太陽系的形成   太陽與九大行星

我們地球所「寄居」的太陽系,太陽是其中唯一的恆星,它供給整個太陽系各星體所需的光和熱,以及一個穩定的軌道,因而太陽可說是我們太陽系中的大家長,在其周圍有九大行星依固定的軌道圍繞太陽運行,由內而外依序為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星與冥王星,另外還有圍繞這些行星運行的衛星,再加上小行星彗星、以及遍佈整個太陽系內無數個大小碎石顆粒的流星體,這就構成了我們整個太陽系的大家族。

我們都知道:人類是由父母所孕育而出的,那麼太陽系又是如何形成的呢?這真是個有趣的問題,自從十八世紀以來,就有許多哲學家探討我們太陽系的起源,而許多早期的理論都認為太陽系是源自於災難事件,例如有人提出聖經堛漪x水事件,就是由經過地球附近的一顆彗星,所產生的潮汐力所造成的;後來甚至還假設彗星以極近的距離通過太陽附近時,把太陽的本體都拉出來一部份,這些脫離太陽本體的物質在逐漸冷卻之後,就凝聚成一顆顆的行星;當然後來瞭解到彗星的質量是太小太小了,根本不足以進行此一作用,這時又有人提出不是彗星而是一顆經過太陽附近的恆星,然而這種理論還是有許多不合理處而作罷。

今天,天文學界較廣泛認同有關太陽系形成的理論,為大哲學家康德在1755年所提出的星雲假說」,這個理論到了1796年,更由拉普勒斯加以發揚光大,他們認為在太陽系形成之前,有一體積極其龐大,混雜著塵埃微粒的氣體雲,我們稱之為原始星雲萬有引力使得其中的微粒互相接近,大微粒吸引小微粒而逐漸凝聚,引力最強的中心部份吸引的物質最多,最後就形成了太陽。今天我們知道太陽的形成是因為所謂的「氫氣雲」收縮、凝聚,致使密度越來越高,溫度也越來越高,最後高達攝氏一千萬度以上時,產生類似氫彈爆炸的核融合反應,放出大量的光和熱,太陽-就這樣誕生了!

依照星雲假說,當太陽形成後,原始星雲的其它部份,也會因冷卻、收縮而產生自轉,在逐漸加快旋轉下變得扁平,形成一旋轉盤,當此扁平狀旋轉盤內的氣體與塵埃彼此凝聚成越來越大的物體時,就會因引力作用而成為不穩定,最後分裂成許多所謂的「微行星」。這些微行星由於數量極多,在彼此撞擊下,有的碎裂成殘塊顆粒,這就是今天佈滿整個太陽系內流星體的來源,但也有在多次踫撞後逐漸聚集在一起,最後就結合成體積較大、引力較強的行星。

太陽系的形成

目前我們知道太陽系內層的水星、金星、冥王星、地球與火星,它們的體積較小,表面都有硬的地殼,稱為「類地行星」,而較外層的木星、土星、天王星與海王星體積較大,且都是由氣體所構成,則稱之為「類木行星」。類地行星的平均密度每立方公方約有4~5克,這表示它們的地函大部份為岩石物質所構成,其核心多為鐵與鎳,而類木行星的平均密度每立方公分僅有1~2克,這反映出它們主要是由氫和氦等氣體所構成,因此與類地行星相比,它們的成份更接近於太陽系形成之初的原始星雲,為什麼會有這種現象?此外,為什麼類地行星的體積較小,而類木行星則較大呢?這是因為在太陽系形成之初,由於原始星雲內側的溫度較高而外側較低,就這樣星雲的中心部份凝聚成太陽,然後是內層的類地行星與外側的類木行星,這其間有些微行星並沒有撞擊到大行星,但受其引力捕捉而圍繞該行星運行,因此就成為該行星的衛星,而體積最小的冥王星很可能原來是海王星的衛星,由於受到撞擊才成為圍繞太陽運行的行星,就這樣,一個今日太陽系的原形就逐漸顯現出來了。

太陽系的形成雖然耗盡了原始星雲中的大部份,但星雲的最外層部份卻都留存下來,它們在凝聚之後彼此也進行踫撞聚合的作用,因而形成許多類似微行星大小的物體,就這樣在太陽系的最外層,形成了今天所謂的「奧爾特雲」,堶悼R滿了彗星最原始的彗核。今天,天文學家之所以對觀測彗星,偵測彗核的組成特別感興趣,因為彗核之中,很可能保存有形成太陽系最原始的物質,研究彗星──尤其是遠從太陽系邊陲地區經過數十萬年才到達太陽附近的長週期彗星,或許可以透過這些活標本而能揭露出太陽系形成之初的奧祕。

太陽系是怎樣形成的呢?這真可算是個謎,真實的情況如何,目前我們恐怕還很難得知,但有一點可以確定的,就是這種過程在銀河系內許多星雲內都正在進行,例如哈伯太空望遠鏡就曾觀測到獵戶座內著名的M42大星雲內,有一百多顆以上具有可能形成恆星系統的盤形結構,另外還有許多處於不同階段的年輕恆星,經由對於這些恆星的研究調查,讓天文學家可以回溯時間來檢驗恆星誕生的過程,並探討我們人類地球所屬的太陽系是在什麼時間?由什麼形態的物質?以什麼方式?經歷怎樣的過程?花了多長的時間?才產生我們目前所知的太陽系。