太阳与地球的形成

    前面讲述了宇宙如何在一个大鞭炮(奇点)的爆炸中诞生。

    一声巨响,宇宙出场。

    刚刚诞生的宇宙,据推算,只有氢原子核、氦原子核和一些暗物质。(暗物质目前只是一种推测,尚未被直接观察到,具体是什么也说不清,只知道它们受引力影响,除此之外,不与光、电、磁等发生任何作用)我们说一说氢和氦。如果看过元素周期表,你会发现排在最前面的两种元素便是氢和氦。这两种元素最主要的特点就是轻。因为它的原子核很小。我们平常玩得气球,就是用氢或氦来充气的。氢最轻,飞升效果最好。但氢易燃,还容易爆炸。氦更安全,所以如果你要买能够飞起来的气球,一定记得要买氦气球,不要买氢气球。

    如果你足够幸运,宇宙刚爆炸,你刚来到了现场,那你会看到什么呢?答案是什么也看不到。

    因为这里一片漆黑。这种黑是你从没见过的黑。一点光也没有,绝对的黑。即使宇宙中充斥着氢和氦这些物质,但是没有任何东西能够发光。所以,即使你那么有幸站在了宇宙诞生的现场,你仍然什么也没看到。

    不过,说到漆黑,倒是和中国的盘古传说很像。盘古醒来时,他的周围一片漆黑。他不知从哪里抓到了一把斧子,用力一砍,天地分开,光明始来。传说始终是传说,理论上计算,黑暗的过程要更加漫长,持续了宇宙形成初期的2亿年。宇宙学家把这个阶段称为宇宙的黑暗时期

    虽然是一片黑暗,但物质的运动没有停止。氢原子核、氦原子核都带正电,它们遇到了带负电的电子,形成了不带电(电中性)的原子(氢原子和氦原子),并最终形成了氢气和氦气,以超巨大的气体云的形式存在。(悄悄地告诉你:这些氢气和氦气和我们充满气球的氢气和氦气是一样一样的

    和最初状态相比,宇宙物质的密度产生了变化,气体云不能再保持平衡,于是在引力的作用下开始坍缩,形成了巨大的球状物质团。坍缩过程释放的巨大能量加热了气球体,气球体深处的密度和压力不断增大。在高温高压作用下,氢原子核和氦原子核反复碰撞,其中一部分就结合在一起,形成了新的元素。两个氢原子核结合在一起会形成氦,两个氦原子核结合在一起会形成铍,3个氦原子核结合在一起会形成碳等。

    原子核结合的过程叫做核聚变。核聚变的过程释放出更大的能量。引力使得巨大的气体团物质向中间坍缩,但气球体内部核聚变释放的能量又加热气球体,使气球体膨胀。两相作用,使得气球体维持了暂时的平衡。而气球体中心的高温,则使得气球体发出明亮的光,于是,宇宙从此有了光明。而这些气球体,也成为第一代恒星。(要想知道核聚变的能量有多大,可以百科一下地球上就有的核武器:氢弹。

    说它们是第一代的恒星,是因为恒星像人类一样,也会诞生,衰老和死亡。第一代恒星就是短命星体,它们只存在了几百万年就经历了生死轮回。好在,第一代恒星死亡后的物质又会进入宇宙,成为以后恒星轮回的原材料。

    如此星亮星暗,转世轮回,过去了接近90亿年时间。

    大约46亿年前,一个恒星在银河系靠外侧的旋臂里形成了。这颗恒星不太大,其貌不扬,在宇宙这个星星的海洋里,它是最普通的存在。但它注定不平凡,因为它的名字叫太阳。

    到太阳形成的时候,宇宙中的元素更加丰富。从最初的氢、氦,到锂、铍,再到碳、氧、硅,再到更重的钙、磷、铁元素,元素周期表中的元素不断出现。这些元素为生命的摇篮——行星的诞生做好了准备。

    行星的形成过程非常复杂。简单来说,行星是恒星形成过程中的副产品。现在太阳系所在的宇宙空间中有比较丰富的化学元素,其中98%为氢和氦。在引力的作用下,这些元素物质凝聚成了巨型物质云团。这个物质云团继续收缩,首先形成了太阳。太阳吸纳了其中99%的物质,而剩余的物质,就变成了环绕太阳飞行的圆形碎片。随着引力的进一步挤压,这些碎片(包括气团、尘团、冰渍等)越转越快,直至在向心力的作用下形成了一个类似披萨饼面团的扁平物质。

太阳表面的粒子活动会形成太阳风,太阳风把太阳以外的较轻的元素,比如氢和氦等,吹离了太阳的内层轨道,而较重的物质留了下来。这些物质经过吸引,凝聚,收缩,形成了太阳系的八大行星。外层空间的木星、土星等,都是非常巨大的气态行星,其主要成分是氢和氦以及少许的浮尘和冰。而内层空间的水星、金星、地球和火星都是岩石星球。当然,这个过程也会形成许多小行星和流星。这些星体都有自己的轨道,但也有些会继续碰撞,分裂或合并产生新的星体。当然,这个过程远不像写出来的那般温和,据推算,月亮很可能是地球早期与其他行星撞击后形成的。撞击的残骸环绕地球周围,最后慢慢凝聚成了地球的卫星——月亮。

    至此,太阳系基本上形成了今天的模样。而地球在太阳系中靠近第三的位置,不远不近,刚刚好。地球上化学成分也是非常丰富,这一切,都为生命的诞生,准备好了物质条件。


附:

1、太阳档案:

住址:太阳系位于第三旋臂即猎户旋臂上,距离银河系中心大约3万光年。

腰围:太阳直径139200公里,是地球的109倍

单位体重:1.41千克/立方米。

体温:体表6000摄氏度。

家庭档案:一个恒星,8个行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)。若干小行星。

2、地球档案:

住址:太阳系第三环轨道,距离太阳1.5亿公里。

腰围:直径12742公里。

单位体重:5500千克/立方米

3、月球档案:

住址:地球轨道上,距离地球38万公里。

腰围:直径3476公里。

单位体重:3350千克/立方米


据测算,在太阳系中,每秒有6.2亿吨的氢(质子)变成6.16亿吨的氦。根据爱因斯坦的质能方程E=m*c的平方,缺失的400万吨物质就都转变成了能量。可以算一算,这些能量大概有多少。



附:Science公布了125个最具挑战性的科学问题。(附前25个,其余的可自行百度)

1.宇宙由什么构成?

2.意识的生物学基础是什么?

3.为什么人类基因会如此之少?

4.遗传变异与人类健康的相关程度如何?

5.物理定律能否统一?

6.人类寿命到底可以延长多久?

7.是什么控制着器官再生?

8.皮肤细胞如何成为神经细胞?

9.单个体细胞怎样成为整株植物?

10.地球内部如何运行?

11.地球人类在宇宙中是否独一无二?

12.地球生命在何处产生、如何产生?

13.什么决定了物种的多样性?

14.什么基因的改变造就了独特的人类?

15.记忆如何存储和恢复?

16.人类合作行为如何发展?

17.怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?

18.化学自组织的发展程度如何?

19.什么是传统计算的极限?

20.我们能否有选择地切断某些免疫反应?

21.量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?

22.能否研制出有效的HIV疫苗?

23.温室效应会使地球温度达到多高?

24.什么时间用什么能源可以替代石油?

25.地球到底能负担多少人口?

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