天体演化论文(大作业)概况

上海第二工业大学(大作业)天体演化(大作业)题太阳系的演化学专年2012年12月10日上海第二工业大学(大作业)目录太阳系的演化...........................错误！未定义书签。摘要................................................II第一章引言..........................................31.1太阳系的概述..................................................3第二章历史.............................................72.1太阳系的历史..................................................9第三章形成............................................163.1太阳系的形成.................................................163.2前太阳星云...................................错误！未定义书签。3.3行星的形成...................................错误！未定义书签。第四章后续的演化......................错误！未定义书签。4.1类地行星.....................................错误！未定义书签。4.2小行星带.....................................错误！未定义书签。4.2行星迁移.....................................错误！未定义书签。4.2后期轰炸和其后...............................错误！未定义书签。第五章卫星...........................1错误！未定义书签。5.1太阳系中的卫星.............................1错误！未定义书签。第六章太阳系的未来....................错误！未定义书签。6.2卫.环系统错误！未定义书签。6.2太阳和行星环境错误！未定义书签。第七章星系和相互作用...................错误！未定义书签。7.1星系碰撞和行星干扰...........................................17第八章太阳系的年代....................................17I上海第二工业大学(大作业)8.1年代错误！未定义书签。致谢..............................................44参考文献：.............................................44太阳系的演化王晓锋（104833043）上海第二工业大学计算机与信息学院太阳系（SolarSystem和所有受到太阳引力约束的天体的集合体：8颗行星冥王星已被开除、至少1654颗像地球的内行4颗充满气体的巨大外行星、充满冰冻小岩阳圈和依然属于假设的奥尔特云。关键词:太阳系；演化；八大行星；太阳；solarsystemII上海第二工业大学(大作业)引言1太阳系的概述太阳系的形成和演化始于46亿年前一片巨大分子云中一小块的引力坍缩。继而形成了行星、卫星、陨星和其他小型的太阳系天体系统。这被称为星云假说的广泛接受模型，最早是由18实际的伊曼纽.斯威登堡、伊曼努尔.康德和皮埃尔西蒙.拉普拉斯提出。其随后的发展与天文学、物理学、19501990善化。这种行星迁移现在被认为对1【】太阳系早期演化起负担起绝大部分的作用。就如同太阳和行星的出生一样，他们最终将灭亡。大约50亿年后，太阳会际空间的太空。最终，数万亿年之后，太阳终将会独自一个，不再有其他天体在太阳系轨道上。1上海第二工业大学(大作业)一颗原形星盘的艺术想象图历史2太阳系的历史年。2【】【】3从形成3太阳系的形成3.1前太阳星云2上海第二工业大学(大作业)到约TT艺术家想象中的太阳星云3.2(微行星)4到2上海第二工业大学(大作业)345T哈勃望远镜拍摄的猎户座星云，一个宽约20光年的恒星摇篮，可能近似于太阳形成之前的前太阳星云2上海第二工业大学(大作业)4.1类地行星行星形成时代结束后内太阳系有50－1001亿直到最后我们今天所知的4信导致了月球的形成,另外一次剥去了早期水星的外壳。此模型未解决的问题是它不能解释这些原类地行星的初始轨道——得要相当的偏心圆形才能相撞——是如何形成今天这样相当稳定且接近圆形的轨道的。些残余气体的“引力拖拉”终将降低行星的能量，平滑化它们的轨道。不过，如径形成了一个高密度区，一个“引力唤醒”，由此降低了大天体使其进入一个更正规的轨道。4.2小行星带小行星带位于类地行星区外围边缘，离太阳2到4个。小行星带开始有多于足以形成超过2到320到30个月亮到火星大小的行星胚胎；但是因为在木星附近，意味着太阳形成3百万年后这一与更多的大质量的行星胚胎的的引力交互作用使更多的微行星散布到这些共振成后的向内迁移，共振将横扫整个小行星带，动态地激发这一区域的天体数量，微行星组成的总质量不到地球的。这仍是目前在主带的质量的10到20倍，约1/20002:1轨道共振时发生，使小行星带的质量下降接近至目前规模。内太阳系的巨大撞击期可能对地球从小行星带获取其目前的水成分（~6×2上海第二工业大学(大作业)1021公斤）起到了一定的作用。水太易挥发，不会在地球的形成时期就存在，行星胚胎和小的微行星带过来的。2006年发现的一些主带彗星也被认为可能是约虽然这种想法不被广泛接受。4.3行星迁移关于天王星和海王星错误位置可参见Nice模型,至于木星土星小行星可看木星大航向模型（GrandTack）。天王星和海王星所处的区域的太阳星云的低密度和它们的更长的轨道木星和土星的轨道附近，但后来历经几亿年迁移到了它们今天所处的位置。外层行星的迁移对于解释太阳系最外围区域的存在和特性也是必要的。的星盘缺乏足够的物质密度来形成行星。柯伊伯带处于距离太阳30到55AU的地方，更远的黄道离散天体延展到100AU，而遥远的奥尔特云起始于大约50,000AU的地方。但起初，柯伊伯带离太阳近得多也致密得多，外围边缘离太阳大约30AU。它的内部边缘刚好在天王星和海王星的轨道外，天王星和海王星的轨道在形成的时候离太阳要近得多（可能15-20AU离太阳要比海王星更远。大量的微行星之间的相互作用的影响。过了5亿到6亿年（大约40亿年前）木星和土星进入2：1共振；土星每当木星环绕太阳两周才环绕太阳一周。这一共解释现今柯伊伯带和黄道离散天体的低密度。这些被驱散的天体，包括冥王星，开始被海王星引力束缚，被拉入轨道共振。最终，在微行星盘里的摩擦力使得天王星和海王星的轨道又变圆了。2上海第二工业大学(大作业)的轨道在大撞击期保持了稳定。模拟显示外层行星和柯伊伯带：a)在木星/土星2：1共振前b)海王星跪倒变动后柯伊伯带天体散布到内太阳系c)木星抛射柯伊伯带天体之后4.4后期轰炸和其后原地带，直到它降到今天的特别低的质量水平。该事件可能触发了大约40亿年前、太阳系形成5到6亿年后的后期重轰炸。这一时期的重轰炸持续了几亿年，证据可以早到38亿年前，几乎是紧接着后期重创的结束。天文学家们相信陨石撞击是太阳系演化的常规部分（如果说现在不是很频繁1994年的苏梅克列维9号彗星撞击木星以命造成威胁。的表面可能经历过由太阳风、微陨星和星际物质的中性成分带来的太空风化。引力留住任何强烈撞击溅出的物质，但小行星带却通常不是这样。其结果就是，没有足够能量完全逃脱它的引力因而聚集而成来解释。2上海第二工业大学(大作业)亚利桑那州的陨石坑卫星5.1太阳系中的卫星源机制：从绕行星的星盘（只在大型气体行星的情况下）同时生成；木星和土星有几个大型卫星，如木卫一、木卫二、木卫三和土卫六，它们来形成的方式相同。这些卫星的巨大尺寸和它们位于行星的切近揭示了它们的来体。被认为是俘获来的小行星。地球的月亮被认为是形成于一次单独的巨大的斜撞。成于地球L4或冥王星的卫星卡戎可能也是通过大撞击形成的；冥王星卡戎和地月系统是太阳系里仅有“卫星至少占较大天体质量的”中的两例。2上海第二工业大学(大作业)6.1长期的稳定性子就是海王星冥王星系统，它们处于3:2的轨道共振。尽管轨道共振是稳定的，预测冥王星未来1到2度。另一个例子是地球的转轴倾角，受地幔与月球潮汐作用而来的摩擦力影响，在今后的15到45亿年间将表现为混沌状态。普诺夫时间范围为2百万-2.3亿年。轨道变得显著地更加或更加不椭圆。会被抛出太阳系。这之后，大概50亿年左右，火星的偏心率会达到0.2，以至于它会处在一个跟地球交会的轨道上，会导致潜在的碰撞。在同样的时间区段里，系或把它送上与金星或地球相撞的道路。6.2卫.环系统状外移，主体行星随着时间推移自转会更慢。500较大卫星。如果卫星公转比主体行星自转快或者它的公转方向异于其主体行星的自转方向，不同的情况会发生。在这两种情况下，潮汐突起落后于轨道上的卫星。在前一种情况下，角动量的传送逆转，主体行星的自转加快，卫星的轨道缩小。后2上海第二工业大学(大作业)3000到500036海卫三、海卫四，木星的木卫十五和木卫十六，和天王星至少16个小卫星。天近的海卫五的轨道。的一个例子。在2004年卡西尼3但是“卡西尼”之旅的数据使科学家们修正了这个早期的观点。观察显示10公气体行星的环大得多。这样庞大的质量据信从45亿年前土星的形成之初就保持了它的环，并将在今后的几十亿年内继续保持。海王星和它的卫星海卫一6.3太阳和行星环境阳每11亿年就会更亮10%。在10亿年的时间，随着太阳的辐射输出增强，它的住场所。35亿年后，地球的表面环境就会变得跟今天的金星类似。约54亿年之后，太阳核心的所有的氢都会聚变成氦。核心将不再支撑得住2上海第二工业大学(大作业)使其外层急剧扩张，这颗恒星将进入它生命中的红巨星阶段。在75亿年内，太阳会膨胀到半径为1.2AU——256倍于它现在的大小。在其红巨星分支的顶峰，因为巨量增大的表面积，太阳的表面会比现在冷却很多（大约2600K它的光度会增高很多，会达到现在太阳光度的2700倍。在太阳成为红巨星的阶段，它33%有可能达到可维持生命的表面温度。当太阳膨胀后，水星和金星差不多一定会被吞噬掉。地球的命运还不是很清会导致行星的轨道向外移动。如果仅仅如此，地球可能会逃离火海，但2008年的研究认为地球还是会因为与太阳附着不紧密的外层潮汐作用而被吞噬掉。渐渐地，太阳核心周围壳里燃烧的氢将增大核的质量直到达到现今太阳质量的45%。此时密度和温度如此高以至于氦开始聚变成碳，导致氦闪；太阳的半径将从约250倍缩至113000倍跌至54倍于今天的水平，而其的表面温度则会升至约4770K。太阳将成为一颗只持续1亿年。最终，它还是得求诸它外层的氢和氦贮备，并且第二次膨胀，变成渐近巨星分支星。太阳的光度会再次升高，达到今天光度的2090倍，并且它会冷却到大约3500K。这一阶段将持续3千万年，之后，再过10万年的过程中，的恒星而富华星际物质以重元素。这是个相对平和的结局，跟超新星绝无相似，星，一个非常致密的天体，有它最初质量的54%，但只有地球大小。最初，这颗白矮星的光度大约有现在太阳光度的100倍。它将完全由简并态的碳和氧组成,来越黯淡。2上海第二工业大学(大作业)1.85和2.8AU。它们和其它剩余的行星将成为昏暗、寒冷的外壳，完全没有任何形式力的降低而减慢。二十亿年后，当太阳冷却到6000到8000K的范围，太阳核心的碳和氧将冷却，它所剩的90%的质量将形成结晶结构。最终，再过数十亿年，太阳将完全停止闪耀，成为黑矮星。太阳进入红巨星的时候将比现在的体积大很多陪7.1星系碰撞和行星干扰星系却在以每秒120公里的速度撞向银河系。在20亿年后，仙女座星系和银河12%的机会被从银河系拉向外围，有的机会它会被仙女座星系引力俘获成为它的一部分。经过30%合并。最终，大约在70亿年的时间，银河系和仙女座星系将完成合并形成一个作用将有可能把太阳系推向新星系的外周光晕中，使它免受这些碰撞的辐射。2上海第二工业大学计算机与信息学院本科毕业设计