《大自然寻真》

第12章  太阳系行星的诞生经过-3

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12.6  离太阳越远的行星就密度越小的原因

    从表12.5中，显见离太阳比较远的行星，其密度多数都比较小。在12.5中已经说过，离太阳比较远的行星一般就表示诞生得比较早。其实，虽然太阳强烈的热核反应发生在日核部位，但热核反应所产生的能量只能通过气体向外排放而释放出来，日心附近的物质很少能直接来到太阳表面。气体从内向外排放的过程主要只是将周围的熔液挤开而已，很难将深层的液体带上表面来并喷射出去。然而，上升气体由里向外不断加速，还未完全到达太阳表面就激烈地爆发出来了，这就会将大量的表面熔液一起喷了出来。所以，能被太阳的热核反应大爆发所喷射出来的物质，主要是太阳原来就比较表面层的东西，而浮在热腾腾的太阳熔液球表面的肯定是比较轻的物质。表面的轻浮物被逐渐喷走之后，较慢喷射出来的就会是比较重的东西了。

    更重要的是，我们在介绍太阳风的时候已经知道，太阳爆发时会首先生成了电磁输送通道。我们在10.1就曾经形容这种强烈的电磁输送通道就“像大吸尘器一样”。电磁输送通道是一种强烈辐合旋转上升的环流结构，会像秋风扫落叶一样将太阳表面的轻浮物迅速而大量地吸集到环流中心来，然后跟随在首先被爆开出去的大团熔液后面，通过电磁输送通道狂送出去，最后又与大团熔液碰撞凝聚在一起，成为一个完整的球状天体。所以，诞生时间差异太大的行星，密度的差异就会是很大的，早诞生的行星会比晚诞生的行星密度小很多。

    通过具体计算，可以得到行星对太阳距离与行星密度之间的相关系数等于-67.7%。虽然不是100%，但混杂了其它各种因素的影响，能有60～70%的关系，就已经足够说明行星的密度与行星距离太阳的远近之间，进而与行星的诞生早晚之间，确实存在着比较密切的相关关系了。

12.7  八大行星各自所含的物质有差异的原因

    既然八大行星都由太阳诞生出来，怎么各自所含的物质又差异那么大，很多行星连水都没有呢？是的，这是因为太阳表面环流很复杂所造成的。太阳表面环流的复杂程度，一般人都可能很难理解。地球与太阳一样都会自转，所以如果地球表面完全没有陆地的话，那么地球的海水环流也会与太阳表面环流基本一样。可是，由于地球有了陆地，目前的海水环流就与太阳表面环流差异太大了。所以说，一般人很难理解太阳表面环流的复杂程度。对于气象专业的人来说，倒是完全可以用地球大气环流的基本模式来大致地理解太阳表面环流。这是因为上层大气也不受陆地阻挡，与太阳表面流体一样，都是球面自由流体。而且，我们认为地球大气环流的基本模式并非由太阳热力造就，而是与太阳的液体环流一样，都由球体自转所形成，且因球内热能不断从低纬度上传而长久维持。这就是说，同样的星球自转力学原理（在12.1已做简介，在后面的第15、16章将做详细介绍），会使地球大气环流与太阳的表面液体环流的环流模式基本一致。正如大气环流一样，太阳表面也会有很多大范围的，又是上升而旋转的熔液环流，也有很多像气旋或龙卷风那样的熔液下沉旋涡，而且在太阳的中纬度，一样有两圈自西向东急速旋转的液体急流。这样一来，如果太阳大爆发的位置在熔液上升环流区内，则喷射出来的物质就含铁质多而含石油和水分极少，甚至几乎没有；如果太阳大爆发的位置附近有下沉旋涡，则喷射出来的物质可能就含石油和水分较多了。但是，毕竟旋涡所占的太阳表面积很少，所以能喷射出含水的星球，机会是很少的。环流情况复杂，发生爆发的位置又每次都不一样，爆发时间的先后还会发生12.6所讲的密度变化，这就使各个行星的物质组成产生很大差异了。

12.8  表12.5中公转周期随着对太阳平均距离的增大而有规律增大的原因

    的确，从图12.8上面的表中清楚可见，随着行星与太阳平均距离的增大，行星的公转周期也有规律地增大，而且两者的关系非常好。在3.1中分析银河系时曾经说到：“从银核喷射出来不久的恒星沿着螺旋轨迹绕银核旋转的半径小，所以绕转一周所需要的时间就短，于是从银核沿着垂直于球面的方向（即径向方向）所拉开的距离也就小。相反，远离银核的恒星绕银核旋转一周的时间长，从径向方向所拉开的距离就大”，这样一来就形成了螺旋结构的内圈密外圈疏。其实，太阳系在诞生初期，行星们诞生之后所走过的螺旋轨迹也道理一样。各行星目前的公转轨道，也差不多就是当初整个螺旋轨迹的某一部分罢了。我们将各行星目前公转轨道的首尾相互平滑地连接在一起，实际上也是一根从太阳开始，逐渐旋转向外的内圈密外圈疏的螺旋线。我们看一看图12.8，就可以知道，太阳如果也像银核那样，喷射出与恒星相同数量的行星和星云，而且现在还在继续喷射的话，那么，行星们和星云的排列肯定就会好像银盘那样，也是外观上连续不断、内层密集而外层稀疏、疏密过渡自然的螺旋状旋臂了。由此及彼地联想起来，可以更加深了我们对核球喷射理论的认识和确信。

图12.8：将各行星公转轨道的首尾相互平滑地连接在一起，

       就是一根从太阳开始逐渐向外的内密外疏的螺旋线