系統(tǒng)相對論連載之七：太陽系的起源

文/劉泰祥

太陽系起源是自然科學(xué)的著名問題，歷史上曾有星云假說、星子假說等多種觀點。近半個世紀(jì)取得了很多有關(guān)新資料，太陽系起源又成為活躍的前沿課題。系統(tǒng)相對論支持太陽系起源于星云的觀點，但與星云假說所描述的形成原理不同，認(rèn)為太陽系的形成過程大體經(jīng)歷了四個階段，下面簡要討論。

1.原始星云渦的形成

構(gòu)成星云的微粒主要由電子、質(zhì)子、原子等極性粒子組成，這些微粒之間存在隨機相干作用而構(gòu)成一個宇觀尺度的多體系統(tǒng)。在外界引力場的誘導(dǎo)以及粒子之間相互誘導(dǎo)的作用下，星云中形成若干球狀原始星云渦。

原始星云渦的體積緩慢收縮，相鄰的原始星云渦之間出現(xiàn)了清晰的邊界，見圖1a。這其中的一個原始星云渦就是太陽系的最早雛形。

2.太陽的產(chǎn)生

原始星云渦呈球體結(jié)構(gòu)，渦軸與球面的兩個交點稱作南極和北極，見圖1b。在南北兩極，原始星云渦的渦運動形成兩個沿渦軸同向轉(zhuǎn)動的漩渦。從側(cè)面看，兩極漩渦呈喇叭狀結(jié)構(gòu)。

在自誘導(dǎo)運動作用下，兩極漩渦強度不斷增大，漩渦的中心不斷深入原始星云渦球內(nèi)部，最終兩極漩渦中心相匯于原始星云渦的中心。兩極附近的微粒沿渦面不斷向球內(nèi)旋進(jìn)，最終在球體的中心形成聚集，并高速旋轉(zhuǎn)。這個最初來源于兩極、匯聚于原始星云渦中心的微粒聚集體就是太陽的雛形，見圖1c。

隨著兩極附近的微粒不斷向球心匯聚，兩極上的渦面不斷擴(kuò)大，渦面鄰近區(qū)域的微粒被誘導(dǎo)進(jìn)旋渦中。于是，球內(nèi)更多微粒加入通往球心的大軍之中，最終原始星云渦的絕大部分微粒進(jìn)入球心，成為太陽的一部分。與此同時，原始星云渦從球狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓸O凹陷面不斷擴(kuò)大的趨于扁平的結(jié)構(gòu)，見圖1d。

圖1 太陽系的起源

3.行星的產(chǎn)生

隨著太陽的不斷增大，太陽的引力場不斷增強。在太陽引力場的誘導(dǎo)下，太陽赤道面附近做圓周運動的微粒也在不斷聚集，逐步形成在太陽赤道面上距離太陽遠(yuǎn)近各異的若干球狀星云子渦。這些星云子渦就是行星的雛形，見圖1e。

隨著球狀星云子渦的形成，加入兩極渦的微粒越來越少，太陽兩極的漩渦隨之逐漸減弱，直至消失。這時，初始的太陽完全形成。

4.太陽系的形成

隨著太陽的完全形成，太陽系從一個原始星云渦的多體系統(tǒng)，演化為由太陽引力場主導(dǎo)并分別與各個原始行星相互作用的二體系統(tǒng)。至此，太陽系基本形成。與太陽的形成過程一樣，行星和衛(wèi)星也最終形成，這就是現(xiàn)在我們看到的太陽系。

可見，在太陽、行星等天體的形成過程中，渦運動起主導(dǎo)作用；在太陽系的結(jié)構(gòu)形成中，引力場起主導(dǎo)作用。

5.幾個推論

從上述太陽系的形成過程，我們可以得到如下幾個推論：

①原始星云的聚集是從原始星云渦的高緯度(兩極)開始的，然后逐步向低緯度延伸，這就是太陽系為近平面結(jié)構(gòu)的原因。

②太陽積聚了太陽系原始星云渦的絕大部分微粒，因此它的質(zhì)量在太陽系中處于絕對的統(tǒng)治地位。

③天體的自轉(zhuǎn)角動量和公轉(zhuǎn)動量都源于原始星云渦的渦量。

④太陽系內(nèi)天體形成的先后順序為：太陽、行星、衛(wèi)星；行星按距離太陽的遠(yuǎn)近，由近及遠(yuǎn)逐步產(chǎn)生與形成。

由此，我們可以更好地理解2012年TYC 82412652 恒星塵埃環(huán)消失的原因；也可以根據(jù)月球相對地球沒有自轉(zhuǎn)的事實，得出月球并非地球的天然衛(wèi)星，而是源于系外行星與地球的大碰撞。

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