基本介紹
- 中文名：系外成因學說
- 含義：有關太陽系成因與地球起源的理論
星系,星系及分類,哈勃星系分類,新的星系分類,太陽系,模擬試驗,太陽系起源,地球起源與演化,地球起源,地球演化,
星系
星系及分類
在宇宙中，由兩顆或兩顆以上星球所形成的繞轉運動組合體叫做星系。
星球的繞轉形式有兩種：一是眾多質量小的星球繞質量大的中心星球轉動叫做中心式星系，如太陽系眾多行星和彗星等繞太陽轉動；二是兩顆星球圍繞共同質心相互轉動叫做伴星式星系，如地球和月亮組成的地月星系，二者共同圍繞地月質心轉動。絕大多數星系屬於前者。
在宇宙中，有眾多的星系，這些星系大小不一，形態各異，有獨立星系，有星系之中的星系，有直線運動的星系，有曲線運動並繞中心體轉動的星系，有年輕星系和年老星系。
為了研究星系的成因，需要對宇宙中的星系進行分類。
哈勃星系分類
美國天文學家哈勃對宇宙中的星系按其形態或叫結構類型劃分為三大類：
（1）、橢圓星系
（2）、旋渦星系
（3）、不規則星
新的星系分類
（1）、按照星系之間是否有隸屬關係
將宇宙中的星系劃分為獨立星系和從屬星系。在宇宙空間中獨立運行，它沒有環繞中心體旋轉，這樣的星系叫做獨立星系，如銀河系。而環繞中心體運行的星系如太陽系繞銀心運轉，地月星系繞太陽運轉，這樣的星系叫做從屬星系。
（2）、按照中心星是否旋轉
劃分為核旋轉星系和核不旋轉星系。在宇宙中獨立星系它的核有的旋轉有的不旋轉。而從屬星系它的核都是旋轉的。
（3）、按照星系運行的軌跡
劃分為直線運動星系和曲線運動星系。在宇宙空間中，那些獨立星系在主星帶領下按照主星形成時的射線方向在宇宙空間內進行直線運行。有的星系如從屬星系則是繞著主星進行曲線運行。
（4）、按照星系所在的空間位置
劃分為系內星系和宇宙星系。凡是在星系內運動的星系叫做系內星系，如太陽系；凡是在星系外宇宙空間裡獨立運動的星系叫做宇宙星系，如銀河系。
（5）、按照星系形成的年齡
劃分為年老星系和年輕星系。凡是那些在宇宙空間中或在星系內部形成時間比較長年齡大的星系叫做年老星系，年老的星系大都已演化成為比較規則的星系；在宇宙空間或在星系內部有的星系剛剛形成或形成不久，這樣的星系叫做年輕的星系，年輕的星系大都呈不規則狀態。
（6）、按照星系中星球的關係
劃分為中心式星系和伴星式星系。由眾小質量星球繞大質量星球運動所組成的星系叫做中心式星系，如太陽系、銀河系等，大質量星球叫做主星或中心星；由兩顆星球互繞二者中心質點運動所組成的星系叫做伴星式星系，如地球和月亮所組成的地月星系。
太陽系
太陽系是由行星、彗星等天體繞中心星球太陽所組成的繞轉運動組合體。
在太陽系中有系中系，如行星和衛星所組成的行星系，衛星和繞其轉動的子衛星所組成的衛星系，等等。太陽系是一個年老的、規則的、中心式的橢圓星系。
太陽系的一些特徵:
（1）、 星球軌道形狀特徵
繞太陽公轉的星球軌道形狀為：近圓形、橢圓形、拋物線形和雙曲線形。在太陽系中，水星、金星、地球、火星等，它們的繞太陽公轉軌道形狀為近圓形，而外圍的其它行星公轉軌道為橢圓形。太陽系的彗星公轉軌道為橢圓形、拋物線形和雙曲線形。。
（2）、 星球公轉方向特徵
繞太陽公轉的星球，九顆行星都為逆時針方向公轉，而有些彗星如哈雷彗星為順時針方向繞太陽公轉。
（3）、星球自轉方向特徵
太陽系的金星自轉方向為順時針，它的自轉與它的公轉方向相反。而其它八顆行星都為逆時針方向自轉並同公轉方向相同。
（4）、星球分布特徵
太陽系的九顆行星公轉軌道面都在太陽赤陽面兩側附近，而彗星的公轉軌道面從太陽兩極到太陽赤道各緯度都有分布。
（5）、星球運動姿勢特徵
地球是傾斜在軌道上自轉，天王星是躺著在軌道上自轉，其它幾顆星球為直立或傾斜在軌道上自轉。
（6）、太陽系內星系特徵
由彗星和行星繞太陽旋轉所形成的太陽系的上述五個特徵，對於由衛星繞行星旋轉所形成的行星系來說基本相同。
模擬試驗
一個太陽系成因理論或叫假說不僅能解釋太陽系的特徵，而且也能解釋行星系和其它星系的特徵。
為了研究太陽系的成因和解釋太陽系的特徵，用一塊磁鐵和一個小鐵球，做以下試驗：
試驗一
小鐵球用線吊起來掛在空中不動，將用線吊著的磁鐵塊和小鐵球在一個水平面上，磁鐵塊在小鐵球的西面，由北向南運動，如下圖
系外成因學說
試驗結果如下圖：
當兩者相距適當的運動距離，如果磁鐵塊運動速度慢，在靠近小鐵球時，小鐵球就被磁鐵塊吸了去(圖A)；當磁鐵塊以適當的速度運行時，小鐵球就會沿著一個近圓形軌跡繞磁鐵塊轉動(圖B)；當磁鐵塊以較快的速度從小鐵球一側通過時，小鐵球就是一個拋物線弧形或雙曲線弧形從磁鐵塊一側運動過去（圖C）。同時小鐵球也產生如圖E方向的自傳。
系外成因學說
試驗二
如同試驗一，不同的是：讓磁鐵塊在小鐵球的東側由南向北運動，如下圖。
系外成因學說
試驗結果如下：
公轉和自傳方向就完全反向了。
試驗三
如同試驗一，不同的是，讓小鐵球沿F方向自傳，然後磁鐵塊在小鐵球西側由北向南運動，如下圖。
系外成因學說
試驗結果如下：
小鐵球仍然沿F方向轉動，只是自傳速度變慢了。
太陽系起源
太陽從宇宙中捕獲行星、彗星產生繞轉運動組合體，形成太陽系。
繞太陽公轉軌道形狀的成因
太陽系成員的軌道形狀由進入太陽系時的相對速度和相對距離等因素決定。太陽所捕獲的行星或彗星其運動速度小了，就“掉”進太陽了；速度正好，其軌道形狀為近圓形；其速度大一點，軌道形狀為橢圓形；如果速度再大一點，其軌道形狀就成為拋物線形或雙曲線形。
太陽各緯度都有星球分布的成因
獨立在宇宙中運行的天體，它可以從各個方向和各種角度飛近太陽的身邊，這些天體能夠從太陽兩極處和各緯度及赤道被太陽捕獲而成為太陽系的成員。因此在太陽赤道面附近和極處及各緯度都有星球分布。
行星集中在太陽赤道附近的成因
太陽是一個巨大的引力球，這個引力球是繞軸自轉的，自轉就會產生離心力。離心力在球的極處最小，在近赤道處離心力大。所以太陽系年齡老的行星在太陽自轉離心力場的作用下集中到太陽赤道面附近。
星球直立、傾斜和躺在軌道運行的成因
在太陽系中，在軌道上直立自轉的行星，它們就是在太陽赤道面被太陽捕獲的。傾斜在軌道上自轉的行星，是在太陽相應的緯度處被太陽捕獲的，後來在太陽離心力場的作用下運行到了現在的位置。橫躺在軌道上自轉的天王星，是在太陽極處被太陽捕獲的，以後在太陽引力場的離心力作用下來到了太陽赤道面附近。
星球公轉反向（如哈雷彗星）的成因
同向公軌的太陽系天體，它們是在同一側被太陽捕獲的。公轉反向運行的天體，是在太陽的另一側被太陽捕獲的。
星球自轉反向的成因
自轉反向的金星，說明它在被太陽捕獲之前就已是順時針方向自轉著的。當它被太陽捕獲時，所產生的潮汐扭動力小於原來已有的自轉力。所以金星仍然保存原來的自轉方向，只不過是自轉速度已變的特別慢，自轉周期特長。
行星系的成因
行星周圍的衛星形成過程同太陽系。而且在衛星的周圍可能存在子衛星和孫衛星，小行星和彗星的周圍都可以有衛星，都可以形成繞轉運動組合體即星系，它們的成因和太陽系的成因一樣。
地球起源與演化
地球起源
地球起源學說
依據地球形成的位置，地球起源分為兩大學派：傳統學派認為地球是在太陽系內形成的；現代觀點認為地球是在太陽系外形成的。
地球起源
地球起源於太陽系之外的宇宙空間，在46億（？）年前，地核捕獲熔融物質、塑性物質、固態物質、氣體和液體形成地球。
地球演化
在地球演化過程中，發生一些天文與地質事件，將事件的時間段叫做地質時期。
在各地質時期，在與地球相關的宇宙空間及太陽系和地球所發生的大事件，在地球自身、地殼運動、地層、岩石、構造、古生物、古地磁、古冰川、古氣候等多方面都留下了記錄。
在不同的地質時期，地質作用不同，特徵不同。
將地球歷史劃分為：地球形成時期、地殼形成時期、進入太陽系前時期、進入太陽系時期、地月系形成時期、新生時期，見下表。
地質時期與特徵表
地質時期 | 特徵 | 代（界） | 宙（宇） | 距今年數Ma | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
地 月 系 形 成 時 期 | 新生 時 期 | 新 生 代 | 65 | |||
- | 230 | |||||
- | 540 | |||||
·進入太陽系前時期 | 這一時期是地殼已經形成到地球進入太陽系前的一段地質時間。 這是一段沒有陽光的地質時期。 在這一段的前期，地殼的風化、剝蝕、搬運和沉積作用強，高山被剝低，在溝谷和坑窪地中沉積了巨厚的原始沉積。 在這一段的後期，地殼活動變弱，地表溫度漸漸降低，到了冰點以下，形成全球性的冰川。 | 2500 | ||||
地殼形成 時期 | 4600 | |||||
地球形成 時期 | 這一時期是由地核俘獲熔融物質開始到地表熔融物質凝固的一段地質時間。 在距今約46億年前，由鐵鎳物質組成的地核俘獲了熔融物質形成巨厚熔融層。熔融層與地核接觸部位溫度降低，形成內過渡層。地表溫度降低凝固，形成地球原始外殼。熔融層與原始外殼間形成外過渡層。 在這一地質時期，形成了圈層狀結構的地球。 | 始 古 宙 | >4600 | |||
地球形成時期【始古宙（宇）】
這一時期是由地核俘獲宇宙高溫熔融物質和少量塑性物質、固態物質、氣體和液體開始的，到地表熔融物質凝固形成地球最原始的外殼的一段地質時間。
在距今46億（？）年前，在太陽系外的宇宙空間，由鐵鎳物質組成的地核俘獲宇宙高溫熔融物質和少量塑性物質、固態物質、氣體和液體，在地核外形成高溫熔融物質巨厚層。
地核與高溫熔融物質間形成內過渡層。
地球外表溫度降低，熔融物質凝固，形成地球最原始的外殼。
外殼與高溫熔融物質間形成外過渡層。高溫熔融物質形成液態層。
在這一地質時期，地球形成分層結構，由內向外：地核、內過渡層、液態層、外過渡層、外殼。
在地球表面，由於熔融物質凝固和收縮，形成張裂、溝谷、高山。由於宇宙天體撞擊，在地表形成大坑窪地。
地殼形成時期【太古宙（宇）】
這一時期是由地表熔融物質凝固形成地球最原始外殼開始到有沉積岩形成的一段地質時間。
地殼和地球熔融物質凝固形成的外殼是不一樣的。
地殼是由火山岩、沉積岩、變質岩和隕石共同組成的地球外殼，是地球經過長期演化後而形成的。
在這一地質時期：
隨著溫度降低，熔融物質凝固過程中產生的水和俘獲的水流動匯聚到張裂溝谷與大坑窪地中，形成地球上最初的水域海洋和湖。產生的氣和俘獲的大氣留在地球表面，形成大氣圈。
由於地核俘獲宇宙物質的不均，地表各處溫度高低不同產生大氣流動。
在地殼形成時期，有了水和大氣，產生了風化、剝蝕和搬運作用，開始形成沉積岩。
進入太陽系前時期【元古宙（宇）】
這一時期是地殼已經形成到地球進入太陽系前的一段地質時間。
這是一段沒有陽光的地質時期。
在這一段的前期，地殼的風化、剝蝕、搬運和沉積作用強，高山被剝低，在溝谷和坑窪地中沉積了巨厚的原始沉積。
在這一段的後期，地殼活動變弱，地表溫度漸漸降低，到了冰點以下，形成全球性的冰川。
在生物界，降落在地球上的原核生物開始復活和繁殖。由於沒有陽光，其他降落到地球上的植物和動物處於休眠狀態。
進入太陽系時期【顯生宙（宇）】
這一時期是太陽捕獲地球，地球進入太陽系成為行星而開始的。地球進入到了有陽光的顯生宙時期，是古生代的開始。
地球產生繞太陽的公轉和自轉。
現在的地球黃道面在太陽赤道面附近，二者夾角很小。地球傾斜在軌道上運行，地軸的傾斜方向與黃道面的夾角為66°34′，即地球的赤道面與黃道面的夾角為23°26′，如下圖所示。
示意圖1
地球是在和太陽赤道面大約23°26′夾角方向運行（如下圖所示）被太陽捕獲，變成繞太陽旋轉的行星。
示意圖2
地球如同試驗一被太陽俘獲，形成公轉和自轉。形成時，地軸和軌道面是垂直的，地軸和太陽赤道面夾角大約為66°34′。
太陽系和其他星系一樣，在星系演化趨勢作用下，地球由形成時的軌道面向太陽赤道面方向移動了23°26′，並已移動到太陽赤道面附近如下圖所示。
示意圖3
在太陽系演化過程中，在無其他天體引力作用情況下，繞轉星球的軌道形狀不變，自轉軸的傾斜方向和傾斜角度不變。
地球由被太陽捕獲時，地軸和軌道面是垂直的，和太陽赤道面夾角大約為66°34′。由於地球軌道面向太陽赤道面方向移動了23°26′，因此形成現在的地球赤道面與黃道面夾角為23°26′。
地球被太陽捕獲時地軸和軌道面是垂直的，地球兩極終年無太陽光照，地球無四季。隨著地球軌道面向太陽赤道面演化移動，地軸發生在軌道面上的傾斜，地球有了一年四季變化。
在這一地質時期，地球有了太陽的光照，形成了繞太陽的公轉和自轉，有了晝夜的變化。
在地球的內部，地核或內球偏向太陽引力的反方向，不在地球中心。
在地殼，由於地球自轉形成由兩極向赤道的離心力；在太陽引力作用下，由於地球自西向東轉動，地殼物質形成自東向西和由兩極向赤道方向的運動。形成高山、高原，形成溝谷窪地和平原。
冰川融化。
在生物界，開始爆發式出現即開始復活。
在岩石建造上，出現大量的灰岩。
地月系形成時期【中生 代（界）】
這一時期是月球被地球捕獲形成地月系而開始的，地球進入到了中生代時期。
月球繞地球轉動，使地球的引力場、磁場發生了變化。在月球引力所形成的晃動作用下，地球的外球發生了旋轉，形成地極和磁極的移動。
在生物界，動物和植物都發生了重大的變異或進化，形成高大的樹木和出現大型的動物。
新生時期【新生代（界）】
這一時期是一顆大彗星撞擊地球而開始的（？），地球進入到了新生代時期。
這顆彗星在太陽系裂解（？），形成繞太陽的小行星帶。
彗星的組成物即有岩石又有冰和大氣。在冰里存在著各種生物。
在這一地質時期，地球增加了水、大氣和新的生物物種。
原有的生物發生變異或進化。
地球開始有了高級生物。
