太阳系的形成.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,太阳系的形成和演化,主要限制条件：,行星系统在一平面内，轨道和太阳自转同一方向,小行星和太阳年龄近似相同，现在分布主要在二个带上,行星的轨道近似圆,内部岩石行星外部气体巨行星,彗星主要有二类,:,Oort,星云和,Kuiper,带,太阳系主要质量太阳而主要角动量在行星,多数卫星轨道和行星自转方向一致,行星同一平面,相同的转动方向以及自转的方向基本相同应该行星形成的特征,而不是轨道动力学演化的特征,小行星和彗星的较大的倾角,/,偏心率是与行星散射的动力学演化结果,哪些是长期演化的结果，哪些是形成特征？,太阳系的起源,历史上存在二大学说,碰撞假说和星云假说,1.,碰撞假说,(,Encounter Hypothesis),Le Clerc(Comte de Buffon)in 1745,T.C.Chamberlain in early 20th century,2.,星云假说,(Nebular Hypothesis),Descartes 1644,Immanuel Kant 1755,Laplace 1796,Dualistic Hypothesis,问题,:,非常小概率事件,但现在观测到行星存在相当普遍,行星的成分,Nebular Hypothesis,Planets on the same plane,Rotates on the direction,Star Birth,Orion Nebula,Beta Pictoris(2Myr),Edge-on Protoplanetary Disk,in the Orion Nebula,Disk of Debris Around Red Dwarf Star AU Microscopii,观测和理论研究都倾向于星云假说,原恒星,(proto-star),早期演化阶段,引力不稳定 原初恒星 增长一有一吸积过程,磁作用,外流使恒星损失角动量。观测推断气体盘存在的时间为,10,6,-10,7,yr(,Strom et al.1989,AJ,97,1451,;Haisch,Lada&Lada 2001,ApJ,553,L153,),Planets on the same plane,Rotates on the direction,温度,10-30 K,尺度,几百光年,质量,10,6,M,Sun,化学成份,98%H and He,1.4%“ices”,0.4%“rock”,0.2%metal,ORION NEBULA,How to form metal/rock-dominated earth-like planets?,巨分子云,当外质停止,盘冷却,岩石和冰尘埃颗粒沉到吸积盘的中心,原行星盘,(protoplanetary disk),。这些早期尘埃包括在,太阳系中碳质球粒陨石,(,carbonaceous chondrite meteorites,),中探测到,钙铝包体,(,Calcium-,Aluminium,Inclusion),，,包括元素,Al,Ca,Ti,和示踪元素,Zr,Hf,U,Th,反射金属,W,Ir,Os,等，形成温度,2000K,。,Allende,Yukon,&Murchison,meteorites,mineral group,components,Condensation T,refractory,Al,2,O,3,Ca(Al,Ti,Mg),12,O,19,MgAl,2,O,4,Ca,2,Mg,Si,2,O,7,Ca,2,Al,2,SiO,7,1600-2000K,Metal,Fe,1250-1350K,Mg-Silicates,Mg,2,SiO,4,Mg,2,Si,2,O,6,1220,Volatile material,Mn,Na,Zn(Rb,K,F),600-1230K,形成行星的物质分摊到原初行星盘上给出盘的质量分布，这些物质中大部分被吸积到太阳或者吹出。,内行星，即使所有的金属都沉积到尘埃中，尘埃占总质量比在内太阳系大概,5%,左右，内行星的质量,X20,；,外行星,H,He,主导，比例高一些,太阳系的原星星盘质量,0.01-0.02M,最小质量的太阳系原初行星盘,但在小行星带处下降。,厚度,h=c/,7 M,J,Separate model for solid bodies;no model for Uranus/Neptune,Gravitational instability in disk:Giant gaseous protoplanets,Rapid growth,but cooling rate limits contraction,Requires unphysical initial conditions(density waves stabilize),Separate model for solid bodies;no good model for Uranus/Neptune,Spiral wave,Spiral bending wave,This type of wave is produced by gravitational tugs by moons on inclined orbits as they venture just slightly out of the ringplane.,Dynamic Processes,Mean motion orbital resonance,（,MMOR,）,:,当二个天体的转动周期为整数比时他们经受有规律的引力扰动。,天体,m,和大天体,m,，如果起始的共相位置偏离近心或者远心点，在共相点二个方向受力不对称，,m,获得角动量，,m,失去角动量，最后共相点往前移,轨道不闭合,