科学网

 找回密码
  注册
搜索
查看: 21587|回复: 187

[建议] 统一场论(天体物理)

[复制链接]
发表于 2012-12-27 08:39:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
人类自诞生之日起,就对浩瀚的宇宙充满了敬畏和好奇,在蒙昧无知的古老年代,人类把宇宙看成神灵,而今天,我们可以有遥望宇宙的千里眼,有直径达100米的射电望远镜,甚至可以驾驶着飞船遨游太空。但是,宇宙是如何诞生的?黑洞间歇泉是什么?地球会成为第二颗金星吗?到底有没有外星生命?……越是深入研究宇宙,越是发现有无穷的秘密待我们去揭开,而这本书就是科普爱好者揭开这些秘密的首选读物。 temp.jpg
回复

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-27 08:53:52 | 显示全部楼层

银河系的星际战俘

仰望星空,你能看见的所有恒星都是银河系的成员。离我们最近的大星系——仙女座星系(Andromeda)——远在至少200万光年以外,这个距离相当于银河系星盘直径的20倍。你也许会自然地认为,天空中的恒星都是银河系中土生土长的土著居民。

事实真的如此吗?以北天球第二亮星大角(Arcturus, 牧夫座α星)为例,它的运动方式与银河系中绝大部分恒星都略有不同,化学组成也有细微的差异。只有少数恒星有着与它相同的古怪特征,不过它们都散落在银河系的各个角落。从20世纪60年代开始,这些非典型恒星(还包括其他不同类型的非典型恒星)的起源,引发了一场激烈的学术争论。是银河系旋臂的引力迫使它们进入了古怪的轨道,还是它们根本就是形成于银河系外的“星际移民”?

近年来,一些尖端调查技术被运用到天文学等诸多科学领域。借助这些技术,天文学家发现,两种起源都是存在的。一些非典型恒星确实诞生于银河系中,后来被推入了特殊的轨道;然而也有数量大得惊人的非典型恒星(包括大角星在内)是货真价实的“星际移民”。确切地说,它们并不是自愿移民银河系的,也许称它们为“星际战俘”更为贴切。天文学家认为,这些恒星形成于较小的星系,这些星系后来被银河系俘获、掠夺和消化。

评分

参与人数 4活跃度 +4 收起 理由
www253rlcom + 1 http://www.253rl.com 若林网
server2 + 1 玄幻小说 www.xuanhuanxs.com
wenxue23 + 1 www.23wenxue.net 流氓艳遇记
icici + 1 http://www.fuheishu.com 腹黑书

查看全部评分

回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-27 10:47:17 | 显示全部楼层

星系与黑洞的成长史

在无核球星系中找到中等质量黑洞,或许可以解释大黑洞与大核球之间的关联。如前文所述,大型带核球星系中的超大质量黑洞通常都占核球质量的千分之一,似乎这些黑洞的成长与核球的成长具有某种内在联系,如果这种关联是在核球形成过程中建立起来的,那么无核球星系和其中的中等质量黑洞间应该不存在这种关联。
对于带核球星系中,黑洞与核球为何有这种紧密关系,一种主流的解释是,椭圆星系和大型核球是通过碟状星系合并形成的。在合并过程中,引力搅动两个星系盘,使得恒星脱离原先的圆形轨道,最终形成球形分布(这解释了椭圆星系或核球的外形)。气体云在合并过程中则相互碰撞,向核球中心聚集,导致恒星爆发式形成,从而增加了核球中恒星的总质量。

同时,来自两个星系中心的黑洞也融合到一起,并吞食星系中心的气体云。通过星系合并过程中的这种大尺度行为,大型球核与超大质量黑洞不断生长并同步演化。当黑洞质量达到核球质量的千分之一时,它“吹风机”的能力超过了吸积能力,周围残存的气体被吹出星系中心,加速生长也随之结束。

评分

参与人数 1活跃度 +1 收起 理由
niluohala + 1 www.wxgzpt.cc/weixinshiyongjiaocheng/

查看全部评分

回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-27 10:59:25 | 显示全部楼层

星系池塘中的涟漪

大部分人以为,我们所在的银河系是一个纯粹的旋涡星系。不过,天文学家现在知道,它其实是一个棒旋星系(barred spiral)。近年来利用近红外光所做的巡天观测,已经直接揭示出恒星棒的存在,打消了人们残存的疑虑。看起来,棒和旋涡似乎是永恒不变的实体,但实际上,它们是动态的图案,是在恒星、尘埃和气体盘中荡漾的波纹。人们最熟知的“变形”过程是星系的吞并:与一个近邻星系的并合,可以把一个规整的旋涡星系,变成凌乱有如蜂群的椭圆星系。

密度波理论解释了棒和旋涡结构持久存在的方式,不过就在林家翘和徐遐生提出这个理论后不久,它就陷入了自己制造的麻烦当中。美国MIT的Alar Toomre注意到,这些波纹会在星际气体中产生激波,从而损失能量,因此必须有某些东西给它们重新提供能量。更加复杂的波纹运动提供了一种解释:在星系中盘旋的波纹并非只有一遍,多道波纹也可以向内外两个方向传播。共转圈起到了分界面的作用,既可以反射,又能够传递这些波纹,使它们可以从星系整体的旋转动能中汲取能量。波纹可以在中心区域来回反弹,越变越强,就像身处在一个宇宙回音室中。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-27 14:57:29 | 显示全部楼层

搅动波纹

这种复杂的波纹放大和反射机制是一个看似合理的假说,不过它的方程非常复杂,除非加上严苛的近似条件,否则无法精确求解。因此天文学家不得不采用计算机数值模拟的方法,这绝对不是一件轻松的工作。早期的努力表明,多余的复杂波纹非但不能挽救旋涡结构,事实上还会加速它的瓦解。起先旋涡结构会演化形成,但很快就会消失,只剩下一个棒状结构。理论学家无法找到一种方法,既不违背其他的观测数据,又能避免棒的形成。
到20世纪80年代,这种不太令人满意的情况终于彻底改变,当时在模拟中加入了另一项因素——气体。因为气体还不到旋涡星系总质量的10%,所以为了使模拟更容易操作,此前建立的模型都忽略了气体。可是气体所起的动力学作用与它的质量比重不成比例。星际气体云经常发生碰撞,将它们的动能转化为激波和辐射,而后平静下来。因此气体云更容易受到波纹不稳定性的影响。相反,恒星极少相撞,因此它们的相对速度可以千差万别,在穿越波纹时也更不易受到影响。
一旦人们把气体考虑进来,模拟立刻就产生了丰富多样的星系形态。由恒星棒施加的转矩(torque)就像一个巨型搅拌器,连续不断地驱动着气体中的一个旋涡结构。这个旋涡结构不会像早期模拟中的旋涡结构那样消失不见。此外,富含气体的波纹还为星系天文学中许多长期得不到解答的难题找到了解决之道。首先,它们解释了旋臂前缘尘埃带的存在。因为碰撞,这些气体(混杂着尘埃)没能与恒星保持一致:它们损失了轨道能量,落向星系中心,并且跑到了旋臂中恒星的前方。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-27 15:07:11 | 显示全部楼层

搅动波纹

在恒星棒短短几圈的旋转中,能量损耗会把气体一直拖到星系的中心,这段时间通常约为十亿年。气体会在星系的中心形成新的恒星。因此,波纹解释了星系中心长期居高不下的恒星形成率,也许还能解开中央黑洞的燃料补给之谜。将物质灌入黑洞并不像想象的那样轻而易举。尽管星系总想把自身的引力势能降到最低,从而将质量聚集到星系的中心,但旋转和由此产生的离心力会与那些引力相抗衡。

天文学家已经观测到气体大团大团地落入黑洞之中。波纹可以分两步实现这个加注燃料的过程。首先,随着气体的下落,它会达到一种共振状态,在那里与恒星棒保持一致,从而免受转矩的影响。气体堆积成一个圆环,形成新的恒星;然而,圆环内侧的气体和恒星会形成它们自己的小型棒状波纹。这种迷你恒星棒将气体倾泻到黑洞之中。在我们的银河系中,这种棒状结构已经在近红外巡天中露出了马脚。因此,这些波纹并不只是美丽的装饰,它让我们的星系得以成长。
恒星棒不仅在星系盘内部搬运着物质,它还能将物质垂直抬升到星系盘以外。在某些区域,恒星垂直于星系盘面的上下振荡,与它们穿越恒星棒的频率刚好相同,从而达到某种共振。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-27 15:21:07 | 显示全部楼层

瓦解星棒

讽刺的是,通过将物质拖入星系的核心,棒状结构自身也在走向毁灭。堆积起来的质量驱散了恒星,打乱了它们整齐的公转步调,破坏了恒星棒存在的前提。在只考虑恒星的模拟中看似过于结实的棒状结构,在加进气体成分之后却变得相当脆弱。果真如此的话,天文学家看到的大量有棒星系又该如何解释?在可见光照片中,2/3的星系显示出棒状结构,2002年的近红外巡天观测将这个比例提升到3/4。

在密度波理论中,一个额外的假设就是,棒状结构是在一个连续不断的循环之中形成、瓦解,然后又再度形成的。解释“棒”的重生是一个挑战。星系必须经过相当程度的演化,才能从恒星棒最初瓦解的状况中恢复过来。特别是恒星的轨道必须经过重新整理,变成一种相对速度较低的规则模式。让星系吸积大量的星系际气体是一种可行的办法。随着气体下落,它们会发生碰撞,损失能量,将自身的轨道调整得更加规则。这个过程所需的气体总量非常庞大:为了以正确的频率重新形成恒星棒,一个典型的星系必须在100亿年的时间内,使自身质量增加一倍。
另一种更为人熟知的星系积聚质量的方式是吞食,也就是星系之间的逐次并合。尽管同样非常重要,但这个过程却是破坏性的。较大的并合会抹去星系的盘状结构,代之以椭圆星系。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-27 15:34:26 | 显示全部楼层

暗黑天体扭曲银河

时至今日,暗物质仍一如既往的神秘,科学家对它的猜测也是五花八门——最保守的假设是,暗物质由一种还未被粒子加速器发现的奇异粒子组成;而最前卫的解释是,牛顿引力理论和爱因斯坦的广义相对论是错误的,或者说,至少需要一些修正。

无论暗物质的本质是什么,它已经为我们提供了线索,去解开银河系中一些困惑科学家已久的谜题,让我们弄清楚银河系为何会具有现在这些特征。

早在半个多世纪前,天文学家就观察到,银河系外围非常扭曲,就像被火烧过的塑料唱片。但是,他们一直未能通过合适的模型来解释这种扭曲,直到将暗物质的影响考虑进来之后,这种尝试才得以成功。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-27 15:48:03 | 显示全部楼层

更微妙的线索

星流会被银河系逐渐吸收,最终化为无形。如此看来,人马座矮星系等卫星星系在银河系的构建过程中做出过贡献。这些发现彻底改变了天文学家原先对星系形成的理论认识:他们曾经认为,按照大爆炸理论,所有的星系都直接起源于(大爆炸理论认为的)原始宇宙中几乎察觉不到的物质密度涨落(天文学家观测证实,宇宙各处的物质密度几乎相同,仅有大约万分之三的差异),其后便经历了早期的雪崩式生长,很快演化成现在这幅模样。

现在,基于对星流的观测,研究人员普遍认为,只有质量不超过10亿倍太阳的矮星系经历了这样的快速形成过程;像银河系这样质量相当于千亿颗太阳的大型星系,则是后来通过吸积和吞并矮星系而逐渐形成的。这种吞并过程一直持续至今。这种演化模型不利于大爆炸理论,因为旋涡星系的形成需要一个相当久远的时间(可能有数十亿至数百亿年),哈勃极深场观察到132亿年前的旋涡星系,观察结果有利于我们的准稳恒态宇宙模型。

银河系吞噬近邻星系的过程被天文学家抓了个正着,他们又提出了更加深入的问题:这些古老的星系“建筑原料”具有什么样的化学组成?现在的大型星系中“星际移民”和“土著居民”的比例是多少?这些小星系带来的化学元素如何改变银河系的演化历史?
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-28 08:01:00 | 显示全部楼层

Poynting理论

最后,为了使你确实相信这一理论分明是一难题,我们将再考虑一个例子——其中有一电荷和一块磁铁彼此都静止地互相靠近着的例子——即两者都固定不动。假设取一个其中的点电荷被置在磁铁中点附近的样子,如图27-6所示。每一件东西都是静止的,从而能量并不会随时间变化。而且,E和B又都完全处于静态。可是Poynting矢量却说明存在一个能流,因为E×B并不等于零。如果你考察这能流,就会发现那不过是转了又转地在兜着圈子。任何一处都没有能量转变——凡是流进某一体积里的东西都会从那里再流出来。这很像不可压缩的水在环流。因此,在这一个所谓静态中就有能量在环流。

你无疑会开始得到这么一个印象,即Poynting理论至少部分地违背了你对于在电磁场中能量居于何处的那种直觉。你也许会相信,必须对你的一切直觉都进行被缀,因而有一大堆东西都得在这里进行学习。但实际似乎并不需要。你无需感觉到,如果有时忘记了导线里能量是从外面流进来而不是沿导线涌进来,你就会陷入巨大困难。在应用能量守恒的概念时,过细地注意能量所采取的路线,似乎只在极罕见的一些时间才有价值。能量围绕着一块磁铁和一个电荷在兜圈子,这在大多数场合下似乎是很不重要的。它并非一个重要细节,但很清楚,我们寻常的直觉却是很错误的。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-28 08:03:09 | 显示全部楼层

Poynting矢量

然而,当你记起我们所称之为“静”磁的实际上乃是一种环行的永久电流,这也许就不会使你那么可怕地感到莫明奇妙。在一块永久磁体中,其内部电子都在永恒地自旋。这样能量也许会在外面环流这一点毕竟就不那么奇怪了。
temp.jpg
图27-6 电荷和磁铁会产生一个在闭合回路上环行着的Poynting矢量
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-28 08:04:43 | 显示全部楼层

Poynting矢量

作为另一个例子,试问在一根有阻导线中当它载着电流时将会有什么情况发生。既然这根导线中有电阻,则沿该线方向便有一个驱动着电流的电场。由于该线有一电势降,因而刚好在导线外面与其表面平行的,也就有一电场(见图27-5)。此外,还有一个由电流所产生的环绕着导线的磁场。E和B互成直角;因此就有一个径向而指向内的Poynting矢量,如图中所示。即有一个从四面八方流进该导线的能流。当然,这会等于在导线中以热的形式损耗掉的能量。因此,我们的“狂妄”理论申述:电子由于来自外面的场能量流进导线中来才获得它们用以产生热的那些能量。直觉似乎告诉我们,电子是由于沿着导线被推动才获得能量的,因而这能量应该是沿导线流下(或流上)。但这一理论却申述:电子实际上受一个来自远处的某些电荷之场所推动,而它们就是从这些场获得了会发生热之能量的。能量总会莫明其妙地从遥远处的电荷那里流进于空间中一个广阔的区域里,然后又流进导线中去。
temp.jpg
图27-5 在一根载流导线附近的Poynting矢量S
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-28 08:25:22 | 显示全部楼层

动态重正化

我们现在理解了,Poynting理论并不是完全错误的。用极矢量量子场论的语言,Poynting矢量扮演了玻色子的角色,还要加上动态重正化就有了费米子,当然对于轴矢量场而言,并不存在费米子或玻色子,我们就称其为自旋子和Poynting子好了。自旋子和Poynting子耦合会产生自能,当磁化增加时,自能也随之增加,并不需要在静态时也存在一个能流密度。最奇妙的还是我们发现大自然果然如Feynman所期望的那样具有基本的统一性。

例如,有了自旋子和Poynting子的自能作用,就很容易理解介观物理金属环中的永久电流问题了。动态重正化会产生奇异传导态,奇异传导态则分成了3种:奇异金属态、奇异导磁态和奇异导热态。铜氧化物高温超导体的正常态属于奇异金属态、铁磁性物质属于奇异导磁态,而太阳大气层的反常升温应该属于奇异导热态。

看起来,重电子金属的电子反常比热可能与太阳中的反常升温有相似之处。重电子金属的电子态较为局域,同时有一个很窄的能带,窄的能带意味着载流子态密度很低。由动态重正化产生一个能流,态密度很低意味着平均分配给每个载流子的能量较大,导致电子比热反常增大。与此类似的,还有银河系边缘反常扭曲的问题,也是恒星密度较低所导致的。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-28 08:47:30 | 显示全部楼层

动态重正化

对于银河系而言,动态重正化类似于弱的Peierls相变,可以产生密度波,与林家翘的密度波理论有相容之处。但是动态重正化是一种内禀的机制,恒星和暗物质之间通过互相感应产生密度波,不存在林家翘的密度波理论导致的能量耗散问题,从而恒星棒可以永久存在,也不需要星际气体的支持;正如天文观测表明,百亿年来恒星棒确实是永久存在的。

动态重正化可以使我们对于暗物质和暗能量的本质问题有更深刻的理解。实际上,由于暗物质粒子很轻,它们更容易响应自旋密度波,因为自旋与质量成反比,通常的恒星和行星质量太大,不容易对自旋密度波产生很大的响应。我们认为,暗物质粒子可能分成两个集合,一个集合的暗物质粒子与恒星绕银河旋转方向相同,另一个集合的暗物质粒子沿相反方向绕银河系旋转,这样就能生成一个非常稳定的结构使得银河系的旋臂结构能够存在数百亿年之久。

大爆炸理论可能对哈勃红移的起因产生了误解,将宇宙描述成一个不负责任的创世者,宇宙只负责创生宇宙万物,从此后就对它们不闻不问、任其自生自灭。假如哈勃红移是由于宇宙有自旋而引起的,那么宇宙中的万物就可以生生不息,用Feynman的话说:“生了灭,灭了生”。同样,暗物质粒子在宇宙自旋中也扮演了重要角色,由于它们非常轻,宇宙学常数主要是它们引起的;通常的恒星与行星质量太大,对宇宙学常数的贡献几乎为零。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-29 08:20:27 | 显示全部楼层

天体的自旋

天文学家们一直将天体比喻为生命,例如说恒星的一生。完成了引力场量子化后,万有引力表示万有自旋,我们发现,所有天体都有自旋,这说明她们就是生命,不仅仅是一种比喻。

比较一下量子生命与经典生命是有趣的。天体的自旋是不固定的,以白矮星为例,当它的能量充足时,内部温度较高时,自旋可能会快一些;当它的能量耗散的较多,温度降得较低时,自旋就会变得慢一些。从这个意义上说,它们有些像细菌,当环境的能量充足时,细菌会大量繁殖(并发程度较高),自旋得快一些,当然作为个体,其自旋是固定的,考虑了并发因素后,应用爱因斯坦等效原理的量子表述:m/m=1,分子上的m会大一些;当环境中的能量不够时,细菌会处于蛰伏状态,例如月亮上被阿波罗飞船带上去的细菌几年后仍活着。

动物的自旋则与极矢量的自旋有些类似,我们知道,电子和质子的自旋是固定的,它们总是以同样的频率自旋。同样,动物的自旋也是固定的,大体上讲,只与其质量有关,动物一旦有了自旋,就像是骑到了老虎背上,必须一直自旋下去,假如因某种原因(例如人类活动导致其栖息地被破坏)自旋停止了,这个物种也就灭绝了。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-30 15:16:17 | 显示全部楼层

太阳风

直到20世纪50年代人类对于太阳与地球之间到底在没有物质的问题,较普遍的看法还是:日地之间是略含尘埃的真空,偶尔才会受到来自太阳的微粒或等离子体的干扰。但是观测与研究使科学家们越来越怀疑这种看法的正确性。到了50年代后期,有三个方面的观测分析工作否定了日地之间是略带尘埃的真空的看法。

在太阳时时都有连续的微粒辐射这个新看法还没有得到直接的观测证实之前,科学家们发挥了人类独具的理论分析才能。1958年,美国太阳物理学家帕克,在前人观测研究的基础上,提出了“太阳风”的概念,并从理论上证明了太阳风的存在。他认为,日冕大气同时受到向着太阳内部的重力的作用和向外的热压力的作用,由于日冕的高温,太阳重力不足以把日冕气体吸引在太阳的周围,形成静止状态的大气层,于是日冕气体要连续地向外膨胀成为太阳风。
1962年8月27日水手2号飞船升空,首次对太阳风做了128天的观测,证实了太阳风的存在,证实了帕克预言的正确。其后30多年来,有关太阳风的观测与理论工作得到了快速的发展。人造卫星不但探测了地球附近的太阳风,还探测了深空中的太阳风;不但探测了地球公转轨道平面附近的太阳风,还对太阳极区的太阳风做了探测。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-30 15:42:04 | 显示全部楼层

太阳风

从观测知道,行星际磁场在地球轨道平面上常常表现成几个区域,相邻的两个区域具有相反的磁极性。如果一个区域的磁场方向是向着太阳,它两边相邻的区域的磁场就具有背着太阳的方向。这称为行星际磁场极性的扇形分布,也是太阳风磁场极性的扇形分布。几个扇形区的磁性正负相间,相邻的极性相反的区域被磁中性片分隔开,在磁中性片上磁场为零,中性片两侧磁场反向。扇形分布随太阳自转,使得不同磁性的区域以太阳为中心旋转扫过日地空间。所以地球附近的行星际(太阳风)磁场的极性必然随时间而变换,且每次变换时地球都要被磁中性片扫过一次。
太阳风不是平稳地流动,从日面上流出之后就开始了加速,在短时间内加速到超音速的流动。太阳风的磁场测量使我们知道了,太阳风中存在着磁场强度的起伏变化。冕洞发出的太阳风高速流和太阳爆发产生的高速流在低速太阳风中的流动会展现出种种复杂的太阳风结构。在太阳爆发之后,卫星常可观测到太阳风的速度、磁场、密度的跳跃性突变。
太阳风实际上充当了日地之间的联结者,极大地体现了太阳对地球影响的中介,太阳风的观测与研究一直受到太阳和空间物理、地球物理研究者的高度重视。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2012-12-30 15:57:07 | 显示全部楼层

太阳风

但是,至今我们还不清楚太阳风为什么能加速到高速流那么快,它的能量是从哪儿来的。有的科学家认为是波动把能量从下面带到上面供给了日冕和太阳风;有的科学家提出是磁场的起伏把磁能转给了太阳风。最近有一种颇具说服力的看法,认为是下面磁场的重新连接释放出的磁能加速了太阳风。无论怎么说,太阳风的观测研究与理论研究都面临了巨大的挑战。

我们认为,动态重正化在太阳风的起源中扮演了重要的作用。首先,运用动态重正化可以容易理解太阳风的能量来源,有点类似于超流体中的热-机械效应。其次,太阳上的引力很强,加上热运动的排斥力,这种既有对称又有反对称的作用力容易诱导出宏观量子效应。第三,运用动态重正化也可以理解地球大气层中的“传递困难”和“能量困难”。

最重要的,运用动态重正化可以让我们使用同样的语言来理解磁场和其它传递效应。人们公认的一个事实是自旋可以产生磁性,例如电子自旋产生磁矩。只不过太阳上的自旋是一种类似于生命体自旋的宏观自旋,因此实际的情况是三维的,电子的自旋是内禀的,而宏观的自旋必须有一个落脚点,可能是将太阳的自转当成了落脚点(如太阳发电机理论所描述的)。另外,轴矢量的自旋有点像一个三维的Poynting矢量(也即螺旋群),将这个三维的螺旋群投影到二值的Pauli自旋矩阵上,就产生了一个振荡解,这可能是太阳磁场周期的起源。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2013-1-2 09:53:38 | 显示全部楼层

海王星的轨道

在分析海王星的运动之后,天文学家发现海王星的轨道基本是圆形,平均轨道半径为30个天文单位,而理论值却是38.7天文单位,相差甚大。根据以往的经验,可以有把握地假定在海王星的外侧还有一颗行星,否则就难以体现出海王星的运动规律。到1930年,美国诺爱尔天文台的顿勃发现了冥王星。天文学家又发现,有一个物体在扰乱天王星和海王星的轨道。与其说天王星和海王星有一条环绕太阳运行的平稳轨道,倒不如说它们有自己的摄动轨道。许多年来,一些天文学家认为这种摄动轨道来源于它们的远邻冥王星的吸引。
冥王星不像天文学家推想的那样重,其质量加上它的卫星“卡戎”的质量或许仅有地球质量的1/400。它的引力不足以扰乱天王星、海王星的轨道。既然如此,是什么物体在干扰天王星和海王星的轨道呢?
人们认为,可能还有一颗第九大行星存在。但到目前为止,并未找到这颗神秘的行星。我们认为,还有可能是暗物质在发挥作用。按照我们的分析,假如太阳系内有大量的暗物质,由于它们喜欢与光子通过哈勃红移进行“光合作用”,它们喜欢分布在太阳系的外围,正好是天王星和海王星附近。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2013-1-3 10:37:38 | 显示全部楼层

太阳系的起源和演化

早期的太阳系起源理论之所以五花八门、种类繁多,其主要原因在于缺乏观测资料,即缺乏需要由理论加以解释的事实。最初几亿年的地球历史没有地质记录,因此无法为这一行星样本诞生时的环境提供有关的线索。望远镜的有限能力使天文资料受到很大局限。早期的理论仅仅是为了解释以下几个观测事实而设计的:各行星轨道之间的间隔按一定的规律(即所谓的波得定律)而增大;它们的轨道运动和自转大体具有相同的旋转方向;太阳仅占有太阳系总角动量的一小部分,但却占有太阳系总质量的绝大部分。这么几个事实只能给理论设下不多的限制,因此,形形色色的理论便应运而生。
在过去的三十年间,情况有了急剧的改变。我们所获得的大量新资料给理论添加了若干强有力的限制。新资料的来源主要有两个,一个是对陨星的新研究,一个是以太阳系的某些天体为目标的宇宙飞船发回地球的数据。
陨星是原始太阳系物质的样品。它们显然是一些相当小的物体的碎片。这些物体因彼此碰撞而破碎,其中的许多碎片进入了新的轨道,最后同地球相撞成陨星。陨星为我们带来了太阳星云中的气体的样品。它们的矿物学细节为探求星云在一定时期、即其中的颗粒与气体行将停止化学反应之时的温度和压力提供了线索。根据仍然保留在陨星内部的放射性衰变产物的相对含量,我们可以推知,那些产生一定的放射性同位素的原始元素在距今多少年前聚集成为陨星的母体的。

评分

参与人数 1活跃度 +10 收起 理由
wenxue23 + 10 www.23wenxue.net 流氓艳遇记

查看全部评分

回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2017-11-25 00:38

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007-2017 中国科学报社

快速回复 返回顶部 返回列表