太阳系的形成与演化

太阳系-是一个以太阳为中心，受太阳引力约束在一起的天体系统，包括太阳、行星及其卫星、矮行星、小行星、彗星和行星际物质。太阳系的形成大约始于46亿年前一个巨型星际分子云的引力坍缩。那么太阳系具体是怎么形成的呢？太阳系的演化过程是什么？

太阳系的形成与演化

太阳系的形成有多种学说，其中之一的星云假说由1755年康德和1796年拉普拉斯各自独立提出。康德认为太阳系是46亿年前，由一个巨大的分子云的塌缩中形成。这个星云原本有数光年的大小，并且同时诞生了数颗恒星。从古老陨石追溯到的元素显示，只有超新星爆炸后的核心部分才能产生这些元素，所以包含太阳的星团必然在超新星残骸的附近。可能是来自超新星爆炸的震波使邻近太阳附近的星云密度增高，使得重力得以克服内部气体的膨胀压力造成塌缩，从而触发了太阳的诞生。

随着现代天体物理学和物理学的发展，特别是恒星演化理论的建立，产生了现代星云说，并逐渐占了主导地位。现代星云假说根据观测资料和理论计算，提出它的主要观点：太阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个分子云，一开始就在自转，并在自身引力作用下收缩，中心部分形成太阳，外部演化成星云盘，星云盘以后形成行星。

当这个区域将形成太阳系前，被称为前太阳星云，坍缩时因为角动量守恒，使它转动得越来越快。中心集中了大部分的质量，成为比周围环绕的盘面越来越热的区域。收缩的星云越转越快，它开始变得扁平，成为原行星盘，直径大约200天文单位，在中心是高温、高密度的原恒星。行星经由盘中的吸积形成，在尘埃和气体的引力相互吸引下，逐渐凝聚形成越来越大的天体。

在太阳系的早期可能有数以百计的原行星，但大多数合并或被摧毁了，留下行星、矮行星和残余物构成的小天体。硅酸盐和金属的熔点很高，只有它们能在内太阳系的温度下保持固体形态，这些物质最终组成了岩态行星，分别是水星、金星、地球和火星。由于金属成分在原始太阳星云中只占据了一小部分，类地行星都没有发展得很大。冻结线在火星与木星之间的位置，巨行星（木星、土星、天王星和海王星）形成于冻结线的外侧，这里的温度很低，挥发物质能以固态形式存在。这一区域的冰比组成类地行星的金属和硅酸盐更多，所以该区域的行星发育得很大，可以捕获大量的氢和氦——它们是太阳系中含量最丰富的元素。太阳系中余下的那些不可能组成行星的物质聚集在小行星带、柯伊伯带和奥尔特云区域。

最初的五千万年内，在原恒星中心处，氢的密度和压力都大得足以发生热核反应。在反应过程中，氢的温度、反应速率、压力和密度都一直在增加，直到流体的热压力与引力相抵消，达到静力平衡状态。到此，太阳成了一颗主序星。太阳的主序星阶段从开始到结束约有100亿年，而其他的所有阶段，包括残骸生命期等总共只有20亿年。从太阳出发的太阳风形成了日球层，并将残余的气体和尘埃从原行星盘吹入星际空间，阻碍了行星的发育。此后，太阳越来越亮，主序星早期的亮度只有如今的70%。

根据天文学家的推测，太阳系会维持直到太阳离开主序。由于太阳是利用其内部的氢作为燃料，为了能够利用剩余的燃料，太阳会变得越来越热，于是燃烧的速度也越来越快。这就导致太阳不断变亮，变亮速度大约为每11亿年增亮10%。再过大约16亿年，太阳的内核将会热得足以使外层氢发生融合，这会导致太阳膨胀到半径的260倍，变为一个红巨星。此时，由于体积与表面积的扩大，太阳的总光度增加，但表面温度下降，单位面积的光度变暗。随后，太阳的外层被逐渐抛离，最后裸露出核心成为一颗白矮星，只有地球的大小却有着原来太阳一半的质量。再过去约几十万亿年后会有可能形成黑矮星。

现代星云说还存在不同学派，这些学派之间还存在着许多差别，有待进一步研究和证实。