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地球是在太陽系外形成的
地球是在太陽系外形成的
江發(fā)世
傳統(tǒng)觀點認為地球是在太陽系內(nèi)形成的。
我的觀點:地球是在太陽系外形成的,在距今5.4億年左右,太陽捕獲地球,地球成為繞太陽旋轉(zhuǎn)的行星,地球開始有了陽光,地質(zhì)時期進入顯生宙的古生代。
1. 傳統(tǒng)觀點
有關(guān)太陽系起源的學說高達幾十家,他們都是建立在推測基礎(chǔ)之上的假說。按照太陽周圍星球的物質(zhì)來源可以將這些假說劃分為三個學派:分出說、俘獲說、共同形成說。 (1)、分出說
也叫災變說,在這一學派中,有的認為是另外一顆恒星碰到太陽,碰出了物質(zhì),這些碰出的物質(zhì)形成了行星。
有的認為:太陽曾經(jīng)出現(xiàn)過巨大規(guī)模的變動,例如太陽的自轉(zhuǎn)快度變快,由一個恒星分裂為兩個恒星,后來因為某種原因,其中一個離開了,離開時所留下的物質(zhì)形成行星。
有的認為:太陽原來是一對雙星,其中一顆子星被另外靠近的一顆大星拉走了或俘獲了。在子星被拉走或俘獲時所留下來的物質(zhì)形成了太陽系現(xiàn)在的行星。
也有的認為:太陽的伴星爆發(fā)成超新星,留下的物質(zhì)形成了行星。另外還有的觀點認為是太陽自身拋射出來的物質(zhì)形成了行星。 (2)、捕獲說
這一學派的共同看法認為是太陽先形成的。太陽形成后捕獲了周圍的或宇宙空間里的其它星際物質(zhì),而由這些物質(zhì)形成了行星。 (3)、共同形成說
形形色色的各類星云說都是屬于這一學派。這一學派認為:太陽系是由一個星云形成的。盡管各學者對太陽系內(nèi)的星球形成和自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)有各自的見解,但他們都共同認為太陽系是由一個原始星云逐漸演化而形成的。
2. 我的觀點
我的觀點:地球是在太陽系外形成的,在5.4億左右被太陽捕獲,成為繞太陽旋轉(zhuǎn)的行星。其證據(jù)有:星系及太陽系的成因,地球的結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成,全球性冰期,生物,沉積建造,地球演化。
2.1 星系及分類
在宇宙中,由兩顆或兩顆以上星球所形成的繞轉(zhuǎn)運動組合體叫做星系。 星球的繞轉(zhuǎn)形式有兩種:一是眾多質(zhì)量小的星球繞質(zhì)量大的中心星球轉(zhuǎn)動,如太陽系眾多行星和彗星等繞太陽轉(zhuǎn)動;二是兩顆星球圍繞共同質(zhì)心相互轉(zhuǎn)動,如地球和月亮組成的地月星系,二者共同圍繞地月質(zhì)心轉(zhuǎn)動。絕大多數(shù)星系屬于前者。
美國天文學家哈勃對宇宙中的星系按其形態(tài)或叫結(jié)構(gòu)類型劃分為三類:橢圓星系、旋渦星系、不規(guī)則星系
我將星系分為以下類型: (1)、按照星系之間是否有隸屬關(guān)系
將宇宙中的星系劃分為獨立星系和從屬星系。在宇宙空間中獨立運行,它沒有環(huán)繞中心體旋轉(zhuǎn),這樣的星系叫做獨立星系。而環(huán)繞中心體運行的星系如太陽系繞銀心運轉(zhuǎn),地月星系繞太陽運轉(zhuǎn),這樣的星系叫做從屬星系。
(2)、按照中心星是否旋轉(zhuǎn)
劃分為核旋轉(zhuǎn)星系和核不旋轉(zhuǎn)星系。在宇宙中獨立星系它的核有的旋轉(zhuǎn)有的不旋轉(zhuǎn)。而從屬星系它的核都是旋轉(zhuǎn)的。 (3)、按照星系運行的軌跡
劃分為直線運動星系和曲線運動星系。在宇宙空間中,那些獨立星系在主星帶領(lǐng)下按照主星形成時的射線方向在宇宙空間內(nèi)進行直線運行。有的星系如從屬星系則是繞著主星進行曲線運行。 (4)、按照星系所在的空間位置 劃分為系內(nèi)星系和宇宙星系。凡是在星系內(nèi)運動的星系叫做系內(nèi)星系;凡是在星系外宇宙空間里獨立運動的星系叫做宇宙星系。 (5)、按照星系形成的年齡 劃分為年老星系和年輕星系。凡是那些在宇宙空間中或在星系內(nèi)部形成時間比較長年齡大的星系叫做年老星系,年老的星系大都已演化成為比較規(guī)則的星系;在宇宙空間或在星系內(nèi)部有的星系剛剛形成或形成不久,這樣的星系叫做年輕的星系,年輕的星系大都呈不規(guī)則狀態(tài)。
(6)、按照星系中星球的關(guān)系
劃分為中心式星系和伴星式星系。由眾小質(zhì)量星球繞大質(zhì)量星球運動所組成的星系叫做中心式星系,如太陽系、銀河系等,大質(zhì)量星球叫做主星或中心星;由兩顆星球互繞二者中心質(zhì)點運動所組成的星系叫做伴星式星系,如地球和月亮所組成的地月星系。
2.2 太陽系
由行星、彗星等天體繞中心星球太陽旋轉(zhuǎn)所組成的繞轉(zhuǎn)運動組合體叫做太陽系。 在太陽系中有系中系,如行星和衛(wèi)星所組成的行星系,衛(wèi)星和繞其轉(zhuǎn)動的子衛(wèi)星所組成的衛(wèi)星系,等等。
太陽系的一些特征如下:
(1)、 星球軌道形狀特征
繞太陽公轉(zhuǎn)的星球軌道形狀為:近圓形、橢圓形、拋物線形和雙曲線形。在太陽系中,水星、金星、地球、火星等,它們的繞太陽公轉(zhuǎn)軌道形狀為近圓形,而外圍的其它星球公轉(zhuǎn)軌道為橢圓形。太陽系的彗星公轉(zhuǎn)軌道為橢圓形、拋物線形和雙曲線形,圖2-1是太陽系模式圖,圖2-2是彗星軌道圖。
圖2-1 太陽系模式圖
圖2-2 彗星軌道圖
(2)、 星球公轉(zhuǎn)方向特征 繞太陽公轉(zhuǎn)的星球,九顆行星都為逆時針方向公轉(zhuǎn),而有些彗星如哈雷彗星為順時針方向繞太陽公轉(zhuǎn)。 (3)、星球自轉(zhuǎn)方向特征
太陽系的金星自轉(zhuǎn)方向為順時針,它的自轉(zhuǎn)與它的公轉(zhuǎn)方向相反。而其它八顆行星都為逆時針方向自轉(zhuǎn)并同公轉(zhuǎn)方向相同。 (4)、星球分布特征
太陽系的九顆行星公轉(zhuǎn)軌道面都在太陽赤陽面兩側(cè)附近,而彗星的公轉(zhuǎn)軌道面從太陽兩極到太陽赤道各緯度都有分布。圖2-3是彗星軌道傾角即在太陽周圍不同緯度的分布圖。
圖2-3 彗星在太陽周圍分布圖
(5)、星球運動姿勢特征 地球是傾斜在軌道上自轉(zhuǎn),天王星是躺著在軌道上自轉(zhuǎn),其它幾顆星球為直立或傾斜著自轉(zhuǎn)。 (6)、太陽系內(nèi)星系特征
由彗星和行星繞太陽旋轉(zhuǎn)所形成的太陽系的上述五個特征,對于由衛(wèi)星繞行星旋轉(zhuǎn)所形成的行星系來說基本相同。
模擬試驗
一個太陽系成因理論或叫假說不僅能解釋太陽系的特征,
而且也能解釋行星系和其它星
系的特征。
為了研究太陽系的成因和解釋太陽系的特征,用一塊磁鐵和一個小鐵球,做一下引力捕獲試驗:
試驗一
小鐵球用線吊起來掛在空中不動,將用線吊著的磁鐵塊和小鐵球在一個水平面上,磁鐵塊在小鐵球的西面,由北向南運動,如圖2-4。
圖2-4 磁鐵快從鐵球西側(cè)運動示意圖
試驗結(jié)果如下(見圖2-5):
當兩者相距適當?shù)倪\動距離,如果磁鐵塊運動速度慢,在靠近小鐵球時,小鐵球就被磁鐵塊吸了去(圖2-5A);當磁鐵塊以適當?shù)乃俣冗\行時,小鐵球就會沿著一個近圓形軌跡繞磁鐵塊轉(zhuǎn)動(圖2-5B);當磁鐵塊以較快的速度從小鐵球一側(cè)通過時,小鐵球就是一個拋物線弧形或雙曲線弧形從磁鐵塊一側(cè)運動過去(圖2-5C)。同時小鐵球也產(chǎn)生如圖E方向的自傳。
圖 2-5 試驗一結(jié)果示意圖
試驗二
如同試驗一,不同的是:讓磁鐵塊在小鐵球的東側(cè)由南向北運動,如圖2-6。
圖2-6 磁鐵快從鐵球東側(cè)運動示意圖
試驗結(jié)果如下:
公轉(zhuǎn)和自傳方向就完全反向了。
試驗三
如同試驗一,不同的是,讓小鐵球沿F方向自傳,然后磁鐵塊在小鐵球西側(cè)由北向南運動,如圖2-7。
圖 2-7 試驗三模擬試驗結(jié)果示意圖
試驗結(jié)果如下:
小鐵球仍然沿F方向轉(zhuǎn)動,只是自傳速度變慢了。
太陽系起源
太陽從宇宙中捕獲行星、彗星產(chǎn)生繞轉(zhuǎn)運動組合體,形成太陽系。 (1)、繞太陽公轉(zhuǎn)軌道形狀的成因
太陽系成員的軌道形狀由進入太陽系時的相對速度和相對距離等因素決定。太陽所捕獲
的行星或彗星其運動速度小了,就“掉”進太陽了;速度正好,其軌道形狀為近圓形;其速
度大一點,軌道形狀為橢圓形;如果速度再大一點,其軌道形狀就成為拋物線形或雙曲線形。 (2)、太陽各緯度都有星球分布的成因
獨立在銀河系中運行的天體,它可以從各個方向和各種角度飛近太陽的身邊,這些天體能夠從太陽兩極處和各緯度及赤道被太陽捕獲而成為太陽系的成員。因此在太陽赤道面附近和極處及各緯度都有星球分布。 (3)、行星集中在太陽赤道附近的成因
太陽是一個巨大的引力球,這個引力球是繞軸自轉(zhuǎn)的,自轉(zhuǎn)就會產(chǎn)生離心力。離心力在球的極處最小,在近赤道處離心力大。所以太陽系年齡老的行星在太陽自轉(zhuǎn)離心力場的作用下集中到太陽赤道面附近。
地質(zhì)力學創(chuàng)始人李四光做了球體離心試驗,試驗如下:
圖2-8是地質(zhì)力學的模擬實驗:在直徑20厘米的泡沫塑料球體上,涂16層聚醋酸乙烯乳液,構(gòu)成厚約3毫米的薄膜,經(jīng)電動機旋轉(zhuǎn)加力(500轉(zhuǎn)/分),在近球體赤道附近,于試料上形成一系列近東西向的褶曲。地質(zhì)力學所作的上述模擬試驗完全證明,所有旋轉(zhuǎn)球體都
會產(chǎn)生自兩極向赤道方向的離心力,其表面物質(zhì)也將在離心力作用下產(chǎn)生變化。
圖2-8 地質(zhì)力學的模擬試驗
(4)、星球直立、傾斜和躺在軌道運行的成因
在太陽系中,在軌道上直立自轉(zhuǎn)的行星,它們就是在太陽赤道附近進入太陽系的。傾斜在軌道上自轉(zhuǎn)的行星,是在太陽相應的緯度處進入軌道的,后來在太陽離心力場的作用下運行到了現(xiàn)在的位置。橫躺在軌道上自轉(zhuǎn)的天王星,是在太陽極處進入軌道的,以后在太陽引力場的離心力作用下來到了太陽赤道面附近。 (5)、星球公轉(zhuǎn)反向(如哈雷彗星)的成因
同向公軌的太陽系天體,它們是在同一側(cè)進入太陽系軌道的。公轉(zhuǎn)反向運行的天體,是在太陽的另一側(cè)進入太陽系軌道的。 (6)、星球自轉(zhuǎn)反向的成因
自轉(zhuǎn)反向的金星,說明它在進入太陽系軌道之前就已是順時針方向自轉(zhuǎn)著的。當它進入太陽系軌道時,所產(chǎn)生的潮汐扭動力小于原來已有的自轉(zhuǎn)力。所以金星仍然保存原來的自轉(zhuǎn)方向,只不過是自轉(zhuǎn)速度已變的特別慢,自轉(zhuǎn)周期特長。 (7)、行星系的成因
行星周圍的衛(wèi)星形成過程同太陽系。而且在衛(wèi)星的周圍可能存在子衛(wèi)星和孫衛(wèi)星,小行和彗星的周圍都可以有衛(wèi)星,都可以形成繞轉(zhuǎn)運動組合體即星系,它們的成因和太陽系的成因一樣。
在宇宙中,所有星系的成因是相同的:由引力作用捕獲而形成的繞轉(zhuǎn)運動組合體。
2.3 地球的結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成,全球冰期,生物,沉積建造
(1)、地球結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成
依據(jù)固體地球內(nèi)部物質(zhì)狀態(tài)和地震波特征,對固體地球進行一級分層和二級分層,見下表,其示意圖見圖2-9、圖2-10,圖2-11是傳統(tǒng)固體地球結(jié)構(gòu)示意圖。
地球是圈層狀結(jié)構(gòu),地球的中間是液態(tài)層,其物質(zhì)是高溫巖漿。 如果形成地球的宇宙位置及物質(zhì)來源于太陽系,無法形成地球這樣的圈層結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成。
固 體 地 球 結(jié) 構(gòu) 表
圖2-9 固體地球結(jié)構(gòu)(一級分層)示意圖
圖2-10 固體地球結(jié)構(gòu)(二級分層)示意圖
圖2-11 傳統(tǒng)固體地球結(jié)構(gòu)示意圖
(2)、全球性冰期 有三次全球性冰期:第一期全球性冰期發(fā)生在顯生宙古生代之前的震旦紀,第二次全球性冰期發(fā)生在中生代,第三次全球性冰期發(fā)生在新生代。
地核捕獲高溫熔融物質(zhì)形成巨厚的熔融層,外部溫度降低冷卻,形成最原始地球外殼。熔融物質(zhì)凝固時產(chǎn)生水和大氣,再加上從宇宙捕獲的水和大氣,形成了地球的水圈和大氣圈。 當?shù)刭|(zhì)時期到震旦紀時,地球表面溫度降到冰點以下,形成震旦紀的全球性冰川。 太陽捕獲地球,地球有了陽光,溫度升高,冰川融化,地質(zhì)時期進入古生代。
(3)、生物
在古生代以前的地層里存在結(jié)構(gòu)簡單數(shù)量稀少的生物化石,太陽捕獲地球后,地球有了陽光,地質(zhì)時期進入顯生宙的古生代,地球上的生物爆發(fā)式出現(xiàn)和發(fā)展。 (4)、沉積建造
灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r,大量出現(xiàn)在古生代及以后的地層中;?guī)r及生物碎屑灰?guī)r的形成與微生物關(guān)系密切。太陽捕獲地球,地球有了陽光,生物開始爆發(fā)式出現(xiàn)和發(fā)展,才會形成灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r沉積建造。 (5)、地球起源與演化
2.3 地球演化
在地球演化過程中,發(fā)生一些天文與地質(zhì)事件,將事件的時間段叫做地質(zhì)時期。 在各地質(zhì)時期,在與地球相關(guān)的宇宙空間及太陽系和地球所發(fā)生的大事件,在地球自身、地殼運動、地層、巖石、構(gòu)造、古生物、古地磁、冰川、古氣候等多方面都留下了記錄。 在不同的地質(zhì)時期,地質(zhì)作用不同,特征不同。
將地球歷史劃分為:地球形成時期、地殼形成時期、進入太陽系前時期、進入太陽系時期、地月系形成時期、新生時期,見下表。
地 質(zhì) 時 期 與 特 征 表
地球形成時期【始古宙(宇)】
這一時期是由地核俘獲熔融物質(zhì)和少量塑性物質(zhì)、固態(tài)物質(zhì)、氣體和液體開始的,到地表熔融物質(zhì)凝固形成殼的一段地質(zhì)時間。
在距今46億(?)年前,由鐵鎳物質(zhì)組成的地核捕獲熔融物質(zhì)和少量塑性物質(zhì)、固態(tài)物質(zhì)、氣體和液體,在地核外形成高溫熔融物質(zhì)巨厚層。 地核與高溫熔融物質(zhì)間形成內(nèi)過渡層。
地球外表溫度降低,熔融物質(zhì)凝固,形成外殼。
外殼與高溫熔融物質(zhì)間形成外過渡層。在地球的中間形成液態(tài)層。
在這一地質(zhì)時期,地球形成分層結(jié)構(gòu),由內(nèi)向外:地核、內(nèi)過渡層、液態(tài)層、外過渡層、外殼。
地殼形成時期【太古宙(宇) 】
這一時期是由地表熔融物質(zhì)凝固形成外殼開始到有沉積巖形成的一段地質(zhì)時間。
地殼和地球熔融物質(zhì)凝固形成的外殼是不一樣的。
地殼是由火山巖、沉積巖、變質(zhì)巖和隕石共同組成的地球外殼。 在這一地質(zhì)時期:
熔融物質(zhì)由于凝固和收縮,在地表形成張裂、溝谷、高山。由于宇宙天體撞擊,在地表形成大坑洼地。
隨著溫度降低,熔融物質(zhì)凝固過程中產(chǎn)生的水和俘獲的水流動匯聚到張裂溝谷與大坑洼地中,形成地球上最初的水域海洋和湖。產(chǎn)生的氣和俘獲的大氣留在地球表面,形成大氣圈。
由于地核俘獲宇宙物質(zhì)的不均,地表各處溫度高低不同產(chǎn)生大氣流動。
在地殼形成時期,地表形成了溝谷高山、大坑洼地,有了水和大氣,產(chǎn)生了風化、剝蝕和搬運作用,開始形成沉積巖和變質(zhì)巖。
進入太陽系前時期【元古宙(宇)】
這一時期是地殼已經(jīng)形成到地球進入太陽系前的一段地質(zhì)時間。 這是一段沒有陽光的地質(zhì)時期。
在這一段的前期,地殼的風化、剝蝕、搬運和沉積作用強,高山被剝低,在溝谷和坑洼地中沉積了巨厚的原始沉積。
在這一段的后期,地殼活動變?nèi),地表溫度漸漸降低,到了冰點以下,形成全球性的冰川。
在生物界,降落在地球上的原核生物開始復活和繁殖。由于沒有陽光,其他降落到地球上的植物和動物處于休眠狀態(tài)。
進入太陽系時期【顯生宙(宇)】
這一時期是太陽捕獲地球,地球進入太陽系成為行星而開始的。地球進入到了有陽光的顯生宙時期,是古生代的開始。
地球產(chǎn)生繞太陽的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在的地球黃道面在太陽赤道面附近,二者夾角很小。地球傾斜在軌道上運行,地軸的傾斜方向與黃道面的夾角為66°34′,即地球的赤道面與黃道面的夾角為23°26′,如圖2-12所示。
圖2-12 地球傾斜在軌道上運行示意圖
地球是在和太陽赤道面大約23°26′夾角方向運行(如圖2-13所示)被太陽捕獲,變成繞太陽旋轉(zhuǎn)的行星。
圖2-13 地球進入軌道方向示意圖
地球如同模擬試驗,試驗一被太陽俘獲,形成公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。形成時,地軸和軌道面是垂直的,和太陽赤道面夾角大約為66°34′。
太陽系和其他星系一樣,在星系演化趨勢作用下,地球由形成時的軌道面向太陽赤道面方向移動了23°26′,并已移動到太陽赤道面附近(如圖2-14所示)。
圖2-14 地球由被太陽捕獲時軌道面向太陽赤道面演化示意圖
在太陽系演化過程中,在無其他天體引力作用情況下,繞轉(zhuǎn)星球的軌道形狀不變,自轉(zhuǎn)軸的傾斜方向和傾斜角度不變。地球由被太陽俘獲時,地軸和軌道面是垂直的,和太陽赤道面夾角大約為66°34′。由于地球軌道面向太陽赤道面方向移動了23°26′,因此形成現(xiàn)在的地球赤道面與黃道面夾角為23°26′。
地球被太陽俘獲時地軸和軌道面是垂直的,地球兩極終年無太陽光照,地球無四季。隨著地球軌道面向太陽赤道面演化移動,地軸發(fā)生在軌道面上的傾斜,地球有了一年四季變化。
在這一地質(zhì)時期,地球有了太陽的光照,形成了繞太陽的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn),有了晝夜的變化。 在地球的內(nèi)部,地核或內(nèi)球偏向太陽引力的反方向,不在地球中心。
在地殼,由于地球自轉(zhuǎn)形成由兩極向赤道的離心力;在太陽引力作用下,由于地球自西向東轉(zhuǎn)動,地殼物質(zhì)形成自東向西和由兩極向赤道方向的運動。形成高山、高原,形成溝谷洼地和平原。
在生物界,開始爆發(fā)式出現(xiàn)即開始復活。
在巖石建造上,出現(xiàn)大量的灰?guī)r。
地月系形成時期【中生代(界)】
這一時期是月球被地球捕獲形成地月系而開始的,地球進入到了中生代時期。
月球繞地球轉(zhuǎn)動,使地球的引力場、磁場發(fā)生了變化。在月球引力所形成的晃動作用下,地球的外球發(fā)生了旋轉(zhuǎn),形成地極和磁極的移動。
在生物界,動物和植物都發(fā)生了重大的變異或進化,形成高大的樹木和出現(xiàn)大型的動物。 新生時期【新生代(界)】
這一時期是一顆彗星撞擊地球而開始的(?),地球進入到了新生代時期。
這顆彗星在太陽系裂解(?),形成繞太陽的小行星帶。
彗星的組成物即有巖石又有冰和大氣。在冰里存在著各種生物。
在這一地質(zhì)時期,地球增加了水、大氣和新的生物物種。
原有的生物發(fā)生變異或進化。
地球開始有了高級生物。
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