类地行星的形成
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第二章宇宙中的行星内容提要一、太阳系的特征1.太阳系组成的特点太阳系(solar system)是由太阳、8颗大行星、卫星以及无数的小行星、彗星及陨星组成的。
据估计太阳的质量占了整个太阳系99.85%,而行星的总质量只占0.15%。
由于太阳引力的作用,每个行星都有一个椭圆形的运动轨道,它们具有相同的运动方向。
最靠近太阳的水星有最快的轨道运动速度(48公里/每秒),最短的运动周期(88天)。
离太阳最远的冥王星(己被开除)轨道运动速度5公里/每秒,周期248年。
(1)类地行星与类木行星特征类地行星有水星、金星、地球及火星,离太阳较近。
它们的共同特征是密度大(>3.0克/立方厘米)、体积小、自转慢、卫星少,内部成分主要为硅酸盐,具有固体外壳。
类木行星有木星、土星、天王星、海王星,离太阳较远。
它们的共同特征是其密度小(平均密度相当于1.5倍水的密度),而且类木行星都有很厚的大气圈,其表面特征很难了解,一般推断它们都具有与类地行星相似的固体内核。
二大类行星最明显的区别是它们的大小,最大的类地行星(地球)的直径只有最小的类木行星(海王星)直径的1/4,而地球的质量仅为海王星的1/17,因此类木行星也常称为巨星。
(2)组成二大类行星的物质特点组成二大类行星的物质依据它们的熔点可分为三种:气体、岩石、冰。
①气体主要是氢、氦,它们的熔点接近绝对零度(-273ºC)或可能更低的温度。
②岩石主要是硅酸盐矿物和金属铁,熔点超过700ºC。
③冰还包括NH3、CH4、CO2、H2O,熔点居中(如水的熔点为0ºC)。
类地行星主要组成有岩石、金属物质和少量的气体。
类木行星含有大量的气体(主要是氢和氦)及数量变化的冰(主要是水、氨、甲烷),这些特点使类木行星具有较低的密度。
(3)宇宙速度的几个概念和意义①第一宇宙速度(V)1航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度,也叫环绕速度。
第一宇宙速度两个别称为航天器最小发射速度和航天器最大运行速度。
天体的结构层次天体,指的是存在于宇宙中的各种物质体,包括恒星、行星、卫星等。
在宇宙中,天体按照其结构和组成可以分为几个层次,每个层次都有其独特的特点和性质。
下面将以天体的结构层次为标题,分别介绍每个层次的特点。
一、星系星系是由恒星、星际物质和暗物质组成的巨大天体系统。
宇宙中存在着各种各样的星系,如螺旋星系、椭圆星系和不规则星系等。
星系内部的恒星通过万有引力相互吸引形成系统,并被星系的引力束缚在一起。
星系之间通过引力相互作用,形成星系团和超星系团等更大的结构。
二、恒星恒星是宇宙中最基本的天体,是由气体和尘埃组成的巨大的球形或近似球形物体。
恒星的核心是由高温高密度的气体组成,核心内部的核聚变反应产生巨大的能量,使恒星发光和释放热量。
恒星的演化经历了主序星、巨星和白矮星等阶段,最终可能会成为超新星或黑洞。
三、行星行星是绕恒星运行的天体,其运行轨道通常位于星系中心的恒星周围。
行星由气体、固体和液体组成,其表面或大气中可能存在水、氧气等物质。
行星根据其运行轨道和组成物质的不同,可分为类地行星和巨型行星。
类地行星主要由固态物质组成,如水和岩石,巨型行星则主要由气体和液态物质组成,如氢和氦。
四、卫星卫星是绕行星或其他天体运行的天体。
卫星的大小和形状各异,有些卫星是固态的,有些则由气体和液体组成。
卫星的运行轨道可以是圆形、椭圆形或不规则形,卫星还可以自转或保持相对静止。
卫星对于其所绕行的天体具有一定的引力作用,同时也受到行星的引力影响。
五、小行星和彗星小行星是宇宙中太阳系内围绕太阳运行的天体,其直径通常在几十米到几百公里之间。
小行星主要分布在行星和行星带之间的区域,有些小行星会穿越行星轨道。
彗星是由冰、尘埃和岩石等物质组成的天体,其核心通常较小,但彗星拥有长长的尾巴,这是由于太阳辐射和太阳风的作用。
六、恒星遗迹和黑洞恒星遗迹是恒星在演化过程中的残骸,主要包括白矮星、中子星和黑洞。
白矮星是质量较小的恒星演化结束后形成的稠密天体,由于强烈的引力作用,白矮星会逐渐冷却和熄灭。
宇宙进化四阶段论
宇宙进化四阶段论是一种对宇宙进化历程的分类方法,将宇宙演化分为四个阶段:原始宇宙阶段、星系形成阶段、星际物质演化阶段和类地行星形成与生命演化阶段。
在原始宇宙阶段,宇宙处于极度高温、高密度和高能量状态,物质呈均匀分布的状态。
在极短的时间里,宇宙经历了暴涨,形成了宇宙微波背景辐射,并产生了宇宙学原初黑洞。
随着时间的推移,宇宙渐渐冷却下来,物质开始聚集形成星系。
在星系形成阶段,重力作用促使气体和星际物质形成了大量的星云,经过几百万年的演化,这些星云逐渐形成了星系。
在星系形成阶段后,星际物质开始演化。
在这个阶段,星际物质通过吸积和碰撞的方式形成了恒星和行星,以及星际尘埃和气体云。
最后,类地行星形成与生命演化阶段是宇宙演化的最后一个阶段。
在这个阶段,行星表面的环境和化学成分逐渐变得适合生命的存在,生命通过自然选择和进化的方式逐渐演化成为高等生物。
宇宙进化四阶段论是对宇宙演化的一种简要分类方法,它可以帮助我们更好地理解宇宙的演化历程。
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行星知识点总结归纳一、行星的定义行星是太阳系中天体的一种,它们围绕太阳运转,并且几乎是球形。
目前太阳系中已知的行星共有8颗,依次为:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
除此之外,太阳系中还有许多矮行星、小行星和类地行星等。
二、行星的分类1. 按运行轨道的位置可将行星分为内行星和外行星。
内行星是指在地球轨道内的行星,包括水星、金星、地球和火星。
它们与太阳之间的距离较近,表面温度较高。
外行星是指在地球轨道外的行星,包括木星、土星、天王星和海王星。
它们离太阳较远,大部分是气态行星,且体积较大。
2. 按组成材料可将行星分为类地行星和气态行星。
类地行星是由较多岩石和金属组成,表面多为固态,密度较大。
气态行星是由气体和液态物质构成,密度较小。
三、行星的特征1. 大小和质量:行星的大小和质量都不尽相同。
太阳系中最大的行星是木星,它的直径约为11.2倍地球,质量约为317.8倍地球。
最小的行星是水星,直径只有地球的0.38倍,质量也很小。
2. 表面特征:每颗行星都有其独特的表面特征。
例如,水星的表面多为陨石坑和峡谷,而金星的表面则充满了火山和熔岩平原。
3. 天体特征:行星的天体特征也千差万别。
例如,土星由于其大量的环状结构而著名,而木星则有大红斑和众多的卫星。
4. 自转和公转:行星都有自己的自转和公转周期。
自转是指行星绕自身轴旋转一周所需的时间,公转是指行星绕太阳运转一周所需的时间。
每颗行星的自转和公转周期都不相同,有的自转周期很长,有的则较短。
5. 大气层和气候:行星的大气层和气候也各不相同。
例如,金星的大气层主要由二氧化碳和硫酸气体组成,表面温度极高;而地球的大气层富含氧气和氮气,气候适宜生物生存。
四、行星的运动规律1. 公转:行星绕太阳运转的轨道呈椭圆形,其椭圆的长半径称为半长轴,短半径称为半短轴。
根据开普勒定律,行星公转的速度不是匀速的,而是随着距离太阳的远近而变化。
这也是行星在不同时间出现在不同位置的原因。
类地行星有哪些有什么特点类地行星是与地球相类似的行星。
你知道类地行星还有哪些吗?类地行星让人类有了移民的新希望。
下面小编整理了属于类地行星的天体,希望大家在阅读过程中有所收获!属于类地行星的天体八大行星分为三类:类地行星、巨行星和远日行星。
类地行星包括水星、地球、火星、金星。
类地行星是与地球相类似的行星。
它们距离太阳近,体积和质量都较小,平均密度较大,表面温度较高,大小与地球差不多,也都是由岩石构成的。
类地行星或是岩石可以分为两类,一类以硅化合物为主,另一类以碳化物为主,像是含碳球粒陨石的小行星。
这两类分别称为硅酸盐行星和碳行星(或“钻石星”)。
地球所在的太阳系有四颗类地行星:水星、金星、地球和火星,和一颗类地矮行星,谷神星。
而像冥王星虽然有像类地行星的固体表面,但是以冰为主要的成分(参考冰矮星)。
当太阳系形成时,应该还有很多这样的天体(微行星),但是她们可能都合并或毁灭在太阳星云形成四颗气体巨星的过程中。
类地行星中,水圈。
类地行星的构造都很相似:中央是一个以铁为主,且大部分为金属的核心,围绕在周围的是以硅酸盐为主的地凾。
月球的构造也相似,但核心缺乏铁质。
类地行星有峡谷、撞击坑、山脉和火山。
类地行星的大气层都是再生大气层,有别于类木行星直接来自于太阳星云的原生大气层。
类地行星火星的简介火星(Mars)是太阳系八大行星之一,天文符号是♂,是太阳系由内往外数的第四颗行星,属于类地行星,直径约为地球的53%,自转轴倾角、自转周期均与地球相近,公转一周约为地球公转时间的两倍。
橘红色外表是地表的赤铁矿(氧化铁)。
我国古书上将火星称为“荧惑”,西方古代(古罗马)称为“战神玛尔斯星”。
火星基本上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布且没有稳定的液态水体(前不久,美国宇航局公布火星上有少量的水)。
二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷,沙尘悬浮其中,每年常有尘暴发生。
火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。
与地球相比,火星地质活动较不活跃,地表地貌大部份于远古较活跃的时期形成,有密布的陨石坑、火山与峡谷,包括太阳系最高的山:奥林帕斯山和最大的峡谷:水手号峡谷。
行星、恒星、星系和宇宙介绍在我们的宇宙中,存在着各种各样的天体,其中包括行星、恒星、星系和宇宙。
它们被认为是宇宙中最基本、最广泛分布的天体,也是人类探索宇宙和了解宇宙的关键。
行星行星是围绕恒星运行的天体,其重力足以使其自身形成球状,并且已从周围物质中清除。
行星大多数是通过原始星云的塌缩形成的。
根据其运行轨道和物理特征,行星可以分为类地行星和巨大行星两类。
类地行星(如地球、水金星、火星和水星)主要由岩石和金属组成,其表面通常较为坚硬。
这些行星通常都有较为稳定的地壳和大气层,并且可供生物居住。
巨大行星(如木星、土星、天王星和海王星)由气体和液体组成,拥有明显的大气层。
与类地行星不同,巨大行星没有固体表面,且其质量远高于类地行星。
恒星恒星是宇宙中的光源,它们通过核反应产生能量,并将其转化为热、光和其他形式的辐射。
恒星主要由氢、氦以及少量的其他元素组成,核聚变反应使其内部温度高达数百万度。
恒星的质量和年龄决定了它们的演化过程和性质。
恒星根据质量可以分为低质量恒星、中等质量恒星和高质量恒星。
低质量恒星的质量类似于太阳,其寿命较长,会耗尽燃料后以红巨星或白矮星的形式结束演化。
中等质量恒星的演化较为复杂,最终可能成为红巨星、超新星或中子星。
高质量恒星则以超新星爆发的方式结束演化,甚至可能形成黑洞。
恒星中最为常见的类型是主序星,它们处于稳定的状态下,并通过核聚变反应维持着恒定的亮度和色温。
根据表面温度和光度,主序星又可以细分为O、B、A、F、G、K、M等谱型。
太阳是一颗G型主序星。
星系星系是由恒星、行星、星际物质和其他天体组成的巨大系统。
恒星之间通过引力相互吸引,形成了稳定的结构。
根据形状和结构特征,星系可以分为椭圆星系、旋涡星系和不规则星系等多种类型。
椭圆星系呈椭圆形状,没有明显的螺旋臂结构。
它们通常包含数百亿到上千亿颗恒星,并且具有高密度的核心区域。
旋涡星系则具有明显的螺旋臂结构,其中心区域通常比较明亮。
这种类型的星系包括螺旋臂状结构、中央凸起的棒扭矩结构和普通的旋涡结构。
简述类地行星的形成过程。
类地行星的形成是一个复杂的过程,目前的科学理论认为它主要经历了以下几个阶段:
1.行星系统的形成:
类地行星的形成始于一个原始的行星系统。
在这个系统中,围绕着一颗恒星形成了大量的行星和小行星。
这些天体受到引力和其他相互作用力的作用,开始逐渐聚集形成更大的天体。
2.行星的初级聚集:
在原始的行星系统中,大量的小行星和碎片开始逐渐聚集起来形成更大的天体。
这些天体可能是由岩石、冰和其他物质组成的。
最终,这些天体逐渐聚集成为几个比较大的天体,类似于现在太阳系中的火星和金星。
3.行星的次级聚集:
在较大的天体形成后,它们开始相互作用并聚集成更大的行星。
在这个阶段,行星会吸收周围的气体和尘埃,并形成一个大气层。
同时,行星表面也开始出现火山喷发和撞击坑等地质活动。
4.行星的稳定期:
当行星的质量越来越大时,它的引力也会强大起来,开始影响周围的行星和卫星。
在这个阶段,类地行星已经形成,并进入了稳定期。
在这个时间段,行星表面的地质活动和大气层的演化逐渐减缓,并进入一个相对稳定的状态。
总体而言,类地行星的形成是一个漫长而复杂的过程,涉及到了大量物理和化学过程的相互作用。
目前的研究并没有完全揭示其中的奥秘,但我们通过对太阳系和其他恒星系统的观测,逐渐了解了类地行星形成的基本特征和规律。
天体的七种类型天体是指太空中的各种物体,它们以其特有的性质和特征被分类为不同的类型。
在天文学中,有七种主要的天体类型:恒星、行星、卫星、流星、彗星、星系和星云。
下面将逐一介绍这七种类型的天体。
一、恒星恒星是太空中最常见的天体之一。
它们是由巨大的气体云坍缩形成的,内部核心产生了高温和高压,使得氢原子发生核聚变反应,释放出巨大的能量和光线。
恒星的大小、亮度和颜色各不相同,可以分为不同的光谱类型,如红巨星、白矮星等。
二、行星行星是绕着恒星运行的天体,它们没有自己发光,而是反射恒星的光线。
行星可以分为类地行星和巨大行星两类。
类地行星包括水金星、火星、地球和金星,它们主要由固态物质组成,有较为坚硬的地壳。
巨大行星则包括木星、土星、天王星和海王星,它们主要由气体和液体组成。
三、卫星卫星是围绕行星或恒星运行的天体。
行星的卫星被称为卫星,而恒星的卫星被称为恒星的伴星。
卫星可以分为规则卫星和不规则卫星两类。
规则卫星是按照规律的轨道运行,如地球的月亮;不规则卫星则是没有明确轨道的天体,如木星的众多卫星。
四、流星流星是太空中的小天体,当它们进入地球大气层时,由于摩擦而燃烧和蒸发,形成明亮的光迹。
流星也被称为流星体或陨星,它们通常来自彗星或小行星的碎片,速度非常快,所以在地球上只能看到一瞬间的光芒。
五、彗星彗星是由冰和尘埃组成的天体,它们沿着椭圆形轨道绕恒星运行。
当彗星靠近太阳时,冰开始蒸发,形成明亮的气体和尾巴。
彗星的轨道通常非常长,它们的尾巴指向太阳的方向。
彗星经常被视为吉兆或不祥之兆。
六、星系星系是由恒星、气体、尘埃和暗物质组成的巨大天体系统。
它们由重力相互作用而形成,通常呈现出螺旋状、椭圆状或不规则的形状。
星系可以分为不同的类型,如螺旋星系、椭圆星系和不规则星系。
我们所在的银河系就是一个螺旋星系。
七、星云星云是由气体和尘埃组成的巨大云状物体。
它们通常是恒星形成的地方,当恒星形成后,星云会被扩散或被恒星的辐射力推开。
地球的简介资料地球是太阳系中的第三颗行星,距离太阳约1.5亿公里,属于类地行星。
它是目前已知唯一存在生命的行星,也是人类赖以生存的家园。
地球是一个由陆地、海洋和大气组成的行星。
它的直径约为1.28万公里,体积约为1.0832万立方千米,质量约为5.97万亿吨。
地球的自转周期约为23小时56分4秒,公转周期约为365.24天。
地球的自转轴倾斜约23.5度,这导致了季节的变化。
地球的表面由70%的海洋和30%的陆地组成。
陆地上的山脉、平原、高原和河流等地貌形成了丰富多样的地貌景观。
地球的最高点是珠穆朗玛峰,海拔约为8848米;最低点是死海,海平面以下约427米。
地球上的海洋覆盖了广阔的面积,是地球上最大的水体。
它们包括太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋和南冰洋。
海洋不仅提供了丰富的资源,还对地球的气候和生态系统起着重要的调节作用。
地球的大气层主要由氮气、氧气和少量的其他气体组成。
大气层对地球上的生命起着保护作用,同时也参与了气候和天气的形成。
地球的气候多样,从极地的寒冷到赤道的炎热都有涵盖。
地球上存在着丰富的生物多样性。
从微小的细菌到巨大的蓝鲸,地球上的生物种类繁多。
生物之间形成了复杂的食物链和生态系统,实现了能量的传递和物质的循环。
地球上的人类文明发展至今已有数千年的历史。
人类通过科学技术的进步,改变了地球的面貌,并对地球的生态环境产生了深远的影响。
如今,人类正面临着气候变化、生物灭绝和环境污染等严峻挑战。
为了保护地球,人类采取了一系列行动。
例如,推动可持续发展,减少二氧化碳排放,保护生物多样性等。
这些努力旨在保护地球上的生命和自然资源,为后代留下一个可持续发展的地球。
地球作为宇宙中的一个奇迹,承载着生命的诞生和演化。
我们应该珍惜地球,保护地球,共同努力创造一个更美好的未来。
让我们一起行动起来,为地球的未来贡献自己的力量!。
快速了解星球知识点总结星球是宇宙中的天体,主要由气体、岩石或冰质组成。
它们围绕着太阳等恒星运转,且各自有自己的运动轨道。
在这篇文章中,我们将对星球的一些基本知识点进行总结和介绍,帮助读者更好地了解星球的形成、结构和运动规律。
星球的形成星球的形成是宇宙天体形成和演变的重要过程之一。
在宇宙诞生之初,星系中的原始星云开始缩凝,形成了恒星和行星。
一般来说,星球的形成可以分为以下几个阶段:1. 原始星云:宇宙大爆炸之后,形成了原始星云。
它是由气体和微小尘埃颗粒组成的,并且具有一定的自旋。
原始星云中存在着大量的氢、氦等元素。
2. 恒星诞生:原始星云中的一部分物质开始缩凝,形成了恒星。
恒星的形成过程需要经历数百万年的时间,在这个过程中,原始星云中的氢气逐渐聚集成核,并且释放大量的能量,形成了恒星的亮度。
3. 行星的形成:在恒星形成的同时,原始星云的其他部分物质也开始缩凝,并且形成了行星。
这些行星围绕着恒星运转,形成了行星系。
行星的形成过程通常需要数十亿年的时间,它们的大小、形态和运动轨道都受到了各种因素的影响。
星球的结构星球的结构通常包括了地质结构和大气结构。
根据星球的物质组成和表面特征不同,星球可以被分为类地行星、类木行星和类海行星等不同类型。
1. 类地行星:类地行星通常是由固体地质岩石组成的。
它们的表面特征多样,有的有火山、有的有峡谷、有的有沙漠等。
类地行星的大气主要由二氧化碳、氮气等组成。
2. 类木行星:类木行星通常是由气态物质组成的。
它们的主要特征是有浓密的大气层和大量的液体水。
类木行星的大气主要由氢、氦等组成。
3. 类海行星:类海行星通常是由液态水组成的。
它们的表面通常是覆盖着大量的海洋或湖泊,也有极为复杂的地质形态。
类海行星的大气主要由水蒸气等组成。
星球的运动规律星球的运动规律包括公转和自转两种。
公转是指星球围绕恒星运动,而自转是指星球围绕自身轴旋转。
1. 公转:星球围绕恒星运动的轨道通常是椭圆形。
类地行星的形成大小超过1公里的物体的生长是相当清楚的。
从这一点开始,引力相互作用和星子对之间的碰撞主导着演化。
决定增长速度的一个关键因素是引力聚焦。
两个小行星在近距离接近时相撞的概率取决于它们的横截面积乘以引力聚焦因子:其中是星体的相对速度,是星体的逃逸速度,由其中和分别是星体的质量和半径。
当星体彼此缓慢通过时,它们的相互引力有时间将它们的轨迹聚焦到彼此,因此很大,碰撞的几率也很高。
快速运动的物体通常不会发生碰撞,除非它们直接朝着对方运动,因为在这种情况下=1。
平面的相对速度取决于它们围绕太阳的轨道。
轨道相似的物体最容易相互碰撞。
特别是,在接近圆形、共面轨道上运动的星体具有很高的碰撞概率,而具有高度倾斜、偏心(椭圆)轨道的星体则不具有碰撞概率。
星子之间的大多数近距离接触并没有导致碰撞,但物体经常经过足够近的距离,以使相互的引力牵引改变它们的轨道。
统计研究表明,经过许多这样的近距离碰撞后,高质量物体趋向于获得圆形的共面轨道,而低质量物体则被摄动到椭圆的倾斜轨道上。
这叫做动力摩擦,类似于气体中分子之间动能的均分。
动力摩擦意味着,在一个特定区域中,最大的物体经历最强的引力聚焦;因此,它们增长最快。
这种状况被称为失控增长,原因显而易见。
大多数星象仍然很小,而一些被称为行星胚胎的物体却变得更大。
只要星体之间的相互作用决定了它们的轨道距离只要星体之间的相互作用决定了它们的轨道分布,失控的增长就会继续。
然而,一旦胚胎变得比一个典型的星体大一千倍胚胎的静态扰动变得更为重要。
这种演变现在进入了一个称为寡头增长的新阶段。
小行星的相对速度是由附近胚胎的扰动和气体阻力引起的阻尼之间的平衡来确定的。
胚胎的生长继续快于小行星,但生长不再是无限制的。
与小胚胎相比,大胚胎在星象附近的搅动更大,削弱了引力聚焦,减缓了生长。
结果,邻近的胚胎往往以相似的速度生长。
胚胎以规则的径向间隔隔开,每一个都在星云中划出一个环形的影响区域,称为摄食区。
当胚胎变大时,它们会把星体扰动到高度倾斜和偏心的轨道上。
天文馆的开始高速碰撞,导致碎片和分裂。
大量小于千米大小的碰撞碎片被产生,与第二代尘埃粒子结合。
气体阻力对小碎片的作用非常有效,因此它们的碎片很快变得几乎是圆形和共面的。
结果,许多片段被胚胎迅速扫过,胚胎的生长速度进一步提高。
数值计算表明,胚胎饲养区的宽度一般为10个希尔半径,其中质量为、眼眶半径为的胚胎的希尔半径。
如果一个胚胎在它的喂养区内把所有的固体物质都吸积起来,当它的质量达到一个称为隔离质量的值时,它就会停止生长,这个值由哪里。
是圆盘区域内固体材料的表面(柱)密度,≈10是山丘半径上的进给区宽度。
太阳原行星星云的表面密度还不清楚,但如果用可计算的数值,孤立质量应该是。
个地球质量在1金,约10个地球质量在外太阳系。
计算表明,在小行星大量出现约105年后,太阳系内部的天体接近其孤立质量。
外太阳系的增长速度较慢,但在106年后,天体可能在5接近其孤立质量。
巨大的胚胎意味着星云附近的气体会发生剧烈的扰动,形成螺旋波。
通过这些波的气体密度比周围区域高。
胚胎与其螺旋波之间的引力相互作用在它们之间传递角动量。
对于太阳星云中可能存在的条件,最终的结果是每个胚胎都失去了角动量并向内迁移到太阳。
这称为型迁移。
迁移率与胚胎的质量和气体的局部表面密度成正比。
其中是气体中的声速,是在开普勒圆轨道上运动的物体的轨道速度。
胚胎生长到约01个地球质量后,型迁移变得重要。
迁移速度之快令人不安,在一个最小质量的星云中,一个10个地球质量体(5)在105年内迁移到太阳中。
有可能有许多天体一路迁移到太阳中,并以这种方式丢失,而其他天体如何幸存下来的问题是目前行星形成中尚未解决的重大问题之一。
当胚胎吞噬了大约一半的固体物质时,太阳系内部的寡头增长就结束了。
然而,这些胚胎的质量仍然比地球小一个数量级。
进一步的碰撞是形成地球和金星大小的行星所必需的。
随着大多数星子的移动,动力摩擦减弱。
结果,胚胎之间的相互作用使它们的轨道变得更加倾斜和偏心。
胚胎的引力聚焦因子变小,这大大降低了碰撞率。
结果,行星形成的最后阶段延长了,地球可能需要100毫安才能生长。
胚胎在碰撞前经历了无数次的亲密接触。
每次相遇都改变了胚胎的轨道,结果胚胎在星云中径向移动了不可平行的距离。
数值计算表明轨道演化一定是高度混沌的(8)。
因此,根据对典型原行星盘的观测,不可能预测行星系统的精确特性。
其他星云与太阳相似的恒星可能形成了地球试验。
胚胎在碰撞前经历了无数次的亲密接触。
每次相遇都改变了胚胎的轨道,结果胚胎在星云中径向移动了不可平行的距离。
数值计算表明轨道演化一定是高度混沌的(8)。
因此,根据对典型原行星盘的观测,不可能预测行星系统的精确特性。
其他星云与太阳相似的恒星可能形成了与太阳系非常不同的地球试验行星。
胚胎的径向运动部分抹去了行星形成早期星云中存在的任何化学梯度。
然而,由于火星和地球有不同的位置,混合不可能完成。
火星富含更易挥发的岩石形成元素,这两颗行星具有不同的氧同位素混合物。
不幸的是,我们没有水星和金星的确认样本,所以我们对它们的位置知之甚少。
众所周知,水星的密度高得出人意料,这表明它有一个大而富铁的内核和一个小的地幔。
这可能与太阳星云的成分差异无关,因为不知道为什么富含铁的物质会优先形成于188行星吸积数值模拟产生的四个人工行星系统。
每一行符号代表一个行星系统,其符号半径与行星半径成正比,最大的天体与地球大小相似。
阴影部分显示了每一颗行星的组成,其物质来源于星云的四个不同部分。
这些模拟中的行星通常包含来自星云许多区域的物质。
这排灰色符号表示太阳系的类地行星,以作比较。
太阳比硅酸盐材料。
一个更可能的解释是,水星在分化后遭受了近乎灾难性的影响,这剥去了大部分硅酸盐地幔。
水星靠近太阳的位置使得它在这方面特别脆弱,因为它的轨道速度和撞击速度在太阳附近是最高的。
地球和金星可能是由10个或更多胚胎组成的,因此它们的化学和同位素组成代表了太阳系内部相当大区域的平均值。
火星和水星都非常小,它们可能是个体胚胎,在寡头生长阶段之后并没有长出多少。
为什么地球和金星继续生长而火星却没有。
可能是火星形成于星云的一个低密度区域,也可能是所有其他胚胎在没有与火星碰撞的情况下从该区域被移除。
随着胚胎体积的增大,由于撞击过程中释放的动能和内部放射性同位素的释放,它们的温度升高。
在太阳系早期,诸如26和60等寿命较短的同位素,其半衰期分别为07×106年和15×106年(表1),是特别强大的热源。
半径超过几公里的天体如果是在第一个2的时间内形成的,那么当短命同位素仍然很丰富的时候,它们就会融化。
熔化的胚胎也不同,铁和含铁元素下沉到中心形成核,而较轻的硅酸盐形成一个更接近表面的地幔。
地球地幔中高铁营养元素的丰度比预期的要高。
地球分化后,由于大多数铁营养物质本应被提取到地核中,所以富铁元素的丰度比预期的要高。
对这些高丰度的最可能解释是,在地核和人类分离之后,地球继续获得一些物质。
这种晚期的单板约占地球总质量的1%。
地球水的起源是目前许多争论的话题。
地球的海洋约占地球总质量的003%。
地幔中存在大致相当数量的水(两个方向的不确定性系数均为3)。
由于与铁的反应,地球可能在其历史早期失去了一部分未知的水。
目前,1的温度太高,水冰无法凝结,这可能在太阳星云的大部分历史上也是如此(压力总是太低,液态水无法凝结)。
因此,地球很可能是由于与其他胚胎或含有水冰或内部含水矿物的行星碰撞而接收到大部分水的。
与现代彗星相似的小行星几乎可以肯定地向地球输送了一些水。
然而,一颗典型的彗星与地球相撞的概率只有百万分之一,因此彗星不太可能提供地球上大部分的水。
与现代彗星相似的小行星几乎可以肯定地向地球输送了一些水。
然而,一颗典型的彗星与地球相撞的概率只有百万分之一,因此彗星不太可能提供地球上大部分的水。
彗星中的氘氢比(/)是地球海洋的两倍,这意味着彗星所提供的水最多约占地球水的10%。
然而,迄今为止只有3颗彗星测量到/,所以这一结论是暂时的。
来自类紫菀带的行星是另一个可能的水源。
碳质球粒陨石尤其有希望,因为它们以水合硅酸盐的形式含有高达10%的质量水,这些水在与地球碰撞时会被释放。
计算表明,如果早期小行星带的质量比今天大七个数量级,它可能提供了地球上大部分的水。
然而,由于碳质球粒陨石和地幔具有不同的锇同位素比值,这些水一定是在岩芯形成之前到达的。
因此,向地球输送水和获取晚期单板是在其历史不同时期发生的不同过程。
地球大气成分的起源也有些不确定。
当太阳星云仍然存在时,行星胚胎可能有厚厚的大气层,主要由从星云中捕获的氢和氦组成。
当氢原子被太阳的紫外线加速逃逸速度时,大气中的大部分随后被流体动力逃逸所丢失,并随之拖拽其他气体。
地球目前的大部分大气可能在后期从地幔中释放出气体。
目前从地球内部逸出的一些稀有气体与在太阳中发现的类似,这表明它们可能是从星云中捕获到地球人的,或者是被困在后来的天体中铪钨测年法提供了太阳系形成速率和机制的见解,而铀铅测年法提供了太阳系的绝对年龄。
在这两种情况下,放射性母源/放射性子元素比率都是由早期行星形成的核分裂而成的。
正是这种分馏作用被确定了年代。
由于和都是难熔元素,地球的/比值是球粒陨石(平均太阳系)。
地球的/比值相对于太阳系的平均值有所提高,因为大约80%的主要是在环星盘发展的早期挥发或不完全冷凝而损失的。
地球内部/和/的分馏作用相似。
在这两种情况下,母体(或)更喜欢居住在地球的硅酸盐部分。
在这两种情况下,女儿(或)更喜欢住在核心。
与地球相撞。
钚放射性衰变(半衰期83毫安)和129产生的氙大部分已经消失,这意味着太阳系开始后100毫安,地球大气仍在被侵蚀,可能是受到撞击。
放射性同位素可以用来限制行星形成的时间。
铪钨系统在这方面特别有用,因为母核素182是亲石的(倾向于居住在硅酸盐矿物中),而子核素182是亲铁的(倾向于在岩芯形成过程中与铁结合)(9)。
同位素数据可以用多种方法确定行星吸积的时间尺度。
最简单的方法是使用模型年龄计算,它对应于球粒陨石所代表的一个简单平均太阳系储层中需要形成一个物体或样品以生成其同位素组成位置的计算时间。
(13)其中是从球粒陨石均匀储层分离的时间,=(2/半衰期)是182(百万年0078)的衰变常数,(182/180)是182与180的太阳系初始比值。
在地球、火星和被认为来自灶神星的陨石中发现了钨182过量,这表明所有这些天体在仍存在约182时都有所不同。
铁陨石来源于不同星体的核心,具有较低的/比,在182时已失效,这意味着这些星体必须是在182大部分衰变之前的很早阶段形成的。
新的,非常精确的182182天文测量表明,这些天体中的一些是在太阳的前几十万年内形成的(13)其中是从球粒陨石均匀储层分离的时间,=(2/半衰期)是182(百万年0078)的衰变常数,(182/180)是182与180的太阳系初始比值。