地球是怎么来的

Question

如题所述

Answer 1

说明：下文内容不仅解答了地球是怎么来的？同时还解答了太阳系所有行星是怎么来的？以及太阳系八大行星的三大特征的形成原因。

太阳系行星运动同向性、共面性和近圆性剖析
作者：王树然
　　
　　太阳系几大行星的起源，是人类一直力图破解的谜团，尽管有星云说、撞击说等多种假设，但都存在一定瑕疵。特别是太阳系几大行星的同向性、共面性和近圆性，至今科学界还没有令人信服的合理解释。
　　
　　所谓同向性，就是太阳系的几大行星公转方向与太阳自转方向相同。所谓共面性，就是几大行星公转轨道平面，非常接近同一平面，并且这个平面与太阳自转赤道平面夹角不到6度。所谓近圆性，就是除水星和冥王星外，其它所有行星公转轨道都很接近圆形。
　　
　　对此，本人以一名中国人的全新视角，进行大胆探究，剖析不对之处，敬请专家学者斧正。
　　
　　我认为：行星大量存在是宇宙中的普遍规律，并不是太阳或少数恒星特有的现象。人类目前发现的行星数量远远少于恒星，是由于行星相对较小，又不发光，很难被现有科学仪器探知而已。目前，人类连太阳系内的较大行星，只是探知了冥王星轨道以内，对冥王星轨道以外是否存在较大行星？并不清楚。其实，任何一个恒星周围都存在许多行星，现有科技能够发现的系外行星，仅仅是沧海一粟。
　　
　　为什么说行星大量存在是宇宙中的普遍规律？首先必须搞清行星是怎么形成的？否则，无法解释已知行星的存在，到底是偶然还是必然？更无法解释太阳系几大行星的同向性、共面性和近圆性问题。
　　
　　我们知道，所有恒星都向外辐射带电高能粒子流（即离子流、也称“恒星风”、对太阳来说俗称“太阳风”），这些粒子以百万度高温，从恒星冕层出发，不断加速降温地向外辐射，平均速度超过每秒上千公里。最终，这些粒子都到哪儿去了？由于组成这些粒子的是离子态物质，根据物质不灭定律，这些粒子不会消失。那又会不会归附到另外的恒星？也不可能。因为所有恒星都在向外辐射带电高能粒子流，且带有相同电荷，在恒星系边缘相遇时，必然互相排斥。因此，所有粒子都逃不脱母体恒星的引力范围。
　　
　　大量接锺而至的高能粒子，在恒星系边缘聚集和碰撞，像滚雪球一样越滚越大，在恒星引力作用下，向着恒星螺旋式下降回归，沿途不断俘获其它小型天体物质，逐渐聚合成一个个大小不一的行星。最终，这些行星都将依次落回到母体恒星中，完成一轮长达几十亿年的物质循环过程。类似于地球上的水循环，地表（包括海洋）水上升到天空，冷凝成雨水、雪花或冰雹后，又回落到地表，行星很像是恒星天空中回落的“冰雹”。尽管高能粒子的密度很低，但对于体积巨大的恒星，经过数亿年的辐射，才汇聚成一颗相对很小的行星，应该无可置疑。就像倾盆而泻的暴雨，却是来自无形挥发的地表水；若将数亿年挥发的地表水汇集到一起，总量同样十分惊人。
　　
　　恒星向外辐射的高能粒子流，从恒星冕层出发时温度高（百万度）、势能低（接近零），到达恒星边缘时温度低（接近绝对零度）、势能高（最大值）。根据能量守恒定律，行星回归过程正好相反，势能由高变低、温度由低升高（不可能恢复到百万度高温）。由于高能粒子流向外辐射时，物质分散，大部分热能散发到太空，仅有少量热能转变为势能（如果势能的增加不是来源于热能的减少，难道是能量的无中生有？）；而行星回落时，物质集中，热能不易散发，势能转变为行星的内部热能（如果势能的降低不是转变为内部热能，难道是能量的无行消失？）。由于引力与距离的平方成反比，行星越靠近恒星，下降同等距离势能降幅越大，升温也就越快。特别是接近恒星的内层行星，成为一个内核逐渐升温、融核逐渐膨胀，外壳逐渐融薄，壳体不断破裂的“活体”星球。我们人类居住的地球，就是这样一个内部能量非常活跃的星球。
　　
　　以上只是行星形成的探源，但太阳系的几大行星为什么会具有同向性、共面性和近圆性呢？
　　
　　我们知道，太阳的高能粒子流是向四面八方辐射的，似乎到达太阳系边缘时应该是球面分布。但事实并非如此，由于这些高能粒子从太阳日冕层出发时，就已经具备随太阳自转的旋转动能。如果以太阳为坐标，其运行轨迹并不是太阳半径的延伸，而是在旋转离心力的作用下，所有高能粒子都会逐渐向太阳赤道平面靠拢，最终在太阳系边缘的赤道平面形成一个巨大的环状粒子雾。这时的高能粒子，虽然径向速度为零，但与太阳自转同向的旋转状态依然保持。可见，这些组成行星的初始物质，既具有与太阳旋转方向的同向性，又具有与太阳赤道平面的共面性，当然太阳系的几大行星也具有同向性和共面性了。正因为汇聚到太阳系边缘的粒子雾，是相对集中的圆环状，而不是非常分散的球面状，故为行星的孕育提供了十分有利的条件。
　　
　　行星从太阳系边缘螺旋式降落回归的过程，初始呈抛物线轨道，接着是偏心率很大的椭圆轨道，后来演变成偏心率逐渐收小的椭圆轨道，进入冥王星轨道内，就变成了偏心率非常小的近圆轨道。至于水星轨道偏心率，为何大于另外几大行星？由于水星轨道靠太阳太近，太阳内部气态物质的循环对流、黑子大暴发、日冕大喷发等，不仅会引发太阳的瞬间颤动或质心微移，而且喷发物质也会对靠近行星产生较大冲击，这对水星轨道偏心率造成的影响，必然远远大于其它行星。
　　
　　随着行星向太阳的逐步靠近，其旋转速度加快，公转周期缩短，下降速度变慢。事实也是如此，太阳系中水星离太阳最近、旋转速度最快、公转周期最短、星龄最长；海王星离太阳最远、旋转速度最慢、公转周期最长、星龄最短；另外六大行星，都是依此规律类推。这也从多角度证明，行星应该是诞生在太阳系的边缘。
　　
　　那么太阳系的边缘究竟有多远？尽管太阳系总质量的99.85%集中在太阳自身，但太阳系的范围却非常大。我们知道离太阳最近的恒星是相距4.2光年的南门二丙星，据此估算，到太阳系边缘的距离大约是2光年左右。如果按太阳高能粒子流每秒1000公里速度计算，则需要600年才能到达。看来，上述巨大环状粒子雾的半径，也应该是2光年左右。目前已知冥王星到太阳的距离，光速需要5.5小时。直观比较，到太阳系边缘比到冥王星距离远3185倍。可见，目前已知的太阳系几大行星，都是离太阳非常近的行星。那些远远超过冥王星距离的大行星，还有待人类去探索。
　　
　　目前几大行星运行轨道平面，与太阳的自转赤道平面有不到6度的夹角，则表明大约在80亿年（近似水星年龄）前到10亿年（近似海王星年龄）前之间，太阳的自转赤道平面曾经有过多次微小变动。尽管其改变的角度很小，但对于相距2光年之遥的巨大环状粒子雾来说，不同周期的位置之差，即使用“差之毫厘，失之千里”也难以形容了。可以说，每个大行星轨道平面，都曾经是太阳的自转赤道平面；也可以说，太阳的自转赤道平面每次改变，都在太空中留下了印痕。
　　
　　太阳系几大行星的体积和质量，为何相差如此巨大？只能表明在不同周期，太阳的亮度和辐射强度存在巨大差异。根据太阳系现有几大行星的质量和体积大小，明显看出，当组成木星的物质向外辐射前，太阳的亮度和辐射强度变化不大；到组成木星的物质向外辐射时（约22亿年前），太阳的亮度和辐射强度突然暴发，变得非常强烈（约增强320倍），以后逐渐缓慢减弱。以此推测，太阳系的第九大行星不可能是冥王星，应该是体积和质量仅次于海王星的较大行星。该行星具有比冥王星偏心率更大的椭圆轨道，公转周期大约350年左右。由于其运行的椭圆轨道更加扁而长，其近日点距离不低于冥王星，而远日点距离可能是冥王星的数倍。冥王星只是一个迟早将被其俘获的卫星而已，故将冥王星踢出九大行星之列，是非常正确的。
　　
　　综上所述，尽管行星在宇宙中大量存在具有必然性，但并不是所有行星都能够承载生命繁衍，这与行星的大小，以及运行轨道离恒星的距离远近相关。行星太大，重力也大，不适合生命繁衍；行星太小，留不住大气，同样无法繁衍生命。运行轨道离恒星太远，表面温度低，缺乏液态水，生命无法繁衍；运行轨道离恒星太近，表面温度高，液态水全部蒸发，生命依然不能繁衍。只有大小适中的行星，当其运行轨道离恒星距离合适的条件下，才有可能繁衍出生命。
　　
　　虽然能够繁衍出生命的行星，条件十分苛刻，数量极少；而能够繁衍出高级智慧生命的行星，又是数量极少中的特例。为什么这样说？因为智慧生命的演化需要相当长的周期和很多偶然因素的配合。通常情况下，适合行星生命繁衍的轨道周期并不太长，即使能够繁衍出低级生命，也未必来得及繁衍出高级生命。由于恒星温度并非始终如一的保持不变，只有当恒星温度由高向低变化时，才能为行星提供更长的生命演化轨道周期。反之，当恒星温度由低向高变化时，为行星生命繁衍提供的轨道周期就非常短，甚至连低级生命也来不及演化。
　　
　　真正幸运的是，承载人类的地球成为数量极少中的特例。感谢太阳能量的缓慢衰减，为地球生命的演化提供了很长的轨道周期！也感谢有了月球这样的伴星，对地球生命的演化起到了一定的促进作用！所以，我们要珍惜生命繁衍环境，关爱地球，保护好地球这个人类的共同家园！
　　
　　
　　（注：该文是对现有科技知识的综合归纳，全为推理，无法实际验证；引用数据全部来自网络搜索和个人推算，欢迎讨论或批判。）
　　
　　
　　南京 王树然
　　写于2014年3月5日
　　
[附件：]
　　

　　该文在网络发表后，受到了部分网友和专业人士的质疑：一是太阳风的高能粒子速度高达每秒几百甚至上千公里，远远超过太阳引力的逃逸速度（第三宇宙速度每秒16.7 公里），完全能够轻易地穿出太阳系，进入宇宙深空。二是行星都是按各自轨道运行的，真的会沿着螺旋式下降轨道运行，最终落到太阳上吗？三是该文假设的巨大环状粒子雾，半径为什么约2光年，太阳周围恒星离太阳的距离并不都是4.2光年。

　　上述质疑（特别是前两点质疑）正是该文论点的支撑基础，否则，该文的所有推论都不能成立。

　　我们知道，太阳风的运行速度虽然很快，地球上空电离层的排斥作用，就能阻挡高能粒子流不能到达地表。当然地球电离层的气体密度，远远高出太空物质密度好多个数量级，两者不可同比。不过地球上空的电离层虽然相对密度高，却相对厚度非常薄，即使按1000公里厚度计算，以太阳风的速度大约1到2秒就可以穿越。而太阳风的高能粒子流到达太阳系边缘，与相邻恒星风的高能粒子流相遇时，因两者的速度、质量、密度和排斥力基本相同，必然会减速渐停。由于双方混合后的密度，仍然低于地球电离层好多个数量级，其初始相遇时的减速缓停距离会相当长，也许耗时长达数小时、数日、数月甚至数年。随着时间的推移，其累积效应，会使交会处的高能粒子密度越来越高，最终其密度和厚度，必然远远超过地球的电离层，不仅让后续到来的高能粒子无法穿越，而且也对相邻恒星的高能粒子形成更大的排斥力。

　　根据该文分析，到达太阳系边缘的高能粒子，已经汇聚到太阳的赤道平面向外辐射。当然，只有朝向最近恒星南门二丙星的高能粒子流，其交会距离约2光年，其它方向肯定超过2光年。从理论上分析，初始状态下，太阳赤道平面不同方向的相邻恒星之间，都会形成半径不同的巨大环状粒子雾。但由于在约2光年距离形成的巨大环状粒子雾，处于半径最短的内圈，依据累积效应，当其密度越来越高后，就会阻挡太阳风的前进，使得外圈的巨大环状粒子雾无法形成。由于组成巨大环状粒子雾的高能粒子，仍然保持围绕太阳旋转的状态，其受太阳引力的作用仍然最大，不会再有逃脱太阳引力的能量和机会。

　　所以，我们考虑问题需要综合全面，不能认为太阳风远远超越逃逸速度，就简单地以为太阳风肯定会穿出太阳系，进入宇宙深空。

　　至于行星运行为什么会是螺旋式下降轨道？我们知道，目前的人造卫星就是螺旋式下降轨道运行，是由于人造卫星的运行高度，受到地球高层大气的阻力较大。而行星与人造卫星相比，虽然太空的物质密度要远远低了好多个数量级，但太空并不是绝对真空！所有行星都是在太阳风的裹挟下运行的，由于太阳风的高能粒子密度非常低，其对行星运行的阻力非常微弱，短期效应可以忽略不计，但长达数亿年、数十亿年的累积效应，会使行星的轨道逐渐降低，直到落入太阳中消亡。

　　所有行星（包括地球）都将会落入恒星（太阳）中消亡，这是行星有诞生必然有消亡的客观事实，也是恒星（太阳）系物质循环的规律，尽管人们从心理上难以接受，但这是数十亿年以后的事，根本不会影响到人类的生存和发展。

　　对于太阳系的边缘存在孕育行星的巨大环状高能粒子雾，这样的推论确实很难获得天文观察的实证支持。

　　因为目前天文观察中，所能观察到的星际云团，都是一些体积和质量大、密度高、温度也很高的巨型气团，该星际云团基本上是正在孕育恒星或星系的气团。而在恒星周围孕育行星的环状高能粒子雾，与上述云团相比，不仅体积、质量和密度小得多，而且温度接近绝对零度。

　　当前，人类连冥王星以外的大行星都很难发现，何况远离地球近2光年的环状高能粒子雾这样的暗物质，凭现有（即使将来）的科学仪器，也很难得到观察实证的支持，只能依靠缜密的推理。

　　我认为，任何真理都要符合人类的直观理性思维，我们中国人要树立自己的宇宙认识观，没有必要跟在别人后面人云亦云。

　　（感谢网友和专业人士的质疑和批评，促进我进行更深入的思考，欢迎继续共同探讨。）

　　
　　写于2014年3月12日

[附件2]
　　
　　有人以天文观测太阳和系内所有行星年龄相同，来否定本文论点。现作统一答复：
　　
　　目前，科学界对太阳和所有行星的年龄有多种解释，既有相同，又有不同两种说法。依据都是来自天文观察，是利用铀元素的半衰期长达45亿年，通过检测铀元素中的铅含量来分析年龄。地球物质能够直接取样，地外星球不可能取样，只能通过光谱间接分析。虽然太阳发光，但光谱中主要成份是来自表面日冕层，未必与内核成份相同；而行星不发光，天文观察中的光谱全是来自反射，这样的检测结果有多少可靠性？
　　
　　我认为行星年龄应该有所差异，否则，地球上不同岩石年龄为什么会不一样？目前，人们公认的地球年龄，就是依据最古老岩石的检测年龄。其实地球上不同的岩石年龄，仅代表物质年龄，不能代表组成地球的物质聚合到一起的年龄。即使所有行星构成的物质年龄与太阳相同，也未必表明行星与太阳是同一时间形成的。就像婴儿身体构成的物质年龄与母体相同，能等同于出生年龄也相同吗？其实，组成人体的物质年龄都远远大于出生年龄。如果太阳和系内所有行星年龄相同，那地球上很多不同年龄的岩石，只能是分别来自于太阳系以外，这可能吗？可见，这种以物质年龄来取代星球形成年龄的做法，从理论上就说不通，还哪来的可信度？
　　
　　其实，只要承认行星是沿着螺旋式下降轨道运行的，就能推断出行星形成于太阳系的外层空间，必然可以断定行星的年龄应该有差异；否则，所有行星就会集中在同一个螺旋式下降轨道回落。所以，我们中国人对西方科学权威的理论，要用理性的思维来辨别真伪，不能盲目地迷信。
　　
　　尽管我对目前的星龄解释都不相信，但文章中也只能引用网上数据。如果以星龄相同为依据，不仅我自己不相信，而且文章也写不下去。文章论点可以自行推理，引用数据总不能自编吧？即使也对引用数据有所怀疑，但那总归不是我的错，请大家理解并谅解！
　　
　　说实话，我认为太阳系行星的年龄差距，从内到外大约为2.5到2.6亿年左右（太阳公转周期）。不过，木星与火星的年龄差距特殊（约5亿年左右），因为中间有一颗被木星巨大引力撕裂的行星（即现在的小行星带）。但这只是自己的猜测，没有依据，不能写入文章中。
　　
　　（感谢网友和专业人士的指导和帮助！欢迎继续共同探讨！）
　　
　　
　　写于2014年3月24日

Answer 2

46亿年前，地球诞生了。地球演化大致可分为三个阶段。

50亿年以前的太阳系
第一阶段为地球圈层形成时期，其时限大致距今4600至4200Ma【百万年】。刚刚诞生时候的地球与今天大不相同。根据科学家推断，地球形成之初是一个由炽热液体物质（主要为岩浆）组成的炽热的球。随着时间的推移，地表的温度不断下降，固态的地核逐渐形成。密度大的物质向地心移动，密度小的物质（岩石等）浮在地球表面，这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。
第二阶段为太古宙，元古宙时期。其时限距今4200至543Ma。地球自不间断地向外释放能量。由高温岩浆不断喷发释放的水蒸气，二氧化碳等气体构成了非常稀薄的早期大气层---原始大气。随着原始大气中的水蒸气的不断增多，越来越多的水蒸气凝结成小水滴，再汇聚成雨水落入地表。就这样，原始的海洋形成了。
第三阶段为显生宙时期，其时限由543Ma至今。显生宙延续的时间相对短暂，但这一时期生物及其繁盛，地质演化十分迅速，地质作用丰富多彩，加之地质体遍布全球各地，广泛保存，可以极好的对其进行观察和研究，为地质科学的主要研究对象，并建立起了地质学的基本理论和基础知识。
为了证明生命起源与地球，人们在不断通过实验和推测等研究方法，提出各种假设来解释生命诞生。1953年美国青年学者米勒（Stanley L.Miller）在实验室用充有甲烷（CH4），氨气（NH3），氢气（H2）和水（H2O）的密闭装置，以放电，加热来模拟原始地球的环境条件，合成了一些氨基酸，有机酸和尿素等物质，轰动了科学界。这个实验的结果更具说服力地表明，早期地球完全有能力孕育生命体，原始生命物质可以在没有生命的自然条件下产生出来。
一些有机物质在原始海洋中，经过长期而又复杂的化学变化，逐渐形成了更大，更复杂的分子，直到形成组成生物体的基本物质---蛋白质，以及作为遗传物质的核酸等大分子物质。在一定条件下，蛋白质和核酸等物质经过浓缩，凝聚等作用，形成了一个由多种分子组成的体系，外面有了一层膜，与海水隔开，在海水中又经历了漫长，复杂的变化，最终形成了原始的生命。
这时的地球一片汪洋大海。随着地壳的不断运动，大陆逐渐隆起，高出海平线。随时间的推移，终于出现了一块大陆。这时的大陆就是现在的七大洲，之后由于各各板块之间的地壳运动，一块大陆就分为了七大洲。这就是著名的大陆漂移假说。

Answer 3

第2代恒星体系抛出来的物质和空间中其他氢类物质形成的，同时形成的还有太阳等星体，组成我们这个类地行星的重元素都是核元素，碳氧氮这些元素都是在上一代恒星内部合成的，换句话来说，过程我们和地球的大部分物质都是在恒星内部呆过很久的东西。