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征文大赛|轻谈,太阳系之诞生

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久等了!

经过层层筛选,石头科普工作室秋季征文大赛终于进入了大众评审环节!

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大众评审分数将占最终分数的50%!请各位积极投出自己宝贵的一票哦~

另:为保证本次大赛的公平,所有入选稿件将不做任何修改,并使用统一模板进行美编。

今天的稿件是由思录同学为大家带来的《轻谈,太阳系之诞生》,请各位看完后不要忘记投票哦~

“这世上有两种东西,我对他们的思考越是深沉,他们在我心中唤起的惊奇和敬畏越是强烈,这就是我头上的星空和心中的道德定律。”

这句康德的名言配上一张壮观的太阳系图片,构成了一张抓人眼球的海报。


(百度图片)

“就是这间教室了吧。”我放慢脚步,轻轻推门走了进去。

教室的中间坐着一个穿着校服的长发女生,一边转着笔一边读着书,晨光透过窗户照进教室,一片轻松的氛围。这个女孩是苏晴,和我在一个高中念书,是我的朋友,她热爱天文,曾不只一次地拉着我去看星星,指着天空,告诉我那是最亮的天狼星,像勺子的是北斗七星,贪狼、巨门、禄存、文曲……啊,她看到我了。


(百度图片)

“早安啊,云川!”

活泼又宁静的天蓝色声音,苏晴抬起头,笑着招手说

“嗯,早安苏晴。”

“哦,云川也来了。”

雄浑而富有磁性的深灰色嗓音,这是负责授课的赵老师,一个有些发福的中年人,此时正坐在讲桌后面,满脸慈祥地啜饮手中的六安瓜片。

“嗯,毕竟是天文课嘛。”

我笑着坐到苏晴旁边——就像人人都知道太阳系的中心是太阳一样,苏晴对天文的迷恋在我们班人尽皆知——看到她手里的书叫《灵宪》,一定又是一本天文书了。

她注意到我的目光,侧过身对我说:“这本张衡写的《灵宪》真的非常厉害呢!它讲了天地的生成、宇宙的演化、天地的结构、日月星辰的本质及其运动等好多问题,虽然也有错误和不足,但在当时真是了不起呢!

“你看,他在这里对月食的描述‘月光生于日之所照;魄生于日之所蔽。当日则光盈,就日则光尽也‘说明他已经知道了月亮会发光是由于反射太阳光,而太阳照不到的地方就出现阴影,对月食的解释很科学呢。

“再看这儿,他把天空比作蛋壳,把大地比作蛋黄,但是他并不认为蛋壳是宇宙的边界……”


(百度图片)

对面的少女像超新星爆发一般侃侃而谈,让我一句话也插不进去,只能默默地听着……

她已经跟我讲过多少书了呢?真是个厉害的女生啊,会不会有她不知道的事情呢…...

一阵阵风从窗外飘进来,闻到一股淡淡的橘子般的香气……

就这样过了一会,我们另外两个朋友:伍尔佳和申屠阁也到了,问过早安后并排坐在我俩后面。

赵老师往喝完的茶杯里又注满了热水,踱步回到讲台上,说道:

“OK,人到齐了,我们上课!”

“叮铃铃~~~~~~“

“这几节课我们要讲的内容是:了解我们的太阳系。那首先要了解的自然就是太阳系的起源,我先问问大家,各位有谁了解吗,愿意说说吗?”

如我所料,苏晴迫不及待地举手了

“苏晴,说来听听。”

她从容不迫地站了起来,推了推眼镜说:

“据我所知,太阳系形成于46亿年前,那时候太阳系的位置上是大量的尘埃和气体云,人们称之为太阳星云。后来太阳星云附近的一颗超新星‘轰~’地爆炸了,巨大的冲击波强烈地挤压太阳星云,就像用力把蓬松的雪攥成雪球,太阳星云的密度一下子变大,中间一个大的云团,靠着较大质量产生的强大引力,疯狂吸引着它周围的云团,日积月累,这块星团就形成了如今的太阳,八大行星也是这么形成的。”


(百度图片)

苏晴带着自信的微笑说出了这番话。

赵老师喝了一口茶,赞许地点了点头“嗯,说的不错,真是咱们的’天文百科全书’,大家对苏晴的发言有什么问题吗?不用举手就可以说。”

问题可是很多的啊……首先就是……

“为什么不是所有的星云都去形成太阳呢?如果太阳的引力最强,为什么会出现行星呢?”

提出了心中的问题,我向苏晴看去,她也侧过身,一双深褐色的眼睛盯着我

“这是因为,太阳星云早期是旋转着的,随着太阳星云的收缩,由于角动量守恒——可以想象一位伸展着手臂的旋转着的芭蕾舞演员突然把手臂收回从而加速旋转——星云的旋转速度不断加快,等到快到一定程度,星云便受不了惯性离心力的拉扯,从而破碎——就像甩悠悠球的时候绳子突然断掉一样——形成一个个的星环,这些星环就形成了后来的八大行星。”

原来如此,我恍然大悟,不愧是她啊。

“伍尔佳?”

似乎是观察到了她欲言又止,赵老师尝试引导她说出来

“内个,就是……请问太阳系为什么是平的呢?”

伍尔佳红着脸,小声说出了自己的疑惑。

赵老师喝了一口茶水,刚要张口回答这个问题,没想到却被苏晴抢先了。

“问得好哦,小伍!”

苏晴转过身面向伍尔佳,用食指推了推眼镜。

“你的意思是太阳系为什么是扁平的形状吧,这个问题不太容易解释呢,事实上,太阳星云一开始确实不是扁平的,在早期太阳形成之后,周围也存在各种各样的星体轨道,超级杂乱,几乎没有规律,于是就会发生——”

苏晴用一种期待的目光看向我,小伍和申屠,最后又看向我。

“就会——”

嗯……星体的轨道杂乱无章……轨道不会像今天一样界限分明,那就会有交叉……交叉的轨道有交点……星体运动在轨道上……

“!”

我知道了!

“会碰撞吧,因为轨道杂乱无章,所以一定会有类似交点的地方吧,那么同时经过这些交点的星体们就会撞到一起,经过不断地撞击,所有相反运动都抵消了,最后只剩下了一个扁扁的‘星盘‘区域存在星体吧。”


(百度图片)

“正确哦!顺便说一下,其实内个星盘所在平面叫做黄道面哦!”

苏晴带着欣慰的表情向我这里用手比了一个对勾,

“不愧是我的弟子!”

哈哈,果然是这样……但是“弟子”是什么鬼啊?明明是她一直拉着我诶……

在我正要“一吐为快“的时候,小伍接着又问道:

“那……那内个黄道面为什么刚好垂直于太阳的自转轴呢?“

在苏晴开口之前,我抢先说道:

“因为太阳和八大行星是同一片星云的产物嘛,太阳的自转方向由早期星云的旋转方向决定,行星的公转方向同样也由早期星云的旋转方向决定,所以黄道面就垂直于太阳的自转轴啦。是这样吧?”

“嗯嗯,不愧是我的大弟子呢!“

她又露出了欣慰的笑容,

“……“

“啊…原来如此,云川不愧是苏晴姐的大弟子呢!”小伍在一旁煽风点火。

“我不是她的弟子啦!”

“关于上一个问题,碰撞的说法感觉不是很严谨,请问有没有更严谨的解释呢?“

冷静而又沉稳的普鲁士蓝色般的声音,是申屠同学。

“嗯……“

没有人马上回答,教室里突然静下来,只听见老师喝茶的声音

“吸溜……吸溜……”

苏晴微微皱眉,凝视着地板。

难道说这就是她的阿喀琉斯之踵!?

我凝视着她,屏住呼吸。

“这个……”

“这个……我不知道诶……”

我以为她会这么说。

但是很遗憾,她抬起头,推了推眼镜说

“真是刁钻的问题啊,申屠!可能有些难懂,我尽量解释得明白一点哦。首先,根据角动量守恒原理,如果忽略太阳系的外来物质和逃逸物质,那么太阳系系统的角动量是守恒的;同时我们知道,一个系统总是趋向能量降低的方向发展,比如在山尖的石头总是想要滚到谷底,就是因为石头在谷底的能量较低——这被叫做能量最低原理。

“那么回到我们的太阳系,在角动量守恒的前提下,假设有一颗星的轨道平面不是与太阳的自转轴——也就是太阳系的总角动量的方向——垂直,我们叫它星一;另外一颗星的轨道平面与太阳的自转轴垂直,我们叫它星二。

“为了得到在自转轴方向上相同的角动量,星一的速度必须大于星二,那么星一的运动就不符合能量最低原理,星一的运动是不稳定的,因此,天体间的引力作用,最终会使星一在太阳系黄道面内公转,此时各行星以最小的速度,来满足太阳系角动量守恒。

“另外,其实太阳系中的星体轨道平面也不是严格地垂直于太阳自转轴哦,比如地球就有7.25°的轨道倾角哦。”


(百度图片)

“原来如此……”申屠同学回赠苏晴一个微笑以示理解。但是我和小伍似乎都是一头雾水,能量最低原理似乎明白了,但角动量守恒是啥?我连角动量是啥都不知道欸!果然还是应该拜她为师吗……

“当您从东方的天际升起,

您将您的美丽普施于大地,

您是这样的光辉、这样地仁慈!“

出神之际,耳畔响起赵老师醇厚的嗓音,他端着茶杯,阳光从身后投射出朦胧的轮廓,我眯着眼睛,依稀中仿佛看到了神圣的阿波罗。

老师啜饮了一口青金色的茶汤,说到:

“这是古埃及赞美太阳的颂诗,自古以来,人们就在观察我们头顶的天空,渴望认识宇宙。屈原曾在《天问》中写下这样的疑问:‘天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?’为了满足自己的好奇心,人类不断地努力,探九天之文,索万物之理。

“关于太阳系的起源,三百多年来,先后出现了四十多种相关学说,大体可分为两类:灾变说和星云说。灾变说的创始人是布封,他认为太阳系是由于某种罕见的巨大变故形成的,比如彗星撞到太阳之类;而由笛卡尔提出的星云说则认为整个太阳系都是由太阳星云演变而来的,苏晴同学介绍的便是星云说;还有一些学说既不属于星云说,也不属于灾变说,比如伯兰克的电磁说和符谢斯比亚特斯基的爆发说。这些学说各有各的优缺点,但没有一个被肯定为正确,只有星云说目前受到普遍认可。


(太阳系起源各种学说的评价[J] 戴文赛,陈道汉.天文学报 . 1976 (01))

原来有这么多的内容啊……我竖起耳朵,认真聆听……

“之后,关于行星的物质来源,历史上也有三种理论:分出说、俘获说和共同形成说,其中分出说和俘获说在解释一些问题时过于牵强,很难令人信服,而苏晴同学介绍的共同形成说能够最自然地说明行星轨道运动的规律,也能较好地和现代恒星演化理论结合起来,于是被广泛认同。

“同时,关于行星形成的方式,历史上也出现过五种学说:先行成环体、先行成原行星、先行成中介天体、湍涡流……”

“叮铃铃~~~~~“

下课铃声突然响起,啊,时间过得真快。

“同学们,我再讲一点就下课。”

赵老师不好意思地说,

“没事赵老师!不用下课了!我们都想听!对吧云川?”

苏晴真诚地说,同时朝我投来友善的目光。

这家伙说她自己想听不就好了……而且这语气真的是在征求我的意见吗?虽然想听是真的啦……

“哈哈,好好,不过我还是长话短说吧。”

赵老师似乎是放心了,喝了口茶,继续说道:

“总之,在前辈们的不懈努力下,人类对太阳系的了解逐步加深,但仍有许多未解之谜等待着后来者的挑战,说不定在在座的同学之中就会出现未来的大师呢。

“今天我们对太阳系的诞生做了简要的了解和讨论,希望同学们能够稍微产生对天文的兴趣,也能有所收获,

“好了,再说下去就要耽误大家吃饭了,这节课就上到这里吧,

“叮铃铃~~~~~”

“……”

“…… 下课!“

参考文献:

太阳系起源与小天体探测的前沿科学问题[J]. 林杨挺.空间碎片研究 . 2019(03)

太阳系起源各种学说的评价[J] 戴文赛,陈道汉.天文学报 . 1976 (01)

太阳系起源和演化理论的研究[J]. 薛善夫. 天文学报. 2011(05)

太阳系起源基本问题的评述[J]. 黄金钟. 紫金山天文台台刊. 2003(01)


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