太阳系是我们确切而详尽地了解的唯一实例。除太阳系以外,我们无法详细观测任何恒星的邻近区域,以直接探明是否存在绕其旋转的行星。这样,我们只能从我们的太阳系入手,如果可以确定太阳系是怎样形成的,那么或许也能对形成其他行星系统的可能性得出结论。
第一个富有吸引力的太阳系演化理论是拉普拉斯的星云假说,这是1796年由法国数学力学家拉普拉斯提出的。该学说认为太阳系由一个转动着的热气星云形成。由于冷却,星云收缩,自转变快,离心力变大,形状变扁。在星云收缩中,每当离心力与引力相等时,就有部分物质留下,演化成一个绕中心转动的环,以后又陆续形成好几个环。这样,星云的中心部分凝聚成太阳,各个环则凝聚成各个行星。较大的行星在凝聚的过程中,同样能分出一些气体物质环来形成卫星。
如果太阳是这样形成的,那么假设其他恒星也以同样的方式形成,就应该是合乎情理的。在这种情况下,每颗恒星都将有一个行星系统。问题是这种理论是否经得起严格的检验。
拉普拉斯星云假说最严重的障碍是所谓角动量困难。角动量是孤立物体或物体系统的转动趋势的度量,它等于角速度和物体转动惯量(在物理学上把物体的质量和它到转轴的距离平方的乘积,叫做这个物体的转动惯量)的乘积。按照角动量守恒定律,距离减小时,旋转的速度必定相应增加,反之亦然。(www.xing528.com)
按照拉普拉斯的理论,星云在离心力作用下变成一个扁平盘状物,中心的太阳的转速应该很快才行。而实际上现在太阳的转速并不快,其赤道上一点大约每27天才转一周。
为什么太阳系形成时太阳转动很快,而现在转慢了呢?这不是违背了角动量守恒定律吗?
在太阳系中,质量占99.9%以上的太阳,其角动量只占约1%,而质量不到0.2%的行星等其他天体的角动量总和,却约占99%。这就是太阳角动量的特殊分布问题。
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