗星碎片据信都源自这一区域。

太阳

太阳

太阳是太阳系的中心,太阳系中包含八大行星、众多卫星以及数百万个较小的天体。其质量为33.3万个地球质量,比太阳系中所有其他天体的质量总和还要大一千倍。

它是银河系中的一颗恒星:一个直径约为140万公里的炽热气体球。在自然界中,这一距离相当于地球直径的109倍,但在我们的模型中却仅为31厘米。

在其内部,在极端压力和温度(1500万摄氏度)下,每秒有4亿吨氢原子核融合成氦原子核(核聚变)。 这一过程释放出巨大的能量,使太阳表面温度达到5,500 °C并发出光芒。

太阳直径近140万公里,其质量几乎占太阳系总质量的全部(99.9%)。其巨大的引力将所有其他天体束缚在椭圆轨道上(开普勒定律)。 根据这些椭圆轨道的形状,绕太阳运行的天体(例如行星)与太阳之间的距离并非始终恒定——如理想圆形轨道的情况那样——而是在每次绕日运行过程中,先在“近日点”处接近太阳,随后又逐渐远离至“远日点”。在此过程中,它们的轨道速度也会发生变化。在“近日点”处的轨道速度大于“远日点”处。