「新浪科技综合」两次“诞生” | 地球是怎么来的？新浪科技综合2020-07-24 11:13:500阅
来源：地球杂志
地球 ， 是人类独一无二的家园 。 它究竟是怎样诞生的？又是如何发展成为今天的样子？这始终是人类面临的终极科学问题之一 ， 也是关乎人类生存发展与地球命运的哲学命题 。 当人们研究这一复杂的科学问题时 ， 不能把地球作为一个孤立的个体来考虑 ， 而必须把地球放到所处的宇宙环境之中 。 因为地球的诞生和其所处的太阳系的形成是紧密联系的 。
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图1/24波兰小城托伦的哥白尼青铜像1543 年 ， 哥白尼在提出了“日心地动说” ， 天体演化终于冲破了宗教的桎梏和迷信的樊笼 ， 哲学家和自然科学家几乎同时开始了关于地球和太阳系起源的科学探讨 。
一时间各种假说纷纷纭纭 ， 有一些离奇荒诞只能作为幻想 ， 另外一些假说则符合人类所了解到的太阳系的一些基本特征和事实 ， 闪耀着科学思辨的光辉 ， 成为了科学史的一部分 。
太阳系的基本特征和事实主要有：①太阳系八大行星公转的运行轨道都接近圆形（近圆性） ， 并且几乎位于同一轨道平面上（共面性）；②几乎全部行星都以同一方向绕日运行 ， 而且还各自以同一方向绕轴自转（同向性） ， 大部分卫星也是作同方向旋转 ， 只有金星、天王星以及天王星和海王星的部分卫星呈反向旋转或呈大角度斜向旋转；③各行星与太阳间的距离具有按近似于几何级数递增的规律；④太阳占太阳系总质量的99.86% ， 可是角动量只占太阳系角动量的1% ， 而99% 的角动量分配在行星、卫星、彗星和小行星中 。
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图2/24康德和拉普拉斯的星云说模型德国哲学家康德在1755 年出版了《自然通史与天体论》一书 ， 提出了“康德星云说“ 。
法国天文学家兼数学家拉普拉斯在1796 年出版的《宇宙体系解说》中提出了“星云假说” 。
这两种重要的“星云假说”都认为太阳系是由星云本身的物质自行演变而逐渐形成的 ， 但是都没能解释太阳与行星之间的角动量分配问题 。
1946 年 ， 美国物理学家伽莫夫正式提出“宇宙大爆炸理论” ， 随后得到了各种科学例证不同程度的支持 ， 成为现代宇宙学中最有影响的一种学说 。
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图3/24宇宙大爆炸理论模型“宇宙大爆炸理论”的主要观点认为：宇宙源于一个致密炽热的奇点 ， 于138 亿年前发生一次大爆炸后膨胀形成 。 在这个演化过程中 ， 宇宙体系在不断地膨胀 ， 使物质密度不断降低 ， 星体彼此退却疏离 。
20 世纪中叶以后 ， 天体地质学得到了进一步发展 ， 结合宇宙大爆炸理论 ， 人们认识到 ， 太阳系的天体在物质成分、结构构造及形成演化方面都具有高度相似性 ， 应该具有共同的起源 。
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图4/24第一块被识别的月球陨石ALHA 81005特别是太阳系内其它天体上的已知元素 ， 在地球上都有存在 ， 说明太阳系的物质组成具有统一性 。
而根据地球、月球和陨石样品中所含放射性元素的同位素年龄测定 ， 都得出了近似的行星年龄 ， 说明太阳系内行星的形成时间也具有一致性 。
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图5/24太阳系主要行星示意图于是 ， 科学界开始重新认识“星云说”的合理成分 ， 并进行修正 。 20 世纪60 年代 ， 英国天文学家霍伊尔等人提出了“磁耦合假说” ， 较好的解释了质量与角动量分配的矛盾问题 ， 成为目前比较合理的一种假说 。
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图6/24霍伊尔的磁耦合假说模型在“磁耦合假说”中 ， 太阳系形成的开始阶段和“星云说”有些相似：
太阳系开始时都是一团凝缩的星云 ， 温度不高 ， 转速也不快 ， 当星云开始急剧收缩、转动加快 ， 就变得不稳定 ， 两极渐扁、赤道突出 ， 物质最终由赤道位置向外抛出 ， 形成一个物质圆盘 ， 而圆盘的质量只有太阳的百分之一 。
当中心体与圆盘脱离后 ， 收缩形成太阳 。 圆盘内物质则相互凝聚成了行星 。
星际空间存在着强磁场 ， 太阳的热核反应发出电磁辐射 ， 使周围的气体云盘成为等离子体在磁场内转动 ， 当太阳与圆盘脱离时 ， 磁致力矩而使太阳的角动量转移到圆盘上 。 由于角动量的转移 ， 圆盘不断扩展 ， 太阳则不断收缩 。
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图7/24太阳风与地球磁场示意图太阳辐射作用产生的太阳风 ， 把轻的物质推出很远聚集成类木行星 ， 而较重的物质未能推走便在较近处聚集成为类地行星 ， 地球便是其中之一 。
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