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宇宙本能

2015/5/26 0:10:40
文章来源:网络

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宇宙本能

黄保群 著

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)


(个人研究成果,作者保留全部知识产权,已向广西壮族自治区版权局登记备案)

 

目  

序....................................................

内容简介...............................................2                                                        

引语  玉寒宫的秘密...............................3

第一章  天体演化的基本前提和一般规律..................4

第一节  物质和基本元素.......................................4

第二节  宇宙微波背景辐射.....................................7

第三节  宇宙射线.............................................8

第四节  自转天体同一密度物质聚集效应..........................9

第五节  自转天体两极旋涡作用.................................11

第六节  万有引力定律.........................................13

第七节  玻色—爱因斯坦凝聚.............................14

第二章  天体形成的一般过程.......................14

第一节  氦元素阶段...........................................14

第二节  氢元素阶段...........................................18

第三节  升温阶段.............................................20

第四节  核聚变反应和对外喷发阶段.............................20

第五节  天体的消亡...........................................22

第三章 星系与银河系..............................23

第一节  星系概述.............................................23

第二节  银河系的形成.........................................29

第三节  活跃星系  类星体  黑洞...............................32

第四章  恒星与太阳...................................33

第一节  恒星概述.............................................33

第二节  太阳系的形成.........................................36

第三节  太阳现象解析.........................................40

第四节  太阳的消亡...........................................43

第五章 行星与地球....................................43

第一节  行星概述.............................................43

第二节  太阳系行星的形成.....................................44

第三节  地球的形成...........................................48

第四节  地形 火山地震............。。。。。。..............51

第五节  地球气候.............................................53

第六节  地球磁场反转.........................................55

第七节  地冷现象.............................................55

第八节  保护地球.............................................55

第六章  宇宙生态平衡.................................56

尾声     远古的传说。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

 

 

    自古以来,人类对宇宙世界如何形成、运行和演化,进行了深入长期的研究,提出了各种学说。

    中国古代盘古开天地和女娲补天的传说,反映了中国古人对宇宙天体如何形成的最初认识。盘古开天地说明古人认为,宇宙天体并不是一开始就是我们现在看到的这样,有一个形成过程。女娲补天进一步说明,宇宙天体在形成后并非一成不变,会发生天塌下来一样的巨大变化。这种看法即便在今看来,仍具有积极的科学意义。

    被誉为西方哲学之父的亚里士多德,在《天论》一书中提出了地心说,把地球确定为宇宙的中心,其它天体在不同层面上围绕地球旋转,恒星处于最外层位置。四百多年以后,天文学家托勒密制造了一个完整的宇宙天体模型。托勒密系统在西方一直被沿用了大约1500多年。直到1543年哥白尼提出日心说,并在1609年得到意大利天文学家伽利略的支持和证实以后,才正式宣告地心说死亡。此后,开普勒和牛顿等人都分别提出了自己的宇宙观。

    近年,随着天文观测技术的进步,各种关于宇宙天体的学说更是层出不穷。在这众多的学说中,黄保群先生打破惯性思维提出的宇宙本能理论,独树一帜。

    从我认识黄保群先生三十年来,他一直对宇宙天体保持着超乎寻常的兴趣。兴趣是成功之母,三十年的兴趣孕育了《宇宙本能》一书。

    宇宙学是一门综合性的学科,要想在宇宙天体研究中取得成绩,广博的知识是必不可少的。博学和执着正是黄保群先生的显著特点。

    黄保群先生还有另一个显著的特点,观察分析事物,总是从最大处着眼,从最小处着手。这在宇宙本能理论的提出和论证中,表现得淋漓尽致。

    《宇宙本能》一书,以超常的想象力,从已知确定的物质现象和规律出发,经过科学论证和严密的逻辑推理,对银河系,太阳系,地球月亮的形成过程作了极有价值的探索,为科学探索宇宙天体提供了一条全新的思路,仅就这一点,《宇宙本能》一书就值得一读。

    宇宙本能理论就逻辑上而言是成立的。但逻辑不能代替事实,宇宙本能论需要更多的观测实验和更深入的数理论证来证实。

                              

                                                        国际环境与发展组织研究员  王天广

内容简介

    宇宙普遍规律一定存在于地球上,存在于太阳系中,存在于银河系里。理由很简单,因为地球、太阳系、银河系是宇宙的组成部分。

    现有的宇宙天体形成运行演化各种理论,脱离宇宙物质元素自身不同的物理性质,忽视自转天体的基本运动规律,使人类对宇宙的认识越来越复杂,不解之谜越来越多。对此最合理的解释是,现有的宇宙天体形成运行演化各种理论有重大缺陷,或者根本就是错误的。因为科学发展的历史告诉我们,当理论的谜团越来越多,而不是相反的话,往往意味着理论研究走在错误的方向上。科学的任务是简化世界,而不是让世界更复杂。

    《宇宙本能》一书以温度从绝对零度升高到进行热核聚变所需的高温为主线,以占宇宙物质绝大部分的氢、氦元素和具有独特磁性的铁元素随温度变化而变化的物理性质为基础,以物质元素、宇宙微波背景3K温度、宇宙射线三大公认客观存在为前提,依据宇宙核反应守恒定律,宇宙物质铁元素磁化定律,自转天体同一密度物质聚集效应,自转天体两极旋涡作用,万有引力定律,玻色—爱因斯坦凝聚六大规律,结合最新天文观测和科学实验结果,以银河、太阳、地球、月亮为例子,经过层层推进的严密逻辑推理和论证,提出解释现实宇宙天体如何形成、运行、演化的宇宙本能理论.

    天体喷发是天体内部运动的必然结果,是宇宙中普遍和必然的现象。生育下一代是生命的本能,天体喷发形成自己卫星是天体的本能。

    宇宙本能理论是宇宙解剖学说,不是宇宙起源学说。正确的宇宙解剖学说是研究宇宙起源的前提和基础。

    宇宙起源是人类的终极真理,对宇宙起源的探究,只能接近,不可穷尽。任何试图一劳永逸地弄清宇宙起源的想法,最终一定会被证明是错误的。

    天体形成运行演化的三大前提存在是:物质和基本元素;宇宙微波背景辐射3K温度;宇宙射线。这是三个公认的客观存在,但目前无法确定其来源。是宇宙本能理论的三个公理。

    天体形成运行演化的六大规律是:宇宙核反应守恒定律;宇宙物质铁元素磁化定律;自转天体同一密度物质聚集效应;自转天体两极旋涡作用;万有引力定律;玻色—爱因斯坦凝聚。

    根据在天体演化过程中的作用,把物质元素分为六大类:氢元素,氦元素,轻元素,铁元素,重元素,放射性元素。

    宇宙核反应守恒定律:宇宙物质存在近乎等量的放能核反应和吸能核反应,两种反应的数量差表现为宇宙平均温度的变化。

    物质元素最重要的物理特性之一是,物质既能发生放热核发应,也能发生吸热核反应。宇宙中存在几乎等量的放热核反应和吸热核反应。

    宇宙物质元素另一重要物理特性是,随着温度的变化,物质元素不断改变自身存在的形态,分别呈固态,液态,气态,离子态以及发生玻色——爱因斯坦凝聚。

    天体形成运行演化的九个重要温度节点。

    温度高于摄氏-272.2度,氦元素变成液体;

    温度低于摄氏-270.97度,氦元素变成极度光滑的超导体;

    温度高于摄氏-268.93度,氦元素变成气体;

    温度高于摄氏-259.14度,氢元素变成液体;

    温度高于摄氏-252.87度,氢元素变成气体;

    温度高于摄氏700度,铁元素失去磁性;

    温度高于摄氏1000万度,氢元素发生核聚变反应;

    温度高于摄氏一亿度,氦元素发生核聚变反应。

    温度无限接近绝对零度,物质发生玻色——爱因斯坦凝聚。

    宇宙物质铁元素磁化定律:宇宙物质中的铁元素存在广泛持续的磁化现象。

    引力在早期天体形成中作用很小,磁力吸附形成天体初级固体内核。在宇宙微波背景辐射3K温度孵化下,宇宙物质的温度从绝对零度开始上升,最先液化的氦元素形成水滴,氦水滴围绕铁原子团旋转,磁化铁原子团,铁原子团产生磁性,最先聚集到天体中心,形成早期天体初极固体铁内核,天体两极吸入的气体挟带的铁元素被磁力吸附到磁铁上,补充和壮大天体铁内核。

    磁化后的铁元素因磁力吸引形成物质团,并与其他物质团存在磁极异性相吸,同性相斥的现象,异性相吸使物质团不断融合,质量不断增加;同性相斥现象,使物质团相互弹开,获得相对运动速度。

    随着物质团自转速度加快和磁力加强,相融现象逐渐减少,弹开现象逐渐增多。

    铁元素磁化过程存在于整个天体形成运行演化过程。单个天体、行星系、恒星系、超大质量星系最终都将磁化形成统一的磁场。

    自转天体同一密度物质聚集效应:自转天体内部气态液态物质有按密度聚集到半径相同的环带上的趋势,在物质呈单一元素时,体现为同一元素聚集在半径相同的环带上。

    万有引力和自转离心力的共同作用,使自转天体内部存在一条重元素聚集环带,环带以内重元素向外聚集,环带以外重元素向内聚集。

   天体自转速度加快时,重元素聚集带在天体内部上升;天体自转速度减慢时,重元素聚集带在天体内部下沉。

    每一种元素在自转天体中都聚集在一起,呈有序排列,在天体中都有自己相对固定的位置。

    自转天体两极旋涡作用:自转天体存在从两极吸入气体,赤道呼出气体的呼吸运动。

    呼吸运动对同一元素物质聚集效应有干扰作用。

    自转天体必然在两极位置形成旋涡。天体形成模式是天体从两极向中心吸取气体,气体中的微尘(轻元素,铁元素,重元素,放射性元素)留在中心形成固体球,气体从赤道渗出形成大气。大气挟带宇宙空间的微尘后,向两极流动,再次从两极吸入,形成循环。天体形成过程象植物种子那样,不断由内向外扩张。并非现在一般理论认为的那样,由引力聚拢形成天体。

    宇宙物质元素随着温度的变化,在宇宙微波背景辐射,宇宙射线,物质核反应,磁化铁元素,自转天体同一元素聚集效应,自转天体两极旋涡作用,万有引力定律共同作用下,必然形成具有五层结构和三种运动的自转天体。

    天体五层结构是:中心是具有磁性的固体铁内核;放射性元素和重元素构成的放热中间层;轻元素构成的固体外壳;表面海洋;大气层。

    宇宙射线高能粒子撞击,在天体中心内核和天体外壳引发吸热核裂变,在天体中间层引发放热核裂变,形成内核冷——中间热——外壳冷的三层结构。表层海洋和大气层的压力保护外壳不被轻易冲破。

    天体四种运动是:自转运动;呼吸运动;公转运动;相对运动。

    天体自转运动是天体围绕自身中心的旋转,把各元素按原子质量大小聚集到各环形分布带上。

    天体呼吸运动从两极旋涡气眼吸入气体和微尘,从赤道呼出气体,微尘停留在天体内部,增加固体内核质量,并带动天体内部液态气态物质作同向运动,对元素聚集起干扰作用。

   天体公转运动是天体在喷射力和引力共同作用下,围绕喷发母体的运动。

相对运动是指天体在公转轨道上,相对于周围其他物质的变速运动。天体形成后并非原地不动,而是四处追逐吸收物质。天体固体球在磁极的斥力作用下获得相对运动速度。在磁力作用下,质量大的天体固体球运动速度快于其它物质。这种速度差距使得质量大的天体固体球象在追逐食物一样,追逐吸收其它物质团,从而加快天体的成长。

    经过长时间的追逐和碰撞,由于磁力异性相吸,同性相斥的特性,相吸的物质团融化结合在一起,相斥的物质团被强力推开,在一个很大空间里,只剩一个天体,其它天体经过多次斥力加速后扰乱公转轨道秩序,引发天体相撞。

    宇宙空间六大类物质构成比例不同,天体必然形成厚薄不一的固体外壳。大多数天体的固体外壳最终都会被内部积累的能量冲破,对外喷发物质。不同厚度的天体外壳使天体内部达到不同的高温,从而喷发形成各种不同的天体。

    天体固体外壳被爆炸喷发冲破的形式多种多样。

    在重元素和放射性元素构成比例很低的宇宙物质空间,形成的天体必然外壳很厚,放热层很薄,喷发前必然具有超大质量。超大质量天体内部温度升高到一亿度以上,发生氦聚变成碳的核反应,厚厚的外壳仍没有被冲破,氦核聚变形成的碳元素补充到天体外壳,天体外壳越来越厚,内部能量无法冲破外壳的束缚。最后,天体外壳在自身重力的压迫下,在某一薄弱处被内部积累的能量冲破,经过一次或多次喷发,形成星系。

    在超大质量天体喷发形成的环形物质带中,产生新的天体。由于这时宇宙空间物质构成比例中,重元素和放射性元素占比明显升高,新的天体必然外壳较薄,放热层较厚,内部温度没有上升到一亿度,不能发生氦聚变成碳的核反应,外壳就被爆炸喷发冲破,天体内部温度下降,但不低于一千万度,氢热核反应继续进行。经过一次或多次喷发,外壳解体,形成对外发热发光的恒星。

    在恒星喷发出来的环形物质分布带中,物质冷却形成行星。行星形成过程尽管是从高温到低温,与恒星有所不同,但由于共同的物质物理性质和演化规律,殊途同归,也形成五层结构和三种运动。行星外壳相对更薄,放热层相对更厚,内部温度超过1000万度,发生氢热核反应,外壳被爆炸喷发冲破。行星喷发一段时间后,内部温度下降,低于1000万度,氢热核反应停止。爆炸喷发结束后,喷发口封闭,天体内部重新开始升温,内部温度再次超过1000万度,再次发生氢热核反应。氢热核反应时断时续。爆炸口喷出的外壳碎块形成卫星。多次喷发形成多颗卫星。

    卫星外壳更薄,无法积累更大能量,小规模的火山爆发,喷出的物质全部落回本体,无法繁殖自己的卫星。

    突破天体固体外壳的爆炸喷发是天体对外发光发热的必经过程。超大质量天体和行星一直存在固体外壳,除了外壳被冲破时短暂对外喷发外,一直不对外发热发光。

    天体喷发后形成的物质分布有五个主要物理特征:

    一、所有天体喷发后的初始结构螺旋形带状结构。这是由喷发物初速度递减和喷发体自转形成的。随着公转圈数的增加,螺旋形带状结构逐渐演化成圆形结构。这指的是星系的整体结构,单个天体仍然以圆形或者椭圆形轨道围绕中心旋转,而不是沿螺旋方向向中心靠近。

    二、整个螺旋形带状结构最初都呈刚体公转。离喷发母体越远的天体,公转速度越快。这是因为天体公转速度是由喷发初速度转换过来的,初速度越高的喷发物,喷射距离越远,公转速度越快。刚体公转现象主要发生在星系的形成早期,也是判断星系年龄的重要依据。

    三、公转轨道动量逐渐转换为自转轨道动量。天体在公转中受到的阻力不断转换为自转轨道动量。天体公转速度会越来越慢,自转速度会越来越快,整个星系的形状也逐渐由螺旋形带状结构逐渐演化成圆形结构。影响公转轨道动量转换为自转轨道动量两个主要因素是公转圈数和天体不规则形状。不同天体应形状不一,在公转中所受到的阻力不一,在演化过程中,自转和公转中呈现出不规则性

    四、天体之间相互远离的膨胀现象。这是因为由喷发物形成的各个天体,具有不同的喷发初速度。天体因喷发而作同向运动,但前面的天体更快,后面的天体更慢,在中间天体看来,所有的天体都在远离,离得越远离开就越快。由于螺旋形带状结构同时进行圆周扩张运动,这种天体之间相互远离现象看起来就像发生在周围所有方向。这是喷发必然发生的物理现象,往往被误认为宇宙空间在膨胀。喷发和爆炸是两种不同的运动方式。喷发物作同向运动,只是因为速度不同,看起来像膨胀。爆炸后碎片都是均匀向四周扩散,如果在其中一块碎片上观察,由于碎片本身的运动,观察到的扩散应该是不均匀的。简而言之,我们现在观察到的膨胀现象是喷发的结果,不是爆炸的结果。

    五、喷发物形成的天体在喷射力、万有引力、赤道呼出力、公转阻力的共同作用下,稳定地围绕喷发母体地公转。天体公转不仅仅只是万有引力起作用。

    天体放热核反应结束后,在宇宙射线撞击下,天体残骸只发生吸热核反应,物质元素冷却至无限接近绝对零度,发生玻色-爱因斯坦凝聚,还原为单个原子,成为新天体产生的原料。

    宇宙本能理论描述的天体形成运行演化过程,几乎在每一个阶段都得到哈勃太空望远镜拍摄的太空实物照片证实。在谷歌地图上也可以找到地球喷发的证据。北极地区的格陵兰岛是地球喷发时,将一块外壳碎块喷向空中,由于没有达到宇宙第一速度,无法成成卫星,重新落回地球形成的。在谷歌地图上,把格陵兰岛顺时针旋转90度,其形状与北冰洋深海区相当吻合。

    宇宙本能理论合理解释了暗物质、暗能量、星系相互远离的红移现象、光线弯曲、黑洞、活跃星系、类星体、外层恒星快速公转、太阳系轨道动量分布、太阳黑子、太阳耀斑、火星异常爆炸原因、月亮形成、地震产生、火山喷发、地球冰河期、地球气候、百慕大三角天气异常、地球磁场反转、地温异常、地球海洋和陆地的形成、慧星形成、陨石坑等各种理论问题和天文现象。

    海王星一号卫星反方向公转是宇宙本能理论目前唯一不能解释的天文现象。

 

引    

 

玉寒宫的秘密

 

    北纬41度,东经125.3度的中国东北群山之中,有一处神秘洞穴,当地人给它起了一个充满遐想的名字——玉寒宫。玉寒宫里有不可思议的神秘地冷现象,见过的人百思不得其解。

    考察人员踏着滚烫的大地来到洞前,测得洞外地表温度摄氏48度。打开洞门,一股刺骨冷风迎面扑来,进洞不到10来,就是一派北国风光,犹如打开了冰箱的冷冻室,大大小小的冰柱挂满石壁。

    离玉寒宫100多米远的山坡上,另有一处“热地”。冬天落雪即溶,拨开枯叶,只见绿草青青,嫩叶片片。

此地温异常现象在长5000米,宽2000米的范围内,多处出现。

    同一范围,冷热同现,地冷现象更是神奇,是何原因?专家学者,莫衷一是,至今尚无定论。

    神秘的玉寒宫与满天繁星,深隧的黑洞,明亮的太阳,猛烈的地震,冥冥中又有怎样的联系?

 

第一章  天体形成运行演化的基本前提和一般规律

    人类孜孜不倦地探索星空的秘密。太阳是怎么产生的?恒星内部是什么?星星为什么聚在一起?真的有黑洞吗?数不清的问题和谜团出现在人类面前。

    人类制造了各种各样的望远镜,想把天空看穿。发射各种飞船,飞往无尽的天际,想要弄清楚星星的前世今生。数以万计的科学家上下求索,得到的是更多的谜团,更多的困惑,有了更多的假说,更玄妙的猜想。

    其实,也许答案就在我们身边,在我们脚下的土地中,在我们居住的地球,在我们每天清晨看到的太阳里,在夏日夜晚美丽的银河深处。

    宇宙普遍规律一定适用于地球、太阳系和银河系。理由很简单,因为地球、太阳系和银河系是宇宙的一部分。观测地球、太阳系和银河系就是在观测宇宙。研究地球、太阳系和银河系就是在研究宇宙。

    太阳围绕着银河中心转,地球围绕太阳转,月亮围着地球转,质量和体积梯度变小,这种有序变化,必然存在某种共同的规律。

    月亮绕着地球转和太阳绕着银河中心转的道理本质上是一样的。宇宙普遍规律在银河系中心存在并起作用,同样也应当在地球上存在并起作用。没有理由认为银河中心才存在宇宙普遍规律。甚至可以说,只在银河系中心存在并起作用,不在地球上存在并起作用的规律,一定不是宇宙中起主导作用的普遍规律。从宇宙普遍规律这个含义上讲,地球与银河系中心是一样的。

    换而言之,宇宙最重要、最普遍的规律一定会在地球上、太阳系里、银河系中共同体现。正应了中国一句古话:“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处。”

    现在流行的关于宇宙起源和天体形成运行演化的各种理论,多数做法都是设立各种参数,由电脑模拟推算而来。虽然不完全清楚各种电脑模拟推算的具体细节,但从各种公开报道来看,现有的电脑模拟推算并未完全体现全部天体形成运行演化规律,甚至一些主要科学原理也未见提及。

    现有的各种电脑模拟推算,客观上使人类对宇宙的认识越来越复杂,不解之谜越来越多。对此最合理的解释是,现有宇宙天体形成运行演化的电脑模型有重大缺陷,或者根本就是错误的。

    天体形成运行演化的三大前提存在是:物质和基本元素;宇宙微波背景辐射3K温度;宇宙射线。这三大存在是公认的客观事实,也是本书的公理。

    天体形成运行演化的六大规律是:宇宙核反应守恒定律;宇宙物质铁元素磁化定律;自转天体同一密度物质聚集效应;自转天体两极旋涡作用;万有引力定律;玻色—爱因斯坦凝聚。

    特别提醒:本书不是任何意义上的宇宙大爆炸论的修正和补充,除了确定的观测事实,宇宙大爆炸论的所有推测、想象和电脑模型均不适用本书。

第一节  物质和基本元素

    人类能够感知的全部天体,包括地球、太阳、银河系等等,都是由物质构成。

    质量很大,形态各异,令人眼花缭乱的物质,其实全部是由一百多种基本元素变化产生。元素则是由数量不等的质子、中子、电子组合而成。

    元素在自然状态下最为稳定,分布最广泛,是研究天体形成运行演化的基点之一。

    人类到目前为止,一共发现了一百二十多种元素,其中一号元素氢到九十四号元素钚在自然状态下存在,九十四号钚以后的元素为人造元素。本书只讨论自然状态下存在的元素。

    元素最小单位是原子。原子由原子核和围绕原子核的电子组成。原子核在原子中占体积很小,只占原子体积的几百万亿分之一。好比原子是一座巨大的体育场,原子核是体育场中间的一只蚂蚁。但原子核占原子质量的绝大部分。

    原子核由质子和中子组成。原子核的质子数就是元素的原子序数。

    元素内部原子核中的质子与中子的排列和表现出来的物理特性都很有规律。1869年,俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律,并编制了第一个元素周期表。元素原子核的物理周期性质贯穿天体形成运行演化的整个过程。

    根据在天体形成运行演化过程中的作用,把元素分为六大类:氢元素,氦元素,轻元素,铁元素,重元素,放射性元素。这个划分与学术界一般的划分有所不同,学术界一般把除氢元素、氦元素之外的其它元素都叫重元素。

    氢元素由一个质子构成,包括氢的同位素氕、氘、氚。氢元素在1000万度高温的时候,聚变生成氦,放出大量热量。氢元素在天体演化中的作用表现为,氢元素低温时的液化和气化加速了天体固体球的形成。氢热核聚变是天体内部能量聚集和对外发光发热的能量来源。


宇宙本能(原名宇宙大喷发)


    氢弹爆炸图。氢弹爆炸过程分三步:一、用普通炸药把两块高纯度低于临界体积的放射性元素推挤到一起超过临界体积,发生原子弹爆炸。二、原子弹爆炸的高温激活氢的同位数发生核聚变。三、氢热核聚变产生大量的中子撞击更多的低纯度放射性元素,发生更大爆炸。

    核反应放出和吸收的热量,准确地讲,应该称之为能量。本书为了通俗和容易理解,对热量和能量一词的含义不作区分。

    氦元素由两个质子两个中子构成。在宇宙中含量仅次于氢元素。氦元素在1亿度高温的时候,聚变生成碳和氧,放出大量热量。氦元素在中子撞击下,裂变成氢元素,吸收大量热量。氦元素是溶点和沸点最低的元素。只要比绝对零度(摄氏一273.15度)高一度,氦就由固体变为液体。氦元素在天体形成运行演化中的作用是至关重要的,氦元素低温时的液化和气化磁化铁元素,形成天体初级固体内核,标志着天体的诞生。

    轻元素是指质子数为三到二十五的元素,主要有碳、氖、镁、硅、氧、钛、氩等元素。轻元素在超高温的时候,聚变生成更重的元素,放出大量的热量。轻元素在中子撞击下,裂变成更轻的元素,吸收大量的热量。轻元素在天体演化中的主要作用是形成天体外壳,受中子撞击发生核裂变时吸收大量的热量,保护天体外壳不被内部积累的热量溶化。

    铁元素的质子数是二十六,在超高温下聚变成更重的元素,吸收大量热量。铁元素在中子撞击下,裂变成更轻的元素,也吸收大量热量。铁元素能被磁化而具有磁性。磁化后的铁元素有不同的磁极,磁极之间同性相斥,异性相吸。铁的这种磁特性,在天体形成运行演化中具有重要作用,磁极的相吸和相斥可以说是宇宙天体形成运行演化的第一推动力,直接导致宇宙物质的聚集和离散,产生了很复杂的宇宙天文现象。

    铁元素在天体形成和演化中的作用表现为,铁磁性使铁元素首先聚集形成天体初级固体内核。天体内核的铁元素因磁性吸附其它铁元素而得到补充。天体运形成运行演化中,铁内核始终处在磁化,吸附新铁元素,磁化新铁元素,再吸附铁元素的过程中。铁元素受天体内部核反应产生的多余中子撞击,发生核裂变,吸收热量,保持固体内核。天体消亡后,残存的铁内核成为大大小小的黑洞。

    重元素是指质子数为二十七到八十三的元素,主要有锌、铋、铅、镉等元素。重元素在中子撞击下,裂变成更轻的元素,产生大量热量。重元素在天体形成运行演化中的作用是,在气态或者液态时,高纯度地聚集在天体中间层,受中子撞击发生放热核裂变,并在天体呼吸运动作用下,运动到天体表层低温区凝结成固体,超过链式核裂变临界体积,发生原子弹爆炸。有研究表明,镉以上元素都可以发生原子弹爆炸。

    放射性元素是指质子数八十四到九十四的元素,主要有铀、钚等元素。放射性元素在自然状态下裂变成更轻的元素,放出大量热量,称为放射性核衰变。放射性元素在天体形成运行演化中的作用是,在早期天体形成时发生放射性衰变产生热量,在天体形成的不同阶段分别引起天体固体球表层和中间层升温;在天体固体球形成后,放射性元素呈气态或者液态时,高纯度地聚集在天体中间层,在天体呼吸运动作用下,运动到天体表层低温区凝结成固体,超过链式核裂变临界体积,发生原子弹爆炸。由于放射性元素的自然衰变,天体运行演化的中后期,天体内部放射性元素已很少,主要是重元素的裂变产生热量。

    物质的核反应按原子核的分开和聚合,分为核裂变反应和核聚变反应。核聚变反应需要的条件是高温,只能发生在天体内部。核裂变反应需要中子或者其它粒子的撞击,由于宇宙射线的广泛存在,核裂变反应也广泛存在,几乎可以说,有物质的地方就有核裂变反应。

    物质的核反应按热量的放出和吸收,分为放热反应和吸热反应。放热反应是物质转化为能量,放热反应的结果是宇宙物质质量减少,温度升高。吸热反应是能量转化为物质,吸热反应的结果是宇宙物质质量增加,温度降低。总的来说,如果宇宙平均温度不变,宇宙中总的放热反应放出的热量与吸热反应吸收的热量相等。宇宙就是物质转换为能量,能量转换为物质的无限循环过程。

    物质元素的放热吸热核反应有如下规律:

    一至二十五号元素发生放热核聚变反应和吸热核裂变反应,聚变时放热,裂变时吸热。

    二十七号及以上元素发生吸热核聚变反应和放热核裂变反应,聚变时吸热,裂变时放热。

    二十六号元素铁,无论是核聚变反应还是核裂变反应都是吸热的。

    宇宙总的核反应是守恒的,放出多少热量就贮存了多少冷量。氢聚变成氦产生多少热量,氦裂变成氢就要吸收等量的热量。根据能量守恒原则,宇宙中包含的热量和冷量是相等的。天体产生的热量以各种形式散发出去,冷量留在天体内部,天体最后变成一个冷量贮存体,我们把这叫冷剩余。天体残余物质多是核裂变时吸收热量的铁、氦等元素。

    元素的核裂变反应分为链式核裂变反应和非链式核裂变反应。非链式核裂变反应是一个中子撞击一个原子核,原子核裂变,放出的多余中子没有引起周围其它原子核继续裂变,核裂变反应结束。链式核裂变反应是一个中子撞击一个原子核,原子核裂变,放出的多余中子引起周围其它原子核继续裂变,核裂变反应连续进行。

    实际上,由于宇宙射线的广泛存在,核裂变反应还有一种亚链式核裂变反应。即引发连续核裂变反应的中子不是最初核裂变反应产生的多余中子,而是由宇宙射线和外来中子不断连续撞击引起的,核裂变反应也可连续进行。

    在目前看来,由于核吸能反应不能给人类带来现实经济利益,人类对吸热核反应的研究大大落后于对放热核反应的研究。同样,人类对能产生激烈变化的链式核裂变和热核聚变投入巨资,进行了广泛的观察和研究,但对零星和分散的的单一原子核裂变近乎视而不见。实际上,这些零星和分散的核裂变总量巨大,甚至与天体内部的热核聚变反应是等量的,对宇宙能量变化和天体形成运行演化有巨大影响。

    在自然状态下发生链式核裂变反应,在理论上是可能的,实际观测中是有证据的。理论上由于自转天体同一元素聚集效应,某些元素在气态或者液态时,高纯度地聚集在一起,在天体呼吸运动作用下,运动到天体表层低温区凝结成固体,超过链式核裂变临界体积时发生原子弹爆炸。

    从实际观测看,太阳黑子和太阳耀斑,地球上的地震都是链式核裂变反应引起的。地球上地震频发,释放大量能量。其他宇宙天体的结构与地球大体一致,发生更多更大地震,释放更大能量是必然的。

    宇宙射线横冲直撞的高能粒子不断撞击天体内部的重元素和放射性元素,产生放热核裂变,甚至引发原子弹爆炸,放出大量热量,促使天体内部温度升高,直至发生氢热核聚变反应。

    天体内部的核聚变过程是很复杂的,一般可以这样来理解:氢聚变成氦,氦聚变成碳、氧,碳聚变成氖、氧,氖聚变成氧,氧聚变成硅,硅聚变成铁。

    物质和元素在天体形成运行演化中的作用表现在:一、在自转天体同一元素聚集效应作用下,在天体固体球内部有序排列,铁元素因磁性在中心形成固体铁内核;二、在天体内部发生核反应,包括放热核反应和吸热核反应;三、放热核裂变反应主导早期天体形成,放热核聚变反应主导后期天体演化。吸热核反应保证天体稳定运行。

    氢、氦、铁三种元素的物理性质在天体形成运行演化中起着极为重要的作用。

    自转是物质运动的基本形式,运动的物质必然自转。可以用反证法来证明这个结论。两个物体相撞时,如果撞击点与两物体重心在同一直线上,则物体不会因撞击而发生自转。根据量子力学测不准原理,这种情况是不存在的,因此物体撞击必然产生自转。我们可以通过实际生活观察,很容易验证这一现象,比如日常生活玩球时,只要球在动,就一定有自转。

    宇宙核反应守恒定律:宇宙物质存在近乎等量的放能核反应和吸能核反应,两种反应的数量差表现为宇宙平均温度的变化。

    宇宙物质铁元素磁化定律:宇宙物质中的铁元素存在广泛持续的磁化现象。

    磁化后的铁元素因磁力吸引形成物质团,并与其他物质团存在磁极异性相吸,同性相斥的现象,异性相吸使物质团不断融合,质量不断增加;同性相斥现象,使物质团相互弹开,获得相对运动速度。

    随着物质团自转速度加快和磁力加强,相融现象逐渐减少,弹开现象逐渐增多。

    单个天体,行星系,恒星系,超大质量星系最终都将磁化形成统一的磁场。

    电磁力和引力是宇宙物质远程相互作用的两种力。有研究表明,电磁力要比引力强大得多,电磁力的吸力是引力的10的四十次方倍,斥力是引力的10的三十七方次倍,这是一个非常巨大的差距,但电磁力要在宇宙天体形成运行演化中发生作用,有非常苛刻的条件限制。

    首先,除了磁化后的铁镍元素,绝大多数物质团中的正负电荷基本相等,相互抵消,对外不发生电磁力作用。未经磁化的铁镍元素对外同样不发生电磁力作用。铁镍元素要对外发生电磁力作用必须经过磁化。

    其次,自然状态下铁镍元素的磁化条件也是很苛刻的,只有在氦元素液化成为超导超流体并吸附在铁原子上时,才能大规模磁化铁元素。详见天体形成一般过程氦元素阶段。

    再次,铁元素磁化后,保持磁性的条件也是很苛刻的。温度高于摄氏700度,铁元素会失去磁性。

    再其次,电磁力的穿透性不是很强,裸露的磁铁和被很厚物质包住的磁铁对外磁力作用有很大差距。

由于上述这些苛刻条件,很多科学家几乎忘记了电磁力在宇宙天体运行演化中的作用。但氦元素液化后的超导超流作用和铁元素的吸热核反应成就了上述苛刻的条件,使磁铁的电磁力在宇宙天体运行演化中发挥巨大作用。

    物质和元素是一个公认的客观存在,但物质是怎么来的?物质之前是什么?如果说物质是能量转换而来的,那能量又是怎么来的?能量之前又是什么?这些问题目前没有公认统一的答案。所以本书把物质和元素的客观存在作为公理和前提,不对其起源加以讨论。

    暗物质和暗能量谬误。

    暗物质最初是为了解释星系刚体公转而提出的。观测发现,有些围绕星系中心公转的恒星,就像自行车钢圈一样,离中心越远公转速度越快,与太阳系行星围绕太阳公转近快远慢的情况不同。恒星是由星系中心的超大质量天体喷发形成,喷发初速度越大,喷射距离就越远,公转速度就越快,与发射人造地球卫星的原理是一样的。恒星公转速度是由喷发初速度决定的,不是由引力决定的,不需要用暗物质的所谓引力来解释星系刚体公转问题。太阳系行星公转速度近快远慢,另有成因,将在后面的章节专门论述。

    暗能量最初是为了解释星系加速远去而提出的。观测表明,绝大多数星系都在远离我们,即所谓红移现象。天体相互远离是喷发必然产生的物理运动现象,由于喷发初速度递减,前面的天体运动更快,后面的天体运动更慢,在中间天体看来,所有天体都在远离。不需要暗能量或者其他力量推动。

第二节  宇宙微波背景辐射

    宇宙微波背景辐射是一种全方位均匀分布在地球周围的微波辐射。我们使用短波收音机时听到的沙沙声,有一部分来源于宇宙微波背景辐射。这种辐射在任何方向上都几乎是一致的。其温度约为3K,即约为摄氏零下270.15度。摄氏零下273.15为零K,即绝对零度。如果把绝对零度视为宇宙的起点温度,整个宇宙升温3度需要多少热量,宇宙物质中就储存了等量的冷量。存在这样一个物质能量转换等式:物质总冷量=物质总热量+3K热量。即如果宇宙物质把全部热量和冷量都释放出来,宇宙将回归绝对零度。

    宇宙微波背景辐射是这样被发现的。

    1964年,美国贝尔实验室的工程师彭齐亚斯和威尔逊架设了一台天线,用以接受卫星信号。为了检测噪音性能,他们将天线对准天空进行测量。结果他们发现,在某一波段上,一直有一个神秘的讯号存在,这个信号既没有日夜的变化,也没有季节的变化。因而可以判定与地球的公转和自转无关。

    起初,他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。1965年初,他们对天线进行了彻底检查,甚至清除了天线上的鸽子窝和鸟粪,然而噪声仍然存在。于是他们正式宣布了这个发现。彭齐亚斯和威尔逊因发现了宇宙微波背景辐射而获得1978年的诺贝尔物理学奖。

    后来人们在不同波段上对微波背景辐射做了大量的测量和详细的研究。

    2001年6月30日美国宇航局发射了威尔金森微波各向异性探测器,绘制了全景宇宙微波背景辐射图。

 

                          宇宙微波背景辐射全景图。图中蓝色部分为温度较低的冷点

    西班牙和英国科学家在研究宇宙微波背景辐射中发现了明显的冷点。

    宇宙微波背景辐射3K温度是科学界公认的一个客观存在,但科学家对宇宙微波背景辐射的初始来源并没有统一认识。

    宇宙微波背景辐射有二个特点。

    一、宇宙的背景温度是大约零下270度。宇宙物质如果高于这个温度,如果没有热量产生维持高温,就会降到这个温度。宇宙物质如果低于这个温度,如果没有冷量产生维持低温,就会升到这个温度。这也是一个神奇的温度,在摄氏零下270度时,占宇宙物质总质量24%的氦元素呈液态。液态氦之于天体星球就像液态水之于生命、人类一样重要。没有液态氦,宇宙物质之间可能什么都不会发生,宇宙就是一团永恒的低温等离子体,没有天体星球,没有生命人类,当然也不会有你此时此刻在阅读本书。

    二、宇宙微波背景辐射各向高度均匀。尽管有科学家睁大双眼,拿着高倍放大镜,聚精会神地在宇宙微波背景辐射图上来回仔细搜索,发现了一些不均匀的冷点。但总的来说,宇宙微波背景辐射是各向均匀的。

    冷点的发现实际上表明宇宙现在的温度是由绝对零度上升而来的。就象初春时节气温二十度时,仍可以在背阴的地方找到冬天的积雪。初秋气温二十度时,是不会找到积雪的,只能发现温度偏高的水库湖泊。

    宇宙微波背景辐射在天体形成运行演化中最重要的作用是孵化升温,使氦元素液化。

第三节  宇宙射线

    宇宙射线,也叫宇宙线。是一全方位射向地球的高能粒子流,之所以叫宇宙射线而不叫宇宙高能粒子流,是因为历史上最初认为这种现象是一种射线。宇宙射线没有固定来源方向,白天和夜晚都可以观测到。其主要成份89% 是质子,10%是氦原子,电子 ,γ射线和超高能中微子占极小的一部分。



宇宙本能(原名宇宙大喷发)

 宇宙射线图。

哈勃太空望远镜

    哈勃太空望远镜图片。


    宇宙射线图。哈勃太空望远镜1998年拍摄。图中高能粒子流以接近光的速度穿越太空。

    宇宙射线就象在天空不规则地布置了很多探照灯,从不同方向照向各种天体。这些探照灯功率不一,各种天体就像一个半透明的球体,这些光线射入天体内部深浅不一,在不同深度引发不同的核反应。

    宇宙射线是这样被发现的。

    1896年发现放射性后,许多人认为,地球大气层的电离仅来自于土中放射性物质的辐射。

    赫斯于1912年利用一个热气球,带着三台静电计,升上了5300米的高空。他探测到电离率增长到大约地面的四倍。他得出的结论是“我的观察结果最好的解释是设想一种高穿透力的射线从上部进入大气层。”赫斯因为这次被后人命名为“宇宙线”的发现,于1936年获得诺贝尔物理学奖。

    观测显示宇宙射线有着广泛的来源,是一个公认的客观存在,但科学家至今不能肯定大能量宇宙射线的来源。

    宇宙射线有三个特征。

    一、广泛性。宇宙射线没有固定的来源方向,而是来自地球的四面八方。

    二、高能量。宇宙射线的能量远超过太阳射来的粒子流能量,超过太阳耀斑时射向地球的粒子能量,超过地球上最大粒子加速器能达到的能量。

    三、稳定性。宇宙射线在地球附近的通过量,一般认为是稳定的,只在4000年的尺度上发现少量的变化。

    宇宙射线在天体形成运行演化中的作用是,宇宙射线中的高能粒子因携带的能量和自身性质不同,深入到天体固体球的不同深度,分别撞击天体外壳、放热层和内核,在不同深度引发不同的核反应。因为很多元素在核裂变反应时都有多余中子放出,周围原子核继续发生核裂变反应,宇宙射线的作用更象一个导火引信。

 

第四节  自转天体同一密度物质聚集效应

宇宙本能(原名宇宙大喷发)


    实验图

    我们来做一个实验,取一塑料盆,装约三分之一水,用手搅拌,使盆内水快速旋转起来,然后放入一铁球与一乒乓球。我们可以看到,铁球被迅速被推到外沿,紧靠着盆壁作圆周运动,而乒乓球却在盆中心原地打转。

    实验表明,不受重力影响,或受相同重力影响,即重力方向与离心力方向垂直,离心运动状态下的物质,密度大的物体受离心力较大,密度小的物体受离心力较小。在排列顺序上,密度大物体的在外,密度小的物体在内。上述结论,在物质呈同一等离子态,同一气态,同一液态时适用,当物质呈固态时不适用。自转天体中,呈等离子态、气态、液态的物质,因具有相同密度,会逐渐聚集在半径相同的环带上。这是自转天体的同一密度物质聚集效应。

    在超低温和超高温环境中,物质以单一元素形式存在,无法形成化合物,物质密度就是原子量,自转天体同一密度物质聚集效应体现为自转天体同一元素聚集效应。

    天体形成之初,重力影响很小,物质元素是依原子量大小由外向内进行排列。放射性元素和重元素在外,轻元素在内,铁元素在中心。

    物质聚集到一定程度,产生较大重力,物质受方向相反的重力和离心力合力作用,即重心和离心力作用在一条直线上,但方向相反。重力作用超过离心力的时候,密度大的物质受的重力也大,物质的排列顺序与天体最初形成没有重力时相反,密度大的放射性元素和重元素排列在内,密度小的轻元素物质排列在外,但同一密度的物质仍聚集在一起。

    元素在天体内部不同位置受到的引力合力是不一样的。天体最外沿引力最大,天体中心点引力合力为零。必然在某一区域引力和离心力之和为零。在这区域以内,离心力作用大于引力,放射性元素和重元素向外聚集;在这区域以外,引力作用大于离心力,放射性元素和重元素向内聚集,形成一个重元素聚集层。

    具体表现在,天体固体球中心区域,离心力影响大于重力影响,物质除磁性元素外,由内到外,由轻到重排列。在天体固体球外层区域,重力影响大于离心力影响,元素排列顺序相反,由内到外,由重到轻排列。最重的放射性元素和重元素在某一中间层叠加。

    这种效应是持久和稳定的,只要天体自转存在,这种效应就存在,但也存在明显的干扰。在天体对外喷发时会被强力打断;天体呼吸运动引起的天体内部物质流动对同一元素聚集效应形成常态干扰。天体内部物质元素分布是聚集效应和流动干扰共同作用的结果。

    天体自转速度越快,放射性元素分布带离天体中心越远,放射性元素分布层也就越浅。天体自转速度越慢,放射性元素分布带离天体中心越近,放射性元素分布层也就越深。

    同一密度物质在旋转中聚集在一起的效应,在自然界是普遍存在的。海边的沙滩,河边的浅滩,干涸的池塘都能看到相同密度、相同体积的沙粒聚集在一起。甚至农民把稻谷加工大米所用的筛子都利用了这种效应。地壳中的各种矿石都是同一元素聚集后冷却的结果。

    考虑到天体形成过程十分漫长,形成环境极为平稳,各环带上分布的同一元素纯度很高,在达到核裂变链式反应的临界体积时,发生链式反应。这种反应可以是放热的,比如铀、钚、镉等元素,也可以是吸热的,比如钛等元素。

    自转天体同一元素聚集效应在天体形成和演化中的作用是,使天体内部的元素有序排列。放射性元素和重元素聚集到天体中间层,轻元素聚集到外壳,最轻的水和气体聚集成海洋和大气,铁元素因磁性最早聚集到中心形成内核。受宇宙射线高能粒子撞击,在天体内核和天体外壳发生吸热核裂变,在天体中间层发生放热核裂变,形成内核冷——中间热——外壳冷的三层结构。表层海洋和大气层的压力保护外壳不被轻易冲破。

    自转天体同一密度物质聚集效应:自转天体内部气态液态物质有按密度聚集到半径相同的环带上的趋势,在物质呈单一元素时,体现为同一元素聚集在半径相同的环带上。万有引力和自转离心力的共同作用,使自转天体内部存在一条重元素聚集环带,环带以内重元素向外聚集,环带以外重元素向内聚集。天体自转速度加快时,重元素聚集带在天体内部上升;天体自转速度减慢时,重元素聚集带在天体内部下沉。

 

第五节  自转天体两极旋涡作用


 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)


    飓风风眼图

    这是一张从空中俯瞰的飓风中心图,云团围绕飓风中心做圆周运动,很类似恒星形成之初的情景。

    飓风是从海面吸取水气,在上升过程中变成云团,然后云团从中心向四周扩散。不是把云团从四周吸到中心来。云团是扩展的,而不是收拢的。天体形成也是一样的,是由内向外扩展形成的。只不过,天体是两极都向中心吸取气体,就像把两个飓风倒过来叠加在一起。

    天体的形成模式是,从两极向中心吸取气体,气体中的微尘,留在中心形成固体球,气体从赤道渗出形成大气。大气挟带宇宙空间的微尘后,向两极流动,再次从两极吸入,形成循环。这是天体的呼吸运动。

    天体两极旋涡产生的原因是,天体自转时赤道离心力最大,两极最小,极点甚至接近零。天体大气层受力不均,赤道大气被甩出,两极气体在压力作用下流向赤道,补充被甩出气体。

    在天体呼吸运动作用下,天体内部气态液态物质存在与气流方向一致的运动。事实上,参与天体呼吸运动过程的,不仅是天体大气层,还包括整个天体物质结构,只是固态物质运动不明显。

    天体铁内核有了磁性以后,吸入气体中的部分铁元素吸附到内核上,硅、铝、碳等其它元素往赤道方向渗透,形成天体外壳。天体外壳最初是在液态氢中沉积形成,当温度升高,氢元素气化渗出后,轻元素沉积形成外壳,天体外壳最初是由沉积岩构成。


 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)


    早期天体形成图。天体从两极吸入低温气体,形成温度较高的圆盘,从赤道圆盘渗出高温气体和物质。哈勃太空望远镜图片

 

    天体进行核聚变需要的氢元素,是从两极吸入的。吸入数量受吸入口孔径大小限制,也与自转速度的快慢引起的压力差大小有关,与天体质量并不完全成正比关系。天体产生热量的多少,不像它们质量体积相差的那大。   

    天体两极吸入口孔径大致在相同时期固化,相对而言,无论天体质量大小,其吸入口孔径差别不大,早期每个天体产生的热量大致都是一样的。有的天体从两极发出的辐射,不影响呼吸运动吸入物质,就象炼钢炉门口可以感受到强烈的热辐射,但空气却是向炉内吹去。

    天体中心旋涡的作用是强大和持久的。在地球上也是如此。地球的北极因为完全被水覆盖,失去吸入气体的能力。南极尽管有大陆和冰层阻挡,但仍能从冰缝、南极干谷和冰洞以及陆地缝隙中吸入气体。南极吸入的气体由于失去了从北极吸入气体的顶托作用,产生向北的推动作用,地壳板块基本向北漂移,火山、地震也多分布在北半球,地球南半球和北半球的气候也有所不同。

    天体两极旋涡在天体形成和演化中的作用表现在:早期吸入各种固体元素增加天体内核、放热层、外壳的质量。后期吸入氢气为核聚变反应提供原料。促使岩浆、气体在天体内部循环,为天体铁内核运送补充铁元素。

    自转天体两极旋涡作用:自转天体存在从两极吸入气体,赤道呼出气体的呼吸运动。呼吸运动对同一密度物质聚集效应有干扰作用。

    呼吸运动使天体产生赤道呼出力。赤道呼出的物质对在赤道面上运行的天体产生顶托作用。赤道呼出的物质最终会转向流向天体两极,因此,从赤道平面来看,赤道呼出力会突然消失。

    呼吸运动形成的物质循环,不仅存在于单个天体中,也存在于整个星系中。

    呼吸运动使天体和星系固体物的形状趋于圆盘状。整个呼吸系统呈圆球状。呼吸运动产生的赤道呼出力,是天体卫星稳定运行的必要条件。赤道呼出力的方向与引力方向相反,两者的动态平衡,使卫星稳定地围绕喷发母体公转,既无法远离也不会掉下来。就象用吸管向空中吹乒乓球一样。

    呼吸运动对天体运动的影响是强大而深远的。地球呼吸运动的球形边界在月亮附近。太阳呼吸运动的边界是太阳风终止的地方,在海王星轨道以外。银河系呼吸运动的边界是半径为5万光年的银晕以外。


宇宙本能(原名宇宙大喷发)

 

    天体喷发图。天体从两极喷出高温气体物质。图中显示,天体喷发后期,喷发力量减缓,受自转旋涡内吸作用,形成沙漏状星云。喷发最终将停止,重新从两极吸入氢元素,内部重新发生氢热核反应,能量积累到一定阶段后,将重新喷发。哈勃太空望远镜图片

第六节  万有引力定律

    万有引力是指任意两个有质量的物体存在着通过连心线方向上的相互吸引力。引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,万有引力与物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。

    天体物理学也把万有引力表述为,具有质量的物体之间加速靠近的趋势。同理可证,当一个外力推开两个有质量的物体时,只要外力是持续的,即使不增大,两个物体也呈加速离开的趋势。

    万有引力据说是牛顿在苹果树下休息时,被掉下来的苹果砸到头上,触发灵感发现的。

    在地球上引力的吸引作用赋予物体重量并使它们向地面下落。万有引力也是太阳和地球等天体之所以存在公转和自转的原因;没有万有引力天体将无法相互吸引形成天体系统。万有引力同时也使地球围绕太阳运转,月球按照自身的轨道围绕地球运转。

    万有引力是物质之间相互作用四种力中最小的力,其它三种力是电磁力、强核力、弱核力。

    万有引力作用中容易被忽视的三个问题。

    一、万有引力是以物质内部结构力为基础的。物质对其他物质的引力不能超过物质自身的结构力。

    二、在一团物质内部,每个位置的物质受到的引力其实是合力,由于相反方向引力的抵消作用,不同位置的物质受到的引力合力是不一样的。

    三,自转天体引力吸引物质是有边界的。天体大气边缘最轻的氢原子离心力一旦超过天体引力时就形成天体引力边界。从理论上讲,引力作用距离是无限远的,但天体的自转使周围物质产生离心力,当最轻的元素氢原子的离心力超过天体引力时就形成天体的引力边界。

第七节  玻色—爱因斯坦凝聚

    在无限接近绝对零度时,物质会出现玻色-爱因斯坦凝聚。玻色-爱因斯坦凝聚是指原子在冷却到绝对零度附近时所呈现一种气态的、超流性的物态。

    绝对零度是热力学的最低温度,为仅存于理论的下限值。写成 0K,等于摄氏温标零下273.15度(?273.15℃)。

    爱因斯坦曾于1925年预言,如果将某些原子气体冷却到足够低的温度,那么所有原子会突然凝聚,混乱的物质将会在顷刻之间转换成高度有序的物质状态。物质的这一状态后来被称为玻色-爱因斯坦凝聚。

    最早的的玻色-爱因斯坦凝聚是康奈尔和威曼及其助手在天体物理实验室联合研究所于1995年6月5日制造成功的。四个月后,麻省理工学院的沃尔夫冈·克特勒独立地获得了玻色-爱因斯坦凝聚。2001年康奈尔、威曼和克特勒为他们的研究结果共享诺贝尔物理学奖。

    玻色-爱因斯坦凝聚非常不稳定。极其微小的相互作用足以使它分解为单一原子的状态。

    玻色-爱因斯坦凝聚还有俘获并重新释放光子的特性。光子会在玻色-爱因斯坦凝聚中停滞,然后再开始运行。

    玻色-爱因斯坦凝聚在天体形成和演化过程中具有终结者的作用。主要由铁元素和轻元素组成的天体残骸,由于铁元素和轻元素的吸能反应,使天体残骸温度无限接近绝对零度,出现玻色-爱因斯坦凝聚。在自转离心力作用下,天体残骸重新分解为单原子并散开,成为形成新天体的原料。就像微生物把动植物残骸分解还原成有机物,重新回到自然界被其它生长中的动植物重新吸收一样。

第二章  天体形成的一般过程

    天体的形成可以分为低温上升形成和高温冷却形成两种形式。两种形式的形成有共同的原理,也有各自不同的特点。本章主要论述天体低温上升形成的一般过程。

    温度变化是天体形成的主线。不同温度下,物质形态有不同的变化,从而有规律地形成固定的天体结构。

    氦元素的溶点和沸点,氢元素的溶点和沸点,氢元素发生热核聚变反应的温度是五个重要的温度节点。

恒星只是天体演化运行过程中的一个阶段,并且不是每个天体演化运行的必经阶段。超大质量天体和行星只在对外喷发时短暂对外发热发光。恒星的早期和晚期也不对外发热发光。

    即使往天空中最黑暗的地方望去,那里也肯定有物质,只是密度比地球上小了无数倍。事实上,那里的原子数量比地球上的真空环境里的原子数量还要少。

    地球上目前人工技术所能达到的最真空的环境,每立方厘米空间中仍然有几百万个原子。

    我们在宇宙空间中选定一个没有任何天体,但原子数量稍多的,温度接近绝对零度的区域,作为天体的起源区域。为什么要选择原子数量密度稍多的区域呢?理由很简单,因为不做这样的选择,就意味着天体可以诞生在任何空间。这显然是不符合事实的。事实上,天文观测也证实宇宙空间中确实存在原子数量稍多,甚至很多的区域。

    这个区域内存在着气体和微尘。气体主要由分散的氢原子和氦原子构成,这些原子有时也以分子存在,即双氢原子和双氦原子,密度约为每立方厘米几百万个。但总的来说,物质分布仍然还是很稀薄的。

    比氢原子和氦原子还要稀少的是微尘。理论推算氢原子数与微尘数之比是三兆亿比一。微尘实际上就是比氢原子、氦原子质量大的其它原子。微尘在天体的形成和演化中将起很重要的作用,甚至是决定性的作用。

    并非所有的星际物质都能形成天体。只有六大类元素全部具备并且达到一定比例,星云才能最终演化形成天体。

    星际物质中六大类元素的不同比例最终演化形成不同类形的天体。

    天体形成大致可以分为以下几个阶段:

第一节  氦元素阶段

    这个阶段主要是由氦元素作用形成天体初级内核。

    氦是宇宙中含量仅次于氢的元素,约占宇宙总质量的24%。氦的熔点是摄氏-272.2度,仅比绝对零度高0.95度,沸点为摄氏-268.93度。当温度低于摄氏-270.97度时,氦性质突变,粘度极小,成为一种超流质,能沿容器壁向上流动。热传导性为铜的800倍,成为导热性能极佳的热导体。

    在氦元素的最初阶段,是氦元素形成星云。

    无限接近绝对零度的宇宙空间,从玻色—爱因斯坦凝聚中扩散出来的原子,在宇宙微波背景辐射温度(约摄氏-270度)的孵化下,逐渐升温。原子核外面的电子开始绕原子核运动,铁原子产生磁性,其它原子带上电荷。


宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    哈勃太空望远镜拍摄的柱状星云

    当温度升到摄氏-272.2时,氦原子开始热溶液化,热溶后的氦原子附在微尘上,并围绕微尘旋转。这个过程几乎同时发生在整个氦原子数量稍高的区域,在一个很大的宇宙空间区域内挂满了氦水滴。这就是天文望远镜看到的薄雾般星云。

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)




    星云图。哈勃太空望远镜拍摄的柱状星云。与氦元素升温形成的星云不同,图中显示的是由天体喷发出来的高温物质冷却形成。带有同种电荷,有相斥作用,一般不会直接形成新的天体,将冷却后消散。

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    星云相撞放电图。图中显示带不同电荷的星云相撞时发生的巨型闪电。相吸作用使星云呈现明显的向内收缩。哈勃太空望远镜图片

由于在同样环境下形成的氦星云往往带有同种电荷,同种电荷具有相斥作用。这时候的氦星云,就像冬天里的大雾,尽管很浓厚,但很难凝聚成水滴,形成降雨。这时的氦星云无法直接凝聚形成天体。

这些细小的带同种电荷的氦小水滴凝聚成更大的水滴,直至形成天体是需要条件的。这个条件就是一团带正电荷的氦星云撞上一团带负电荷的氦星云。当两团带不同电荷的氦星云相撞时,由于电荷和磁铁异性相吸的作用,迅速凝聚成团,就像夏天的雷阵雨一样,出现很大的水滴。夏天雷阵雨形成大水滴的过程,因地球引力,大水滴降到地面上而中断。氦大水滴的形成过程,因周围没有大的引力影响而持续下去,最后形成很大的氦水球。

实际上,星云形成固体天体与地球降雨过程很类似。冬天里的大雾因小水滴带同种电荷,互相排斥,无法形成雨滴。毛毛雨水滴是中性的,既不相斥也不相吸,无法形成大水滴。只有夏天的雷阵雨,因两团带不同电荷的云相撞,因不同电荷的相吸作用形成大水滴。

地球上两团带不同电荷的云团相遇时,发生剧烈的闪电现象。从拍摄到的闪电图看,与宇宙中带不同电荷的星云相撞情形十分相似。

 

     

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    星云相撞放电图。图中显示巨大的带不同电荷星云相撞时,发生大范围的剧烈放电。哈勃太空望远镜图片

    两团带不同电荷的氦星云相撞后,正电荷和负电荷通过放电凝聚后变成中性,能够被万有引力所吸引。

氦水球内部的铁元素不断被中心磁铁吸附,磁化,再吸附,再磁化。具体过程可以这样描述。一个铁原子本身是有磁矩的,两个铁原子吸附在一起后,因磁矩抵消,对外不显磁性。在优良导体氦水滴的旋转磁化下,铁原子磁矩重新排列,变为方向一致,对外又显磁性,吸附其它铁元素。

    铁元素的磁化贯穿整个天体运行演化过程中。单个天体,行星系,恒星系,超大质量星系最终都将磁化形成统一的磁场。

    因磁性吸引而凝聚的铁原子,最先凝聚成以铁元素为核心的较大物质团。磁化后的铁原子团具有斥力和引力。自转中的磁化铁原子团与其他含有磁化后铁原子团的氦水滴相遇时,有时相斥,有时相吸。相吸时会溶化在一起,增加质量。相斥时会得到推力,增加相对运动速度。

    在最初形成氦水球的时候,主要是电磁力起作用。电磁力远大于引力。电磁力把铁元素聚集在一起,形成引力,引力聚集周围氦水球,氦水球变得很大时,才对周围中性的氦水滴产生引力作用。电磁力是天体形成的种子,引力让天体长成参天大树。

    电磁力具有相吸和相斥两种作用,就天体长期演化而言,所有的天体最终都将互相远离,因为相互靠近的天体都已经结合在一起了。

    两个以磁性铁原子为中心溶在一起的氦液滴,磁力吸引周围其他以磁性铁原子为中心的氦水滴靠近。当其他氦水滴碰撞加入时,由于带有惯性力,不可能平衡加入,碰撞加入的氦水滴运动加速度转化成氦水球的旋转加速度,天体产生了旋转。随着加入的氦水滴越来越多,旋转越来越快,天体的体积也越来越大。天体内各元素的排列顺序在同一元素聚集效应下,由内向外,由轻到重排列。由于磁力远大于引力和离心力,铁元素聚集在中心。

    天体形成的动力是天体的自转。天体的自转必然在天体的两极位置形成压力差,产生类似飓风眼的两极旋涡。

    天体形成过程是自内向外的,而非现在一般认为的自外而内形成的。

    具体过程是,早期天体的中心旋涡不断从两极把氢气、氦气和其它重元素吸入天体内部中心,在两极压力下,中心气体向赤道方向渗出。吸入气体挟带的铁元素被磁性吸附到磁铁内核上,其它重元素在向赤道渗出的过程中,停留在相应的元素分布环带上,氢气和氦气渗出,完成循环。

    氦液的极度光滑和优良的热传导性,天体各部分的温度一致,天体结构极为均匀,旋转消耗很少能量,每一个氦液滴携带的加入动量几乎全部成为旋转动量,为天体的加速形成,创造了极为有利的条件。

    就像没有机油润滑,机器不能运行一样,没有氦液的光滑和热传导,天体的演化也是不可能的。

    氦水球内的放射性元素核衰变放出热量,巨大的氦水球均匀升温。当温度达到摄氏-268.93度时,氦液开始沸腾、气化蒸发。而溶于氦液中的各种元素分层结晶固化,形成天体初极固体内核。天体固体内核就像人的心脏一样,是天体演化不可缺少的,固体内核的形成是天体形成关健的一步。

    这时候的天体固体内核,由于在形成过程中受到很小的重力影响,离心力对元素的排列起主导作用。早期天体固体内核的结构由内向外是:铁,轻元素,重元素,放射性元素,外面包围着氦大气层。除铁元素因磁力,结构比较紧密外,其它物质分布带都是松散的沉积。

    放射性元素和重元素位于最外层对天体的下一步演化具有重要的意义。这时天体演化进入后氦元素阶段。

    后氦元素阶段是指天体表层温度高于摄氏-268.93度,低于摄氏-259.14度。即氦元素气化后,氢元素液化前。由于放射性元素位于表面,这时天体是表面升温,而非内部升温。大气层只有氦气,氢元素以固体形式成为固体球的组成部分。

    天体初极固体内核这时存在四种运动:自转运动;呼吸运动;公转运动;相对运动。

    自转运动是天体的自转,把各元素按原子质量大小分布到各聚集带上。

    呼吸运动从两极气眼旋涡吸入气体和微尘,从赤道呼出气体,微尘停留在天体内部,增加固体内核质量。

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)


    哈勃太空望远镜图片。图中显示,赤道呼出的气体和物质又被从两极吸入天体内部。

    公转运动是天体初极固体内核在喷射力和引力共同作用下,围绕喷发母体的运动。

    相对运动是指天体初极固体在公转轨道上,相对于周围其他物质的变速运动。天体初极固体形成后并非原地不动,而是四处追逐吸收物质。天体初极固体内核在磁极的斥力作用下获得相对运动速度。在磁力和引力的共同作用下,质量大的初极固体内核运动速度大于其它物质团的运动速度。这种速度差距使得天体初极固体内核象在追逐食物一样,追逐吸收其它物质团,从而加快天体初极固体内核的成长。

    经过长时间的追逐和碰撞,由于磁力异性相吸,同性相斥的特性,相吸的物质团融化结合在一起,相斥的物质团被强力推开。在一个很大空间里,只剩一个天体初极固体内核,其它天体初极固体内核被排斥加速离去。天体初极固体内核的相对运动是“之”字形的曲线变加速运动,不是直线匀加速运动。星系的相撞证明了这一点。

    天体初级固体内核表层的放射性元素继续发生核衰变,天体初级固体内核表层继续升温,天体演化进入氢元素阶段。

第二节  氢元素阶段

    氢是宇宙中含量最多的元素,约占宇宙总质量的75%。氢的熔点是摄氏-259.14度,沸点为摄氏-252.87度。氢元素在摄氏1000万度高温时,发生核聚变反应,生成氦,放出大量热量。

    氦元素气化蒸发后形成的天体初极固体内核,表层放射性元素核衰变继续产生热量,天体初级固体内核表层继续升温。

    温度升高到摄氏-259.14度,靠近天体初级固体内核表层的氢元素开始液化。受天体初级内核引力作用,天体表面下起氢元素毛毛雨。氢气变成氢水滴,体积大大缩小。外围氢气挟带其它元素不断向天体初级固体内核涌来。这种类似毛毛细雨的过程可能要持续数千万年甚至数亿年时间,天体初级固体内核表层变成一个氢的海洋。天体质量大大增加,引力增加,旋转加快。

    在氢元素的海洋里,受重力影响,各种元素开始沉积。其中最重的放射性元素最先开始沉积,与原天体初级固体内核表层的放射性元素叠加。然后是重元素沉积,最后是轻元素沉积。元素排列的顺序与氦元素阶段刚好相反。

    当温度升高到摄氏-252.87度,氢元素气化蒸发。天体吸收来的各种元素沉积形成更大的天体固体球。放射性元素和重元素位于天体固体球中间层,外层有轻元素沉积形成的外壳,中心是原来的初极固体内核。天体初极固体内核变成天体固体球,标志着天体最终形成。

    放射性元素核衰变发生在天体固体球中间层。天体固体球与天体初极固体内核表层升温相反,是内部升温。

    经过氦、氢两次形成过程,天体固体球结构由内向外是:内核,中间层,外壳,外围有大气。这是大质量天体的基本结构。外壳包括海洋,不同温度区间,天体海洋和大气成分是不一样的。

    内核就是氦元素阶段形成的整个初级内核,主要由轻元素和铁组成。受中子撞击发生核裂变时吸收热量,温度不会升高,一直呈固体状态。铁内核的理论极限最高温度是摄氏700度,超过这个温度,铁元素将失去磁性,不能吸附铁元素进行补充。铁内核一旦受热溶化,意味着天体死亡。

    中间层由重元素和放射性元素组成。放射性元素发生核衰变,重元素和放射性元素受中子撞击发生核裂变时产生热量,温度不断升高,达到摄氏1000万度时,激活氢热核反应。中间层是天体产生热量的地方,也是天体内部温度最高的区域。

    外壳主要由轻元素组成。受中子撞击发生核裂变时吸收热量,呈固体状态,和外围氢氦大气层一起起保温作用,促使天体内部温度升高。

    天体固体球形成后,有四种运动:自转运动;呼吸运动;公转运动;相对运动。

    天体固体球的自转运动,在磁力、重力和离心力共同作用下,把各元素按原子质量大小分布到各聚集带上。但排列顺序与氦元素阶段相反,中心是铁元素,中间层是放射性元素和重元素,外层是轻元素。

    呼吸运动从两极气眼旋涡吸入气体和微尘,从赤道呼出气体。对元素聚集起干扰作用。

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    哈勃太空望远镜图片。图中显示,赤道呼出的气体和物质又被从两极吸入天体内部。

    天体固体球公转运动是天体固体球在喷射力和引力共同作用下,围绕喷发母体的运动。天体固体球的实际公转情况是各种运动共同作用的结果。

    相对运动是指天体固体球在公转轨道上,相对周围物质的变速运动。主要由磁力的同性同斥产生。

第三节  升温阶段

    天体的升温包括热量的产生和保持两个方面。

    天体热量的产生主要在中间层。

    核裂变具有由慢中子引发的特性,速度很快的中子要经过减速后,才能引发核裂变。宇宙射线中的高能粒子速度很快,只有经过天体外壳物质减速后,才能被中间层的放射性元素和重元素俘获,发生核裂变反应。聚集在中间层的放射性元素发生衰变,产生热量,宇宙射线撞击放射性元素和重元素也发生核裂变,产生热量。宇宙射线撞击主要起引信作用。

    放射性元素和重元素核裂变放出更多的中子,向四面八方射出。射向不同方向的中子,引发不同的核裂变。

横向射出的中子引起中间层其他放射性元素和重元素的核裂变,在放射性元素和重元素超过临界体积时,引发链式放能核裂变反应,即原子弹爆炸。

    向内射出的中子使铁及轻元素发生吸能核裂变反应,保护内核不被溶化。最初的天体内核有铁和多种轻元素,但只有铁、镍具有磁性,能够得到吸附补充。其他元素都被核裂变消耗掉。最后,天体内核只剩下铁、镍等具有磁性的元素。

    向外射出的中子,引起外壳轻元素的吸能核裂变反应,保护外壳不被溶化,起保温作用。

    天体外壳起到主要的保温作用。天体表层的液体海洋和外围的大气层也起一定保温作用。深遂的海洋和浓厚的大气层产生巨大的压力。天体内部升温产生的压力,只要不超过海洋和大气层的压力,天体外壳就不可能被冲破。天体的保温层包括外壳、海洋和大气层。天体内部升温是外壳、海洋和大气层共同保温作用的结果。

    有一种观点认为,天体内部升温是由于天体质量增大,内部压力越来越大引起的。这种说法,既缺乏理论依据,也与天文实际观测结果不符。起码在太阳系内是错误的。

    太阳系内天体中,木星的总质量是地球的317.94倍,密度只有每立方厘米1.33克,而地球的密度高达每立方厘米5.52克,是木星的4倍。地球总质量小而密度大。可见,天体的总质量与天体的密度并无直接关系。

    地球内部的最高温度大约为6000度,为了比较和方便理解,我们把内部温度升到6000度时的太阳与地球做一个比较。

    地球内部温度为6000度,地球内部受热溶化的气体和岩浆层半径厚度约2800公里,外壳厚度约60公里。同理,当太阳内部温度为6000度时,其内部气体和岩浆半径厚度也应为约2800公里。太阳半径约为70000公里,除去2800公里的气体岩浆层,太阳此时外壳厚度超过60000公里。这样厚度的外壳和浓厚的大气层,在加上可能存在的表层海洋,足以让太阳外壳在内部温度比地球高得多的情况下,不会被冲破。天体内部能达到的最高温度由外壳厚度、表层海洋和大气压力决定。今天太阳已失去外壳,说明太阳内部在太阳有外壳时的温度要比现在高得多。

    天体内部温度升高的过程,是高温气体层和岩浆层变厚的过程,同时也是天体外壳溶化变薄的过程。

    当天体中间层温度升高到1000万度时,天体进入氢热核反应阶段。

第四节  核聚变反应和对外喷发阶段

    超新星爆炸是宇宙中的大事件之一。世界各国历史上,都有超新星爆炸的记载。

    科学家推算公元前18000年前发生的一次超新星爆炸,其亮度可能达到八月十五中秋节月亮的亮度。在1604年,天空中出现的明亮天体,连续几个星期的白天都能看见。1987年,在麦哲伦星云发生的超新星爆炸,是人类最近400年看到的最惊人的天体现象之一。

    有的超新星爆炸,其亮度是太阳的1亿倍,几个小时之后它的亮度等于整个银河系亮度之和。

宇宙本能(原名宇宙大喷发)


    超新星爆炸图。其实就是天体喷发,称为爆炸并不准确,喷发结束后,天体将继续正常运行。就象人类的分娩,虽然有阵痛,却是一个正常的自然过程。哈勃太空望远镜图片

    超新星爆炸至少确定两个事实:一,某些天体里面贮存了巨大的能量。这种能量只可能是长期积累的结果,不可能瞬间产生。二,天体有某种机制能约束如此大的力量。

    超新星的巨大能量是怎样积累起来的?约束如此大的力量的机制是什么?

    天体中间层的核衰变和不时的原子弹爆炸,产生大量的热量。厚厚的外壳在外层压力的支持下,阻挡了热量的向外散发。热量聚集在中间层,中间层达到很高的温度。

    天体中间层温度升高到1000万度时,氢元素发生核聚变生成氦,产生更多的热量。天体中间层温度继续升高。

    氢热核反应的规模是受限制的。天体两极气眼旋涡吸入氢元素的数量和氢元素转化为同位数的反应周期是两个主要限制。

    现在流行的理论认为,氢元素热核聚变的规模受氢元素反应周期的限制。氢元素反应周期是指氢元素需要数十亿年才能转化为同位数进行热核反应。这个反应周期如果仅是根据所谓的电脑太阳模型得出来的,则可能是错误的。天体两极气眼旋涡吸入氢气的数量同样会对天体氢热核反应的规模进行限制。

    天体内核和外壳进行的吸热核裂变反应也吸收了相当部分的热量,从而使天体内部的升温是平缓的。这种平缓存在于天体整个运行过程中。

    天体内部温度升高到1亿度时,氦元素开始聚变成碳元素。如果这时天体外壳仍没有被冲破溶化,天体演化将会发生一些特殊变化。碳是轻元素,是天体外壳的组成元素。碳元素的生成,意味着常温下气体物质氦转化为固体物质碳,天体外壳固体物质得到补充,天体固体外壳质量增加,天体外壳变薄速度减慢,甚至停止。天体内部气体岩浆层的变厚不再意味着外壳的变薄。

    天体中间层温度升高到6亿度时,碳聚变成氖、氧。

    天体中间层温度升高到12亿度时,氖聚变成氧。

    天体中间层温度升高到15亿度时,氧聚变成硅。

    天体中间层温度升高到27亿至35亿度时,硅经过复杂的过程聚变成铁。

    碳、氧、硅、铁都是天体外壳的组成部分,这些元素都能使天体外壳变厚。这些元素也都是轻元素,在中子撞击下发生吸能核裂变,吸收热量,保护外壳不被溶化。

    从天体内部核反应过程可以看出,天体外壳在天体内部升温过程中,随时可能喷发溶化掉,但也有可能永远不被溶化。

    观测天文学家已经观察到有些尚未发光的天体,已经从两极释放强烈气体流。也有的天体尚未发光,但释放强烈高度集中的射线。这都表明,天体在对外发热发光前已发生氢热核反应,热量被固体外壳在外层压力支持下约束在天体内部。


 

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    天体喷发图。图中天体从赤道180度方向双向喷发。气体顶端没有从两极喷发特有的旋涡。天体的喷发多数发生在赤道方向,由于自转作用,赤道喷发的物质很快环绕天体,天体本体经常无法看到。地球上只能看到一团气体状物质。哈勃太空望远镜图片

    外壳较薄的天体,经过一次或者多次的向外喷发,外壳被溶化,对外发光发热,形成可被观测到的天体。外壳较厚的天体,继续升温。

    天体对外喷发的形式是多种多样的。

    按喷发部位,可分为赤道喷发和两极喷发。

    按喷发次数,可分为一次喷发和多次喷发。

    按喷发方向,可分为单向喷发和双向喷发。

    按喷发物是否形成卫星,可分为有效喷发和无效喷发。

    按天体自身性质,可分为喷发天体和不喷发天体。

    按时间窗口,可分为喷发期天体和间歇期天体。

    按有无固体外壳,可分为有外壳天体和无外壳天体。

    按天体内部温度是否超过1000万度,可分为高温天体,临界天体,低温天体。

    按喷发过程,可分为积蓄期天体,喷发期天体,间歇期天体,衰竭期天体。

    天体喷发有两个特点:一是喷发越来越强烈,最强喷发后进入衰竭期。二是赤道喷发占大多数。

    天体喷发是持续猛烈的,天体一面对外猛烈喷发,一面内部继续进行热核反应,喷发能持续很长一段时间。

天体一面喷发,一面通过呼吸作用吸入氢元素,可以喷出超过自身质量数倍,数十倍甚至数十亿倍的物质。

    不同速度的喷发,形成的地形地貌是不一样的,与地球现在的火山喷发相比,天体喷发就象是用枪射击,地球火山喷发就象是挤牙膏,形成的地形地貌也是不同的,天体喷发一般形成深坑,火山喷发形成高山。喷发后形成的喷发口由于岩浆的热胀冷缩作用,会产生回吸现象,形成深坑。

    地球上能看到的天体喷发现象是很有限的。由于视界原因,有一半的喷发,地球上不可能看到,即使是面向地球的喷发,地球上观测到的也只是烟雾和灰尘构成的行星状星云,很难看到喷发过程本身,只有少量的两极喷发能被明显观测到。

    天体喷发会引起连锁反应,一个天体的喷发会引起另一个天体的喷发。天体喷发会引起周围其它天体表面温度升高,比如,另一天体表面温度从摄氏零下253度上升到摄氏零下252度,看似微不足道的1度,但给天体表层外壳带来的影响却是毁灭性的,天体含量最多的氢元素气化,天体提前喷发。

    不管喷发形式如何多种多样,在天体自转作用下,喷出物质最后都形成圆盘状分布。天体喷发后形成的物质分布有五个主要物理特征:

    一、所有天体喷发后的初始结构螺旋形带状结构。这是由喷发物初速度递减和喷发体自转形成的。随着公转圈数的增加,螺旋形带状结构逐渐演化成圆形结构。这指的是星系的整体结构,单个天体仍然以圆形或者椭圆形轨道围绕中心旋转,而不是沿螺旋方向向中心靠近。

    二、整个螺旋形带状结构最初都呈刚体公转。离喷发母体越远的天体,公转速度越快。这是因为天体公转速度是由喷发初速度转换过来的,初速度越高的喷发物,喷射距离越远,公转速度越快。刚体公转现象主要发生在星系的形成早期,也是判断星系年龄的重要依据。

    三、公转轨道动量逐渐转换为自转轨道动量。天体在公转中受到的阻力不断转换为自转轨道动量。天体公转速度会越来越慢,自转速度会越来越快,整个星系的形状也逐渐由螺旋形带状结构逐渐演化成圆形结构。影响公转轨道动量转换为自转轨道动量两个主要因素是公转圈数和天体不规则形状。不同天体应形状不一,在公转中所受到的阻力不一,在演化过程中,自转和公转中呈现出不规则性。天体喷发形成卫星,使天体整体形状变得极不规则,公转阻力变大,动量转化速度加快。

    四、天体之间相互远离的膨胀现象。这是因为由喷发物形成的各个天体,具有不同的喷发初速度。天体因喷发而作同向运动,但前面的天体更快,后面的天体更慢,在中间天体看来,所有的天体都在远离,离得越远离开就越快。由于螺旋形带状结构同时进行圆周扩张运动,这种天体之间相互远离现象看起来就像发生在周围所有方向。这是喷发必然发生的物理现象,往往被误认为宇宙空间在膨胀。喷发和爆炸是两种不同的运动方式。喷发物作同向运动,只是因为速度不同,看起来像膨胀。爆炸后碎片是均匀向四周扩散,如果在其中一块碎片上观察,由于碎片本身的运动,观察到的扩散应该是不均匀的。简而言之,我们现在观察到的天体之间相互远离现象是喷发的结果,不是爆炸的结果。

    五、喷发物形成的天体在喷射力、万有引力、赤道呼出力、公转阻力的共同作用下,稳定地围绕喷发母体地公转。天体公转不仅仅只是万有引力起作用。

    天体外壳是否会被溶化以及溶化的时间和溶化方式的不同,形成了我们看到的形形色色的不同天体。天体外壳从固体到溶化的过程,合理解释了天体物理学中的种种谜团。黑洞、活跃星系、类星体、黑矮星等看起来很神秘的天体,其实都是不同质量的天体由于外壳的变化在不同阶段的表现。

第五节  天体的消亡

    万物皆有生死,天体也不例外。天体的死亡也可分为正常死亡和非正常死亡。

    天体正常死亡包括内核消亡和呼吸消亡。

    天体内核消亡是指内核消失,天体失去稳定的重心,无法稳定运行,自转时内部气体和岩浆荡来荡去,天体剧烈摇晃,导致气体岩浆层向外扩散。内核消失主要发生在质量较小的天体。这种天体外壳较薄,大气压力较低,内部温度低于1亿度,无法生成碳、硅、铁等元素,外壳和内核的元素得不到补充,内核的铁元素核裂变消耗完毕。

    红巨星就是这种情况。

宇宙本能(原名宇宙大喷发)

 

    红巨星图。图中天体失去铁内核,无法稳定运行,自转变成剧烈的摇晃,气体物质四处散开。图中上方一条弧形分布带显示了天体的摇晃。哈勃太空望远镜图片

    红巨星是质量较小的天体长期运行过程中,铁内核不断受到中子撞击发生吸热核裂变,保护铁内核呈固体状,铁元素不断被消耗。这种天体运行过程中,内部温度较低,不发生形成铁的核聚变反应。当内核铁元素消耗完毕后,天体失去稳定的重心,气体和岩浆层向外扩散,温度降低,形成红巨星。如果铁元素消耗完毕,碳元素仍有剩余,在降温过程中,碳元素冷却固化,形成碳内核,成为钻石星。

    呼吸消亡是指天体大气层中的氢元素全部被吸入发生核聚变或者氢元素的浓度不足于发生氢热核反应。天体气眼只能吸入氦气,而内部温度又低于1亿度,不足于发生氦核聚变。天体内部只发生吸能核裂变,天体快速降温。

    脉冲星就属于这种情况。

    脉冲星的内核和外壳都还存在,只是中间气体层充满的是氦气。原来被溶化的外壳,冷却后重新形成固体外壳。与天体升温时外壳越来越薄相反,降温时天体的外壳越来越厚。随着温度降低,气体和液体凝结成固体,天体体积收缩,根据角动量守恒原理,自转圈数越来越多。天体残骸内部温度低于摄氏-270.97度时,外壳和内核之间的氦液体,性质突变,粘度极小,成为一种超流质,就象一种性能极好的润滑油,外壳越来越多的自转圈数无法传递给内核,天体外壳与内核旋转速度差越来越大,外壳高速切割铁内核发出的磁力线,成为一台巨型发电机,对外发出极强的有规律的脉冲。

    天体的非正常死亡主要是指天体的爆炸消失。有的天体在生成自己卫星时难产,常规的对外喷发变成巨大的爆炸,把除铁内核外的大部分物质抛散出去,天体只剩铁内核。观测天文学家现在看到的黑洞,有一些就是这种情况。火星也发生过这种难产情况。

第三章 星系与银河系

第一节  星系概述

    在对宇宙空间的观测中,观测天文学家发现,天体总是一团一团的聚集在一起,形成星系。星系之间有明显的分界,分界空间区域的物质极为稀薄。据估算,分界区域的空间每立方米只有一个原子,物质密度大大小于星系内部。

    宇宙中星系数量巨大,在地球上把望远镜对准一个肉眼看来最不可能有天体的缝隙看出去,最后的结果是发现那里有一万个星系。每个星系中的恒星数量也非常巨大,每个星系大约有一千亿颗恒星,比有史以来人类的总人口还多。宇宙中现已观测到的全部恒星,加起来比地球上全部海滩和沙漠里的沙子总数还要多,约有20万亿亿。加上因不对外发光发热,难于被观察到的其它天体,宇宙中天体的数量更是惊人。

    星系有各种各样的形状。主要有圆形星系、椭圆形星系,螺旋形星系、螺旋形棒状星系和不规则星系,其中椭圆形星系数量最多。其实,所有的星系最后都将变为圆形星系,其它种类的星系是星系演化的不同阶段。螺旋形星系是最年轻的星系。

    观测天文学家还发现,常有多个星系汇集在一起形成星系群。星系群中央多为椭圆形星系,外沿多为螺旋形星系。

    除星系和星系群外,观测天文学家还发现了活跃星系和类星体。

    活跃星系的特征是:不发出可见光,只发出射线,拥有的能量巨大,每秒钟放出的能量,相当于太阳一年放出的能量。相当于一颗恒星的空间挤进了上千颗恒星。有的活跃星系有明亮的核心,有的活跃星系形状象长了一对翅膀。

    类星体的特征是:与正常星系相似;巨大的光度和光变;质量高度集中;非热的辐射谱;有延伸很远距离的喷流。

    天文观测还发现,大部分星系所含物质总数是相近的,都包含了约一千亿颗恒星。少量星系可包含多达一万亿颗恒星,也可少到10亿颗恒星。

    为什么会有星系?星系是怎样形成的?为什么星系有不同的形状?活跃星系和类星体是什么回事?

    巨大星系的形成原理与太阳系形成的原理是一样的。甚至与地球形成月亮的原理也是一样的。

    天体经过氦元素阶段,氢元素阶段,升温阶段和核聚变反应阶段后,进入运行演化过程。由于形成环境不同,天体内部结构各层次的比例不同,走上不同的演化道路。

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



 

    圆形星系图。哈勃太空望远镜图片

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    距离地球2000光年的“雪天使”。这是一张天体喷发图,天体先从180方向两极喷发。从图中向下喷出的气体云可以看出,赤道外壳即将全面解体。哈勃太空望远镜图片

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    天体喷发图。图中显示从两极喷发结束后,天体本体没有解体,喷出的气体物质扩散围绕天体本体哈勃太空望远镜图片

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    天体两极喷发图。图中显示,天体从南北两猛烈喷发,由于自转,两端气体物质略带扭曲。可以看出天体本体仍然存在。喷发结束后,喷发口将封闭,内部再次升温,将再次喷发。哈勃太空望远镜图片

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)


    哈勃太空望远镜图片。天体赤道喷发后形成的圆环形物质分布带。喷发口已封闭,还可能再发生多次喷发。

    螺旋形星系是超大质量天体喷发后的最初形状。

    超大质量天体形成时,重元素和放射性元素占比例很低,形成后,外壳很厚。当内部温度超过1亿度,氦元素聚变成碳元素,外壳仍然没有被冲破,碳元素冷却后补充到外壳。天体放热层继续升温,达到数十亿度,反应生成的碳、氧、硅、铁等元素不断补充天体外壳,天体成为一条元素生产线,不断把气体元素氢、氦变成碳、氧、硅、铁等固体元素,外壳不断扩张,包容更大的体积和能量。气体元素质量不断减少,固体元素质量不断增加。天体内核和外壳的吸能核裂变吸收一部分热量,穿透外壳向外射出的射线带走一部分能量。当天体放热层核裂变和核聚变产生的热量与被吸收、包容、散发的热量达到平衡时,外壳仍然没有被冲破。

    这样看起来,天体就要成为永不可破的天体了,因为外壳厚度仍在不断增加,而内部能量产生,因受两极气眼吸入氢元素数量和氢元素反应周期的限制,已达到最大值,不可能再增加了。

    其实不尽然,堡垒是最容易被从内部攻破的。天体外壳越来越厚,质量越来越大,看似坚不可摧,但物极必反,万有引力发挥作用了。当天体外壳受到的重力超过外壳物质自身的结构力时,外壳在赤道某一薄弱处被内部高温高压气体冲破,同时,由于巨大的反作用力,在180度相反方向上内部高温高压气体也冲破外壳,气体向两端喷出。

    引起天体外壳碎裂的原因也有可能是内部开始铁元素核聚变,吸收热量,天体内部降温,降温的冷缩作用导致天体外壳碎裂。

    喷发过程中,外壳整体并不破裂,内部高温高压气体喷射一段时间后,温度降低,内外压力达到平衡,喷射口封闭,就像地球上封闭的火山口一样。天体内部又开始升温,升高到一定程度,产生第二次喷发。

    由于天体的自转作用,喷射出来的物质形成螺旋形物质分布带。新的恒星在其中生成,形成螺旋形星系。螺旋形星系通常看起来比圆形星系和椭圆形星系都要小,更年轻,是因为其中的物质尚未完全形成恒星。

    椭圆形星系和螺旋形星系是同一种星系,只是观察角度不一样。呈草帽状的星系,从两极看是螺旋形星系,从赤道看是椭圆形星系。

    椭圆形星系、螺旋形星系最终将演化成圆形星系。

    星系形状的演化,可以用一个简单的方法来表示。星系的形状一般由外层天体围绕中心母体旋转的圈数来决定。从围绕中心旋转的圈数而言,在已知天体中,月亮绕地球的圈数最多,地球绕太阳的圈数次之,太阳绕银河中心的圈数最少。也就是说,银河系将演化成太阳系的圆形,太阳系的行星将演化成像月亮一样永远以一面朝向太阳。以银河系年龄一百二十五亿年计,每公转一圈二点五亿年,银河系公转了五十圈;太阳系年龄四十五亿年计,太阳系公转了四十五亿圈;地月系也已四十五亿年计,月亮绕地球公转是太阳系公转的365倍。


 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



 

    螺旋星系图。哈勃太空望远镜图片

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



 

    螺旋星系图。哈勃太空望远镜图片

    螺旋形棒状星系是天体先是双向多次喷发,在最后一次双向喷发过程中,外壳全面解体形成的星系。

 

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    螺旋形棒状星系图。哈勃太空望远镜图片

宇宙本能(原名宇宙大喷发)

    螺旋形棒状星系图。哈勃太空望远镜图片

    不规则星系是天体单向喷发形成的物质分布带,最后形成的星系。实际上超大质量的天体还可能有多次小规模单向或多向喷发,就像地球上的火山一样,喷发形式多种多样。

    天体的喷发现象与地球上火山喷发极其类似,只是规模、速度、力量大得多。

    活跃星系是超大质量天体尚未完全解体或者解体初段,新的恒星尚未完全形成时期。可演变出各种形状的星系。

    类星体是超大质量天体外壳解体后剩下的残存外壳和铁内核,类似脉冲星,最后变成黑洞。

    星系存在整体的呼吸运动。星系的形状就是呼吸作用影响的范围。星系外围主要由气体尘埃构成,因此,星系呼吸运动作用的范围比我们看到的要大得多。

第二节  银河系的形成

    银河系是太阳系和地球所在的巨大恒星系统,包括大约一千亿颗恒星和大量星云、星际气体和星际尘埃。银河系的形状包括扁平状的银盘和圆球状的银晕,银晕包围着银盘。银河系的直径大约为十万光年,银盘中心厚度大约12000光年,太阳系距离银河系中心大约27000光年。是一个中心呈棒状结构的螺旋星系。至少有四条旋臂从银河系中心延伸出来,最新研究表明,其中两条旋臂内恒星明显尚未发育完成。

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    银河系全景示意图。图中箭头所指为太阳系位置。作者:Jeff

    越靠近银河中心恒星越密集。观测表明,银河系中心有巨大质量和紧密结构。

    观测还发现,有大约一千万个太阳质量的物质向太阳系方向运动,在银心的另一则有大体相同质量的物质远离银心而去。

    在银河系中心的人马座A处,有一强射电源,发出强烈的同步加速辐射。银河系中心区域不大于木星绕太阳轨道。

    太阳系大约2.25至2.5亿年,绕银心一圈,可称为银河年。以太阳年龄计算,太阳已绕银心20至25次。

    银河系有两大伴星系,大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。这两个伴星系,只有在地球南半球才能看到。

    中国古代文化视银河为天河。李白“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”的诗句被广泛传颂。牛郎织女的故事更是家喻户晓,每年农历七月初七,传说中的牛郎织女在银河鹊桥上相会,被视为中国的情人节。

    在希腊神话里,银河是天后赫拉溅洒在空中的奶汁。传说赫拉的奶汁象唐僧肉一样,吃了会使人长生不老,赫拉的丈夫宙斯想让自己的私生女吸她奶汁而长生不老,被赫拉发现后推开,奶汁洒向空中形成银河。

    银河系形成之初,重元素和放射性元素极少,铁元素和轻元素相对较多。在氦元素阶段,由放射性元素衰变产生的热量很少,内核温度升高很慢,氦元素液体迟迟不能气化,最后形成初级内核时,铁元素和轻元素占的比例很高,内核质量已经很大。

    同样,在氢元素阶段和升温阶段,银河内核温度升高很慢,形成时间很长。银河内核温度升高到1000万度时,银河质量和体积都变得很大,两极的气眼孔径变小,银河外壳变得很厚,外围大气层也很厚。银河形成时,周围恒星相距十分遥远,银河无法从外界得到光和热,表面可能是氢海洋。氢海洋的巨大压力和厚重的大气层成为保护外壳不被冲破的重要屏障。

    氢热核聚变开始后,银河内部由于厚厚的保温外壳和巨大的外层压力,内核快速升温到1亿度。银河内核开始氦聚变成碳的核聚变反应。反应生成的碳在两极气眼吸入的循环气流的推动下,流向外壳,冷却成为固体,外壳物质得到补充,外壳变薄的速度变慢,甚至停止。

    银河内部温度继续升高,当温度升高到几十亿度时,银河内部变成一个元素加工厂,氢元素聚变成外壳所需的碳、氧、硅、镁、铁等轻元素,铁元素又聚变成放射性元素和重元素。同时,外壳又在核聚变反应产生的中子撞击下发生吸能核裂变,吸收靠近外壳的热量,保护外壳不被溶化。这时的银河如被观测到,就是一个活跃星系或者黑洞。

    当银河外壳达到一定厚度,内部温度和压力达到一定程度时,银河赤道外壳某一薄弱部分(外壳最厚部分可能因重力巨大变成最薄弱部分)就会被冲破。

    银河系在形成过程中,外壳至少三次被冲破。

   

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



 

    天体多次喷发图。图中天体周围盘状分布的气体物质明显有多个层次,是多次喷发的结果。离观察者近的物质温度高,是后来喷发的物质,离观察者远的物质温度低,是较早喷发的物质。反映天体喷发越来越猛烈。哈勃太空望远镜图片

    银河外壳第一次被冲破时,是单向冲破。银河就像装了一个巨大的火箭发动机,在宇宙中飞行,喷射出的物质带形成大小麦哲伦星系。天文观测发现大小麦哲伦星系与银河系中心有物质带相连。喷发一段时间后,内部吸热核反应开始占上风,内外压力达到平衡,喷射口封闭,银河内部又开始升温。

    宇宙本能(原名宇宙大喷发)

    天体单向喷发图。哈勃望远镜图片

    当银河内部温度和压力达到一定程度时,银河外壳第二次被冲破,这次是双向冲破,形成银河系两条旋臂。喷发一段时间后,内部吸热核反应开始占上风,喷射口封闭,银河内部又开始升温,

    当银河内部温度和压力又达到一定程度时,银河外壳发生第三次冲破,也是双向冲破,形成银河系另两条旋臂。在第三次喷发过程进行中,银河外壳整体崩溃,形成一个棒状物质分布带。除了三次有明显遗迹的喷发外,银河系还可能发生了多次喷发,甚至有可能从两极喷发。

    银河喷发后形成的物质分布以下物理特征:

    一、初始结构是螺旋形带状结构。这是由喷发物初速度递减和喷发体自转形成的。随着公转圈数的增加,螺旋形带状结构将逐渐演化成圆形结构。这指的是银河系的整体结构,单个天体仍然以圆形或者椭圆形轨道围绕中心旋转,而不是沿螺旋方向向中心靠近。

    二、最初整个螺旋形带状结构最初都呈刚体公转。离银心越远的天体,公转速度越快。

    三、公转轨道动量逐渐转换为自转轨道动量。外围天体在公转中受到的阻力不断转换为自转轨道动量。外围天体公转速度越来越慢,自转速度越来越快。

    四、天体之间相互远离的膨胀现象。

    银河主要由铁构成的内核在失去周围大部分气体和大部分外壳后,成为类星体,并逐渐演化成今天观测到的银河系中心黑洞。

    在银河旋臂和棒状物质分布带中,放射性元素和重元素比例很高,形成上千亿颗类似太阳的恒星。

    今天我们看到的银河系是长期演化的结果。外层恒星的公转轨道动量已有相当部分转换为自转动量,外层恒星公转速度变慢。银河系内部天体相互远离的膨胀现象也不那么明显了。

    从地球上观察银河系以外的天体,会发现一些重要的现象。

    一、空间扭曲,光线拐弯。地球存在自转、绕太阳公转、随太阳系向武仙座方向奔跑(每秒20公里),随太阳系绕银心公转(每秒223公里)等运动,这些运动速度,即使对于光速来讲,也是一个不小的速度。如果假定地球不动,则银河系外的天体运动会加上地球的运动速度,如果再假定银河系外天体也是不动的,就必然得到空间扭曲,光线拐弯的结论。因此在地球上观察银河系外天体,必须有效去除地球自身运动和被观察天体自身运动的影响。同时,银河系外天体的光线在到达地球前,要经过许多密度不同的物质,包括必然存在的冰块及各种晶体和玻色—爱因斯旦凝聚态物质。因此,在地球上准确描述银河系外天体是很困难的。

    二、星系都远离银河系的红移现象。这种现象只能发生在喷发形成的物质分布空间结构中。爆炸一般都是均匀向四周扩散,如果银河系诞生于一次大爆炸,因为银河系自身的运动,观察到的星系远离应该是不均匀的,均匀的远离恰恰证明了星系远离不是爆炸形成的。喷发和爆炸是两种不同的运动方式。喷发物作同向运动,只是因为速度不同,看起来像膨胀。爆炸碎片后一般都是均匀向四周扩散,如果在其中一块碎片上观察,由于碎片本身的运动,观察到的扩散应该是不均匀的。简而言之,我们现在观察到的宇宙膨胀现象是喷发的结果,而不是爆炸的结果。

    三、距银河系三亿光年的地方,有一条长达五亿光年的弧形天体密集区;在距离银河系十亿光年的地方,有一堵长达十五亿光年的星系长城。

    根据所有星系都在远离银河系和星系长城的发现,结合喷发后形成的物质分布物理特征,我们有理由认为,我们现在看到的所谓“宇宙”,只不过是一个巨形天体喷发形成的巨大螺旋天体结构,弧形天体密集区和星系长城是其中两条旋臂。就目前天文观测水平而言,这个巨大螺旋天体结构有多少条旋臂?整体形状如何?喷发中心在哪里?是否存在更高一级的天体系统?我们目前一无所知,更不用说宇宙起源于何时何处了。

 

第三节  活跃星系  类星体  黑洞

    在对宇宙的长期观察中,天文学家还发现了很多与普通恒星不同的天体。至今为此,这些天体的定义是不明确的,特征是混杂的。这些天体归纳起来主要有活跃星系、类星体、黑洞三类。现在一般认为,这三类天体都可能与神秘的黑洞有关。实际上,这三种天体是星系形成过程中的不同阶段而已,并无神奇之处。

    活跃星系的特征是:有很密集的质量,在通常一颗恒星的空间存在数以千计的恒星质量;一部分活跃星系完全不发可见光;活跃星系周围有大量的等离子体向外运动;有的活跃星系形成向翅膀一样的瓣片。有的活跃星系则有很明亮的核心,发出强烈的各种射线。总的来说,活跃星系发出的不可见射线比可见射线多。

    活跃星系是超大质量天体外壳被冲破后,内部气体喷发出来,但新的恒星尚未在其中完全形成时的状态。不发光是因为新的恒星尚未形成。有的活跃星系有明亮的中心,是超大质量天体中心温度还没有降下来。超大质量天体内部温度高达几十亿度,发射高强度的各种射线。活跃星系周围的瓣状,是形成螺旋形星系时两端喷射的各种物质。

    类星体的特征是:是宇宙中能量最高的已知天体,质量比活跃星系还要密集。体积很小。从可见光来看,象普通恒星,亮度与普通恒星相差不大,因此,称为类星体。其发出的光亮度在不断变化,在地球上观察,每周都不同,甚至每一天都不同。辐射功率很大。周围存在背景星系。引力很大。有延伸很远距离的喷流。

    类星体是超大质量天体解体形成螺旋星系后的残骸。主要是超大质量天体残存的铁内核、部分外壳以及氢氦气体。可以看成一个铁内核很大的普通恒星,所以其光度跟普通恒星一样。光度的变化是超大质量天体喷射口旋转时的变化。因为是在形成星系的早期,残骸仍有很高的温度,辐射出很强的射线。周围的背景星系,是超大质量天体喷出的物质正在形成恒星群。引力很大是铁内核发出的磁力,不是万有引力。质量很大是把磁力误认为引力的假象。类星体其实就是大的脉冲星。类星体最终将演化成完全的黑洞。

    黑洞的特征是混杂的。主要是把外壳没有被冲破时的天体和天体演化到最后剩下的铁内核残骸都看成黑洞。两者是有很大区别的。

    现在一般认为黑洞的特征是:完全不发光;有巨大的引力;吸引其它星体下落时形成吸积气盘,其它物质呈盘旋状下落,不是直线下落;能撕裂其它天体;有的黑洞还有强烈的物质流喷出;发出X射线;往外发射质子;黑洞体积大小不一。

    黑洞是天体喷发后残存的铁内核。由类星体演化而来,也可以在超大质量天体外壳解体过程直接形成。主要由铁元素构成。在宇宙射线高能粒子撞击下发生核裂变,吸收热量,温度下降到接近绝对零度,完全不对外发光发热。

    黑洞巨大的引力是磁力,不是万有引力。吸引其它天体时,主要是吸引其它天体的铁内核,其它天体旋转下落时,由于磁极的相吸和排斥作用,形成旋转下落的吸积气盘现象。撕裂其它恒星是由于黑洞只对其它恒星内部的铁内核发出强磁吸引力,其它恒星因受力不均而被撕裂。黑洞强烈的物质流喷出,是天体非面向地球的喷发。

    黑洞铁内核发生吸能核裂变生成的钛等元素,能发生类似原子弹爆炸的吸能链式核裂变,吸收大量的热量,同时产生大量中子。中子衰变后形成质子被观测到。铁内核和导体外壳旋转速度不一致,形成磁力线切割,黑洞就象一个发电机,发出脉冲。

    实际上,任何天体都有铁内核,铁内核冷却到接近绝对零度时,都不发光和发热,所以有大小不一的各种黑洞。而磁铁内核强大的磁力使黑洞看起来质量很大。

    黑洞吸引天体盘旋下落的吸积气盘现象、撕裂其它天体现象和强烈的物质流喷出,是黑洞就是大磁铁球的证据。万有引力不可能产生如此现象。磁力要比万有引力大得多。这也是黑洞超大质量谬误的由来。

    神奇的黑洞一点都不神奇,一个冷冰冰的大磁铁球而已。把外壳未被冲破的天体看成黑洞,纯属误会。

    超大质量天体没有喷发前,符合黑洞的所有特征。但要注意两点,一是超大质量天体最终将对外喷发;二是超大质量天体的物质密度,除了可压缩的气体外,固体物质密度与地球无异。

    黑洞的结局也是消无声息的。黑洞几乎全部由铁、氦、轻元素构成,这些元素发生核裂变时吸收热量。在宇宙射线高能粒子撞击下发生吸能核裂变和自身吸能核裂变作用下,不断降温,温度无限接近绝对零度,形成玻色—爱因斯坦凝聚。在自转离心力的作用下解体,形成单个原子分散到宇宙空间去,成为新恒星的原料。

    实际上,黑洞的概念和定义都是不明确的。由于基本理论的偏差,现在的各种天体概念和定义并非完全准确,把处于不同演化阶段的天体定义为完全不同的天体,就象把老年人、青年人、儿童定义为完全不同的生物种类一样。这是作者在写作本书时遇到的最大困惑之一,希望读者在阅读本书时加以注意。

第四章  恒星与太阳

第一节  恒星概述

    在超大质量天体解体后形成的物质分布带中,新的恒星开始诞生。

    通常讲的恒星是指有较大质量,向外发热发光的天体。太阳是典型的恒星。恒星布满地球四周的天空,白天由于太阳光的照耀,肉眼无法看到其它恒星,但白天天空的恒星和晚上看到的星星是一样多的。

    恒星的基本结构与超大质量天体、行星基本上是一样的。经过氦元素阶段,氢元素阶段,升温阶段和核聚变反应阶段后,进入运行演化过程,由于各结构层的比例不一样,超大质量天体和行星,除了对外喷发期间,短暂对外发热发光外,其余绝大部分时间不对外发热发光。

    恒星生成于超大质量天体喷发后形成的物质分布带中。由于超大质量天体内部温度很高,物质分布带中存在大比例的放射性元素和重元素,轻元素相对较少。早期恒星形成后,中间放热层很厚,外壳和大气层较薄,内部升温很快,外壳溶化变薄的速度也很快,恒星外壳在内部温度未达到氦聚变成碳前,就被冲破。恒星外壳物质无法得到补充。

    恒星外壳被突破是内部高温压力和恒星内部原子弹爆炸共同作用的结果。原子弹爆炸是指恒星内部重元素聚集层的放射性元素和重元素,在恒星呼吸作用下,涌向外壳,变冷固化,达到核裂变临界体积,发生的链式核裂变反应。这种反应通常发生在固体外壳与液体岩浆层交界处,在地球上表现为地震。

    恒星对外发热发光是一种突变现象,突破恒星外壳的爆炸喷发是恒星对外发光发热的必经过程。这种现象在天文观测中表现为,恒星突然发亮,或者快速由暗变亮。

    恒星外壳溶化是一个过程。这个过程相对恒星演化而言是短暂的,但对于地球上人类观察者而言,则是漫长的。我们看到的恒星产生以及恒星由暗变亮就是恒星外壳的溶化过程。很多恒星要经历多次喷发,才能溶化外壳。

    天文观测中发现的超新星爆炸,新恒星的产生,恒星的由暗变亮,是恒星喷发突破外壳,突然发热发光的证据。恒星的突然发热发光表明恒星有一个很长时间的能量积累过程,这种能量积累只能在外壳保护下完成。

    地球上观测到的超新星爆炸是恒星喷发突破外壳的一次尝试,是恒星对外发光发热的前奏。有的喷发会将恒星整个摧毁,只剩下铁内核,形成小型黑洞,是恒星的非正常死亡。

    天文望远镜看到的新恒星的产生,就是恒星外壳被溶化掉,突然对外发光发热。

    人类在距今2100年左右曾记录天狼星是红色的,现代观察发现天狼星是白色或者蓝白色的,总之绝对不是红色的。这意味着天狼星表层温度急剧升高。这实际上是天狼星外壳被溶化或喷出,表层的轻元素核裂变产生的吸热核反应减少的结果。

    同样,北极星的亮度也是不稳定的。两千年前的希腊学者记载的北极星平均亮度要比现在暗三倍。这也是由于北极星外壳溶化喷发,表层的轻元素裂变产生的吸热核反应减少的原因。

    恒星喷发的结果多种多样。有多次小型喷发形成多个行星;有一次性喷发把恒星整个摧毁;有把恒星炸成两半,形成双恒星;有多次喷发形成多恒星。

    恒星喷发不是发生在恒星中心,一般发生在固体外壳和液体岩浆层交界处。一般不会摧毁整个恒星。爆炸是把恒星外壳炸开一个口子,恒星内部气体喷发出来,外泄的气体重新形成新的天体。

    恒星喷发喷发一般一次比一次猛烈。这是因为恒星外壳越来越厚越来越密实,能够承受的压力和温度越来越高,恒星喷发时的温度和压力越来越高的缘故。喷发会引起恒星自转变慢,自转变慢导致放射性元素聚集层即放热层下沉,间接增加外壳厚度。喷发也使恒星外壳由沉积岩变成火成岩,更加坚硬密实。

    恒星喷发后形成的物质分布最初仍然具有螺旋形结构,刚体公转,轨道动量转换等物理特征。但由于恒星周围物质的公转圈数快速增加,螺旋形结构在没有被人类观察到以前就已经变为圆形结构。

    恒星通过喷发溶化外壳,开始向外发光发热,进入平稳运行阶段。最后开始消亡。

    恒星的消亡有以下几种情况。

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



 

    红巨星图。图中显示失去固体内核的恒星,炽热的气体物质正四处散开。哈勃太空望远镜图片

    

    变成红巨星。质量较小的恒星,内部温度始终低于1亿度,构成内核和外壳的铁元素和轻元素物质始终得不到补充。铁内核的铁元素裂变消耗完后,恒星失去内核,中心变成气体,自转中剧烈摇晃,外围气体向外扩散,形成红巨星。并逐渐降温分解到宇宙空间去。恒星死亡。

    变成脉冲星。氢元素含量较少的恒星,当氢元素燃烧消耗完,恒星内核和外壳都还存在,大气层只有氦元素,内部温度又不足于发生氦核聚变反应,热核反应不再发生,只发生吸热核反应。原来充满中间层的氢气体被氦气体取代。恒星温度快速下降,体积变小,自转加快,当温度接近绝对零度,低于摄氏零下270.9度时,氦元素液化,充满内核与外壳之间的空间,成为外壳旋转的润滑剂。氦元素的低温超导性,使恒星残骸成为一台巨型发电机,导体外壳围绕磁铁内核高速旋转,向外发出强烈脉冲。这些脉冲是穿过外壳的缝隙向外发射的,在高速自转中显得很有规律。

    当脉冲星温度无限接近绝对零度时,发生玻色—爱因斯坦凝聚,在离心力作用下,分解成单个原子,消散到宇宙空间去,成为新恒星产生的原料。

    变成白矮星。有的恒星演化到最后只剩氢、氦、碳元素,碳元素和氦元素的吸能核裂变反应,吸收热量,恒星温度下降,碳固化成为内核,最后成为一个钻石星。

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



红巨星晚期图。图中显示的是一个距地球约700光年的红巨星晚期。气体物质四处散开。中心是冷却后的碳元素,形成白矮星。哈勃太空望远镜图片

    当钻石星温度无限接近绝对零度时,发生玻色——爱因斯坦凝聚。在离心力作用下,分解成单个原子,消散到宇宙空间去,成为新恒星产生的原料。

    变成小型黑洞。有的恒星演化到最后,失去外壳和气体,只剩下铁内核,成为小型黑洞。当黑洞温度无限接近绝对零度时,发生玻色——爱因斯坦凝聚。在离心力作用下,分解成单个原子,扩散到宇宙空间去,成为新恒星产生的原料。

第二节  太阳系的形成

    太阳是距离地球最近的恒星,距离地球1亿4960万公里,这个距离也叫一天文单位。位于银河系内侧边缘,与银河系中心距离大约为27000光年。

    太阳直径1392000公里,是地球直径的109倍,质量是地球的33万倍,体积是地球的130万倍。太阳本体约占太阳系总质量的99.86%。

   

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    太阳系示意图

 

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    行星形成图。图中显示恒星喷出的气体物质环绕恒星。行星在环绕物质带形成。哈勃太空望远镜图片

    太阳在环银河系中心轨道上的速度是每秒223公里,大约2点5亿年绕银河系一周。

    从化学构成来看,氢占74.9%,氦占23.8%,其它元素总和少于2%。表面引力是地球的28倍,表面温度约5700度。

    我们想象一下太阳开始形成时的画面吧。

    大约距今46亿年前,在超大质量天体银河喷射出的一条物质带中,这条物质带距银河系中心约27000光年,温度接近绝对零度,除了极遥远的点点星光,这里一片黑暗,死一般沉寂。

    物质在宇宙微波背景辐射的孵化下开始升温,电子开始围绕着原子核旋转,铁原子产生磁性。其中两个铁原子根据异性相吸,同性相斥的原理,吸附在一起。

    当温度从绝对零度上升到摄氏零下272.2度时,液化的氦水滴吸附在这两个铁原子上,并围绕这两个铁原子旋转,两个铁原子被磁化,重新产生磁性,并在同性相吸,异性相斥的作用下,吸引其它异性铁原子加入,推开其它同性铁原子。

    这两个铁原子在上亿年的时间里,擒拿抱摔,拳打脚踢,俘获异性,排斥同性。经过氦元素阶段,氢元素阶段和升温阶段,两个铁原子成长为太阳,发育成熟,内部充满能量,因为此时太阳尚未对外喷发,质量比现在我们看到的太阳略大。因固体外壳的保护,体积比我们现在看到的太阳略小。内部温度达到1000万度。开始发生氢热核反应。

    我们可以用五层结构和四个运动来形容此时的太阳。

    五层结构自内向外是内核,发热层,外壳,大气内层,大气外层。

    内核主要由铁元素构成。受中间层氢热核反应产生的中子撞击,铁元素发生分散、少量的核裂变,吸收氢热核反应向铁内核辐射的热量,保护铁内核不被溶化,铁内核温度不高于700度。铁元素核裂变反应生成的钛元素等吸附在铁核表面。磁性的铁核吸附从两极气眼旋涡吸入的气带来体的外层铁元素,补充被消耗掉的铁元素。两极吸入,流向赤道的气流将热量带向太阳的表面,降低铁内核附近的温度。

    放热层由放射性元素和重元素构成。放射性元素自发衰变产生热量,放射性元素和重元素都能在外来中子的撞击下发生核裂变,产生热量。放射性元素和重元素都能在同一元素聚集效应下,汇集超过临界体积,发生原子弹爆炸,产生更多热量。当温度超过1千万度时,氢元素发生氢热核反应,产生更大的热量。这些氢元素是经太阳两极旋涡吸入,经过铁内核,到达放热层的。

    太阳外壳由轻元素和铁内核未能完全吸附的铁元素组成。轻元素和铁元素在中间层氢热核反应向外射出的中子撞击下,发生分散零星的核裂变,吸收热量,保护外壳不被溶化。不时也发生链式吸能核裂变反应。与超大质量恒星很厚的外壳相比,太阳外壳很薄,最终被溶化突破是不可避免的。

    太阳的大气层底层主要是氦元素。氦元素在各种粒子的撞击下,发生吸能核裂变。

    太阳大气层最外层是氢元素。氢元素从两极被吸入,在放热层发生氢热核反应,生成氦,氦从赤道渗出。

    四个运动是指太阳的自转运动;呼吸运动;公转运动;相对运动。

    自转运动是太阳围绕自身旋转轴的转动。太阳的自转运动因各种物质元素的汇集而加快,因各种物质元素的分散减少而减慢。太阳自转使铁内核产生磁性,铁内核吸附铁元素,自我补充。太阳自转还产生两极旋涡气眼,形成呼吸运动。

    呼吸运动是指氢元素从太阳两极吸入,在中间层氢元素聚变生成氦,氦从太阳赤道呼出的运动。呼吸运动将太阳两极外壳下层岩浆层中的铁元素带向铁内核,方便铁内核吸附铁元素。同时,将铁内核附近的热量带向太阳赤道,并使氢热核反应区域远离铁内核。在太阳赤道的通气孔因岩浆凝固而封闭后,在太阳外壳以下内部同样发生气体和岩浆流向赤道,受阻后在外壳以下流向太阳两极的循环运动。

    公转运动是指太阳围绕银河系中心的运动。公转运动同时也是一种相对运动,太阳运动速度比周围其它物质更快。太阳公转运动最重要的作用是吸附公转轨道上的各种星际物质。太阳最初的公转意义重大,太阳吸附物质的空间范围加大了无数倍。太阳大部分质量应该是在最初的公转中获得的,太阳不可能在原地中诞生。

    太阳内部氢热核反应继续发生,太阳内部压力不断增大,温度不断升高,外壳被不断溶化变薄。外壳终于被爆炸冲破了, 发生喷发.

    太阳外壳被爆炸冲破的原因和力量有两个:内部压力和突发原子弹爆炸。内部压力是太阳外壳被爆炸冲破的根本原因,突发原子弹爆炸是太阳外壳被爆炸冲破的直接诱因。

    太阳外壳至少是在四次爆炸喷发冲破后,才被完全摧毁溶化的。

    喷发的具体过程是这样的。由于自转体的单一元素聚集效应,重元素聚集层的各种元素在液化后开始聚集,并在呼吸作用下流向外壳,冷却固化,超过原子弹爆炸的临界体积,发生核爆炸。放射性元素由于临放界体积较小,不断发生小规模核爆炸。重元素发生核爆炸的临界体积呈几何级数增加,爆炸的规模也更大。

    原子弹爆炸把太阳外壳炸裂,内部高温高压气体象发射宇宙飞船一样,把一块外壳抛出去,同时气体也持续不断的射出,把外壳碎块推得更远。抛出的固体外壳形成一颗行星,气体部分在更远的地方形成另一颗行星。一次喷发形成两颗行星,四次喷发形成了太阳的八颗行星。

 

   

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    天体喷发图。图中显示,天体喷发方向指向地球,无法看到180度对向是否喷发。太阳喷发时,从地球(如果有)上看去极有可能就是这幅景象。哈勃太空望远镜图片

    大约在距今45.67亿年后,距今45.4亿年前,即太阳诞生后,地球形成前的3000万年期间,太阳发生了两次大喷发,分别形成了水星、木星、金星、土星四个物质密集分布环带。

    距今45.4亿年时,距上次喷发1000万年后,比上两次喷发更大的喷发发生了,原因是这时太阳的外壳更厚更密实。这次喷发抛出的物质形成了地球和天王星物质密集分布环带。

    距今45.3亿年时,也是在距上次喷发1000万年后,发生了第四次大喷发,产生火星和海王星。理论上讲,这次爆炸比前三次还要大,但火星的体积比水星、金星、地球都小,是因为火星后来在喷发生成自己卫星时发生了意外,把自已炸裂成很多小行星。部分物质被木星吸附过去。

   

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    哈勃太空望远镜图片。天体多次喷发后形成的圆环形物质分布。类似早期太阳系,明亮的中心近处形成类地行星,外围形成类木行星。

    太阳还可能发生了多次不同规模的喷发,但由于遗留残物不明显,暂不能断定。

    太阳喷发后形成的物质分布最初仍然具有螺旋形结构,刚体公转,轨道动量转换等物理特征。但由于太阳周围物质的公转圈数快速增加,螺旋形结构很快就变为今天的圆形结构。

第三节  太阳现象解析

    太阳是离地球最近的恒星,也是人类观察最仔细的恒星。天文学家对太阳的观察发现了很多奇特的现象,主要有太阳表面的米粒组织;太阳表面温度只有5700度左右;太阳黑子和耀斑现象;大阳大气层低温现象;日冕高温现象,太阳自转动量偏小问题。

    太阳表面的米粒组织是用天文望远镜在太阳表面看到的一种现象。一些呈不规则形状的小颗粒,象高温烧红的铁块一样,比周围气体高约300度,呈剧烈的上下起伏运动。平均被观察到的时间只有几分钟。小颗粒直径一般为1000至2000公里,目前观察到的最大米粒组织直径是3万公里,寿命约20小时。在老的米粒组织消失后,在同一位置又会出现新的米粒组织。非常类似煮大米粥时,米粒在开水中上下翻腾的情形,因此得名米粒组织。

    米粒组织成因是太阳内部某一区域发生吸能核裂变反应,吸收大量热量,温度降低,原本已经气化的放射性元素和重元素受冷,凝固成岩石块。岩石块在氢热核反应产生的中子撞击下发生放热核裂变,升温变亮,并在太阳呼吸作用下被推向太阳表面。实际上,由于太阳内部同时存在吸热反应和放热反应,太阳物质一直在冷却固化和受热溶化之间不断循环往复。

    观察表明,太阳表面温度约为6000K,大约5700度。相对太阳内部1000多万度的高温,这是一个很低的温度,也是一个异常的温度。太阳表面低温产生的原因是,太阳早期固体外壳虽然已经被溶化碎裂,但各种轻元素物质仍分布在太阳外层,在氢热核反应产生的中子撞击下,发生分散的吸热核裂变反应,吸收热量,降低太阳表面温度。太阳表面温度不高,不是太阳内部高温自然传导的结果,而是吸热核裂变反应吸热降温的结果。

    太阳表面有太阳黑子和太阳耀斑现象。太阳黑子是太阳表面的一个明显低温区域,比周围低1000到2000度,看上去比周围区域都要黑暗,所以称为黑子。有的太阳黑子很大,在地球上可以用肉眼观察到。

   

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    太阳黑子图。哈勃太空望远镜图片

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    太阳耀斑图。哈勃太空望远镜图片

    人类很早以前就观察到了太阳黑子现象。中国古代汉字中用☉代表太阳,表明中国很早以前就已看到了太阳黑子。《汉书》中记载了最早的黑子记录:“日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”公元前400年,希腊人曾经看到过太阳黑子,但在欧洲被遗忘,直到1605年伽利略重新发现了它。

    太阳耀斑现象与太阳黑子现象相反,是在太阳表面出现的一个明显高温区域,显得特别明亮,一般突然出现在太阳黑子周围,寿命为几分钟到几十分钟,释放大量热量,射出大量射线,相当于十万至100万座火山同时爆发,100亿颗氢弹爆炸的能量。太阳耀斑与太阳黑子有明显的伴随出现现象,并有明显的周期现象,两个高峰期一般相差11年。

    形成太阳黑子和太阳耀斑的原因是,太阳的铁内核在氢热核反应向内发射的中子撞击下,发生分散吸热核裂变反应。反应生成物(极可能是钛元素),在铁核表面累积。受太阳稳定的氢热核反应影响,这种积累也是均匀稳定的。经过11年周期后达到一定厚度,开始碎裂并从铁核表面脱落,在太阳呼吸作用下,脱落碎块向太阳表面运动。由于不同元素吸附不同速度中子的特性,在到达特定区域时,发生吸热链式核裂变反应,这是一种吸收热量的原子弹爆炸,吸收大量热量,形成低温区。低温区的放射性元素和重元素凝结成固体。低温区继续运动到太阳表面,形成太阳黑子现象。

    从铁内核脱落的钛元素块发生的吸能原子弹爆炸产生大量中子,撞击周围已形成固体的重元素和放射性元素,发生放能原子弹爆炸,形成太阳耀斑现象。

    太阳黑子和太阳耀斑是太阳内部同时存在吸热反应和放热反应,太阳内部物质在冷却固化和受热溶化之间不断循环往复的集中表现。

    距离太阳表面约500公里的大阳大气层有一个明显的低温区,温度约3800度。其形成原因是,这一区域是太阳大气层的氦元素分布带,氦元素在各种高能粒子撞击下,发生吸热核裂变反应,吸收热量。

    太阳日冕高温现象是指在太阳低温区外的日冕温度高达100万至200万度。其形成原因是,太阳大气低温区的氦吸热核裂变反应产生的氢同位数,是氢热核反应的原料,这些氢同位数上升到日冕层发生氢热核反应,放出热量,产生日冕高温现象。

  

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    太阳日珥现象图。哈勃太空望远镜图片

 

    日珥现象是太阳表面突出的一团物质,看上去象是太阳长了耳朵,故称日珥。是太阳呼吸运动从赤道呼出气体所致。实际上也是一种喷发,喷发的物质如超过太阳第一宇宙速度,就会形成新慧星和小行星。

    太阳自转动量偏小问题。太阳自转一周大约需要30天,木星自转一周不到10小时。如果把太阳系全部自转动量加在一起,木星占超过50%,四大类木行星加起来占整个太阳系轨道动量的98%。作为太阳系质量最大的天体,太阳本身占太阳系质量的99%,但却只占太阳系轨道动量不到2%。四个类地行星的轨道动量几乎可以忽略不计。太阳占有太阳系质量的绝大部分,在形成之初肯定也占有太阳系轨道动量的绝大部分,这些轨道动量是怎样转移到八大行星去的?

    太阳喷发形成行星的过程,是太阳自转刹车减速的过程。多次持续的大规模喷发把太阳的轨道动量转移出去。

    太阳的自转动量在喷发过程中,先是转换为行星的公转动量,初速度快的喷发形成的行星,离太阳更远,公转速度也就越快,这是太阳轨道动量的第一次转换。然后,行星的公转动量在行星喷发形成自己卫星的过程中,通过第二次动量转换,成为行星的自转动量。

    离太阳近的水星金星公转快自转慢,离太阳远的木星土星等公转慢自转快,总的轨道动量分布与银河系恒星公转轨道动量分布是一致的。具体在太阳系行星形成中论述。

    太阳自转动量转换为行星自转动量的过程是持续的,最后形成今天太阳系轨道动量的分布情况。

第四节  太阳的消亡

    恒星消亡有三种方式,内核消亡,呼吸消亡和爆炸消亡。太阳做为恒星,必然以三种方式之一消亡。

    太阳已经过了爆炸期,固体外壳已经溶化,能量积累机制已经被破坏,不可能积累很大的能量,不可能再发生任何大的爆炸。太阳不可能爆炸消亡。

    太阳氢元素含量极为丰富,并且氦元素的裂变反应,又产生氢元素,实现某种意义上的氢元素循环使用,太阳因为呼吸运动循环中断,形成呼吸消亡的可能性也很小。

    太阳内部温度较低,核聚变反应无法生成碳以及更重的元素,内核物质和外壳物质都无法得到补充,数十亿年后,太阳最终将失去固体内核。没有了固体内核,太阳将无法稳定运行,外围物质将向四周扩散,形成红巨星,最终消散在茫茫宇宙中,成为形成下一个恒星的原料。

第五章 行星与地球

第一节 行星概述

    行星是指自己不发光,围绕恒星运转,并且质量和体积达到一定标准的天体。实际上,行星主要是指太阳系的八大行星。

    说到星系,我们可以说宇宙中有1000亿个星系,比有史以来人类出生的总人口还要多,银河系只是其中一个普通星系。

    说到恒星,我们可以说宇宙中有20万亿亿颗恒星,比地球上所有的沙子数量还要多,太阳只是其中一颗普通恒星。

    但说到行星,我们必须说太阳系行星系统是最经典和最完美的行星系统。因为其中的地球孕育了生命和人类。也许,太阳系多一颗行星或少一颗行星,行星的质量大一些或小一些,行星运动速度快一些或慢一些,行星之间的距离远一些或近一些,都不会有生命和人类的诞生。除非我们在太阳系外发现了比人类更高级的智慧生命,否则太阳的行星系统就是最完美的。

    1995年人类才发现了第一颗太阳系外行星。

    实际上,我们对太阳系外的行星知之甚少,并且都是以太阳系行星,主要是以地球为参照标准进行分析判断的。

    太阳系行星系统由水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星八大行星组成。在火星与木星之间存在一个小行星带。

    从整体来看,太阳系八大行星表现出很多有序性。

    质量有序。太阳系八大恒星由内向外,每个行星的质量先是逐渐增大,到木星达到最大后,又依次减少。只有火星是例外。

    运行轨道有序。太阳系八大行星的运行轨道都是近乎完美的圆圈。除离太阳最近的水星外。

    轨道平面有序。太阳系八大行星几乎都在同一平面上。这个平面称为“黄道面”。

    运行方向有序。太阳系八大行星绕日运行轨道的方向和太阳绕其轴自转的方向一致。

    行星分布有序。类地行星都在内侧,类木行星都在外侧。

    卫星数量有序。太阳系八大行星的卫星数量从内向外,由无到有,由少到多依序增加。

    把这些特征放到一起看,就会发现太阳系的行星具有高度的有序性。这种高度的有序性是由同样的形成过程带来的。

第二节  太阳系行星的形成

    太阳系行星的形成过程与恒星的形成过程有所不同。主要表现在以下几个方面

    一、形成时温度走向不同。恒星形成过程是升温,行星形成过程是降温。

    恒星形成时是由接近绝对零度的低温上升到一千万度高温的过程。

    太阳系行星是由太阳喷发出来的超过一千万度的高温气体物质冷却固化形成。

    二、形成温度的起始点不同。

    恒星形成过程的起点温度是接近绝对零度的低温,不同恒星的最高终点温度是不同的。不同的最高温点形成不同形态的恒星,有的生成氦,有的生成碳,有的生成铁,有的生成放射性元素和重元素。

    太阳系行星形成过程的起点温度,是超过一千万度的高温,不同行星最低终点温点因受太阳热辐射不同而不同。不同的温度下,液化、固化的物质不同,从而具有不同的固体球质量。

    三、形成时外部环境不同。

    恒星形成时几乎没有外部热量来源,外部外境是无限接近绝对零度。

    太阳系行星形成时,存在太阳这个外部热量来源,八大行星距离太阳远近不同,受太阳辐射不同,八大行星形成时最低温点不同,液化固化的物质不同,形成不同的球体质量。

    四、形成时物质成分不一样。恒星形成时物质元素以单一元素单原子形式存在,行星形成时物质既以单一元素存在,也以化合物形式存在。

    现在我们看到的八大行星是长期演化的结果。太阳系行星演化过程中,经过了太阳喷发、物质冷却凝固、大气梯度转移、公转动量转换为自转动量四个主要阶段。

    一、太阳喷发阶段

    太阳经过一般恒星形成过程的氦元素阶段,氢元素阶段和升温阶段后,进入氢热核反应阶段。这时太阳的固体外壳主要是在氢元素阶段和呼吸作用带来的轻元素组成,类似于地球上的沉积岩,强度和韧性都较低,不足于让太阳产生更高的温度和压力。在赤道某一薄弱处,被内部气体突破,形成太阳喷发。

  

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    哈勃太空望远镜图片。天体从赤道喷发。在自转作用下,形成一个气体物质环围绕天体本体。太阳第一次喷发时就是这样的景象。行星在其中冷却形成。

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    天体多次喷发图。图中天体半圆状分布的气体物质明显有多个层次,是多次喷发的结果。离观察者近的物质温度高,是后来喷发的物质,离观察远的物质温度低,是早先喷发的物质。说明天体喷发越来越猛烈。太阳系早期形状与这幅图十分相似。在旋转作用下,这些星云呈圆盘状环绕在主星周围,形成多个行星,与主星构成一个类似于太阳系的恒星系统。哈勃太空望远镜图片

    太阳第一次喷发时,裂开的一块外壳,在内部高温高压气体的持续推动下,象发射太空飞船一样,被推入水星轨道,形成水星雏形。因为太阳自转的作用,太阳喷出的气体柱,不会一直对准外壳碎块,太阳内部气体物质被喷发到更远的木星轨道附近,形成木星雏形

    太阳喷发持续一段时间后,内部温度降低,内外压力趋于平衡,喷发口封闭,不再喷发。喷发造成太阳内部温度降低,自转变慢,重元素聚集层内收,高温区内移,外壳变厚。新增变厚的外壳是经过溶化后的岩浆冷却形成,是坚硬密实的火成岩,外壳的强度和韧性都增加了,变得更厚实了,太阳内部能够达到更高的温度和产生更大的压力。

    太阳第二次喷发时,温度更高,压力更大,外壳碎块也更大,被推出更远,太阳内部气体物质也能喷射到更远的轨道上,形成金星和土星雏形。

    同样道理,太阳第三次喷发时,形成了地球和天王星雏形。太阳第四次喷发时形成了火星和海王星雏形。

    太阳的四次喷发形成了太阳黄道面上最初八条密集的物质分布带。太阳喷发过程是太阳自转轨道动量转换为行星公转动量的过程,喷发使太阳自转变慢。

    二、物质冷却凝固阶段

    物质从气体变为液态固态后,密度大大增加,形成固体球,不会象气体一样被太阳风刮走。物质从气体变为液体时的温度是物质的溶点。我们以铀、铁、铝、水四种物质为例来说明物质溶点在行星演化过程中的作用。

    铀的溶点是摄氏4131度,铀元素高于这个温度呈气态,低于这个温度呈液态。冰点是摄氏1132度,铀元素低于这个温度呈固态。

    铁的溶点是摄氏2862度,铁元素高于这个温度呈气态,低于这个温度呈液态。冰点是摄氏1538度,铁元素低于这个温度呈固态。

    铝的溶点是摄氏2518度,铝元素高于这个温度呈气态,低于这个温度呈液态。冰点是摄氏663度,铝元素低于这个温度呈固态。

    水的溶点是摄氏100度,水高于这个温度呈气态,低于这个温度呈液态。冰点是摄氏0度,水低于这个温度呈固态。

    太阳喷发出来的物质温度降到摄氏4131度时,铀气体变成液体,形成铀水球;

    当温度下降到摄氏2862度时,铁气体变成液体,形成铁水球,包裹在铀水球外面;

    当温度下降到摄氏2518度时,铝气体变成液体,形成铝水球,包裹在铁水球外面;

    当温度下降到摄氏1538度时,铁最先固化成固体,形成铁球,下沉包裹在铀水球里,形成铁内核;

    当温度下降到摄氏1132度时,铀固化成固体,形成固体铀,发生核衰变,产生大量中子射向铁内核和外壳,使铁内核和外壳发生吸热核反应,内核和外壳冷却固化;

    当温度下降到摄氏663度时,铝固化成固体,形成固体铝,包裹在固体铀球外面;

    当温度下降到摄氏100度时,水气体变成液体,形成水球,包裹在固体铝球外面。

    行星形成与恒星形成殊途同归,最后由内向外形成三层固体结构:内核、放射性元素和重元素聚集的中间层、轻元素及其化合物形成行星外壳。

    太阳系行星形成时的温度也许跟现在不一样,但由于距离太阳远近不同,各个行星之间的温度差是肯定存在的。由于太阳的热辐射,每个行星物质分布带的最低温度是不一样的。

    水星距离太阳最近,物质分布带的最低温度是八大行星中最高的,能够液化、固化的物质质量最少,固体球的质量最小,引力最小。

    金星距离太阳远一些,物质分布带的最低温度是八大行星中第二高温,能够液化、固化的物质质量比水星多的,固体球质量比水星大,引力比水星大。

    地球距离太阳更远,物质分布带的最低温度是八大行星中第三位高温,能够液化、固化的物质质量比金星多,固体球质量比金星大,引力比金星大。地球温度使水呈液态,液态水又固化了二氧化碳,明显增加了地球质量。

    早期火星距离太阳比地球远,物质分布带的最低温度是八大行星中第四位高温,能够液化、固化的物质质量比地球多,早期火星固体球质量比地球大,引力比地球大。早期火星温度使水呈固态,二氧化碳呈液态,增加了质量。

    木星距离太阳又远一些,物质分布带的最低温度是八大行星中第五位高温,能够液化、固化的物质质量比火星多,固体球质量比火星大,引力比火星大。木星温度使水、二氧化碳呈固态,增加了质量。

    土星、天王星、海王星各自的物质分布带尽管仍有温度差,但能液化固化的物质质量已经基本一样,固体球质量差别不大。

    可以这样来理解太阳系八大行星最初的形状。金星内部包有一个水星,地球内部包有一个金星,火星内部包有一个地球,木星内部包有一个火星。

    三、大气梯度转移阶段

    太阳系主要气体物质比重的排列顺序是:二氧化碳最重,接下来是水蒸气、氧、氮、甲烷、氦、氢。

    水星质量最小,其引力甚至连最重的二氧化碳都不能吸附,其周围的全部气体,包括二氧化碳、水蒸气、氧、氮、氦、氢被太阳风刮到金星轨道。水星的大气很稀薄,不断产生的大气也留不住,也被刮向金星轨道。

金星的引力只能吸附最重的二氧化碳,金星的二氧化碳来自于水星和自身。厚厚的二氧化碳大气层把其它气体挤到外层,最后被吹向地球轨道。

    地球的引力能吸附二氧化碳、水蒸气、氧、氮。地球的水蒸气、氧、氮是水星、金星共同产生的。地球的温度液化了水,液态水又固化了二氧化碳。金星的二氧化碳大气,在地球温度环境下变成固体球组成部分。地球引力不能吸附氦、氢这些轻气体,甚至也不能吸附自己生物产生的甲烷,被吹向火星轨道。现代火星的小引力也不能吸附这些气体,这些气体被吹向木星轨道。地球温度能够保持液态水,决定了地球的伟大。

    木星质量最大的原因是木星的低温不仅液化固化了自己轨道附近的全部物质,其强大引力还吸附了从水星、金星、地球、火星吹来的甲烷、氦气,氢气。并通过化合物形式将其大部分液化固化。

    土星液化固化了自己轨道附近的全部物质,还捡漏吸附了从木星吹来的甲烷、氦气,氢气。

    天王星、海王星液化固化了自己轨道附近的全部物质,其物质构成一定程度上体现了太阳系行星形成时的原始状况。

    太阳风和行星公转轨道半径也对行星质量的大小产生影响。

    太阳风把气体物质吹离太阳。太阳最初喷发的物质几乎全部为气体,即使喷发停止了,也会在太阳呼吸作用下逐渐远离太阳,太阳风是太阳呼吸运动的表现形式。这是离太阳近的行星质量较小的原因之一。

    行星形成时依靠吸附公转轨道附近的物质增加质量,离太阳越近,公转轨道半径越小,吸附物质的空间越小,质量也就越小。

    实际上,行星形成时,物质成分基本上是一样的,行星表面最低温度、太阳风和公转轨道半径三个因素决定了行星质量的大小。在水星那个位置只能形成水星那么大的行星,不可能更大。水星附近的有些物质,比如水和二氧化碳,不可能在水星位置液化固化,只能作为大气环绕在水星周围,最终被太阳风刮走。不可能成为水星固体球物质。同理,水也不可能成为金星固体球物质,水星、金星轨道附近的水,只能转移到地球上来。

    太阳辐射决定了行星之间的温度差,行星之间的温度差决定了行星的物质构成,行星的物质构成决定了行星的质量,行星的质量决定了行星的引力,行星的引力决定了行星的大气成分。八大行星的不同形态是由所处位置受太阳热辐射不同,温度高低不同决定的。

    太阳系八大行星的大气构成,按比重呈有序的梯度分布。水星几乎没有大气;金星有最重的气体二氧化碳;地球大气几乎不含甲烷、氦气,氢气这些轻气体;木星、土星大气主要有甲烷、氦气,氢气构成,天王星海王星大气主要由氦气,氢气构成,几乎不含甲烷。

    地球、火星、木星、土星、天王星、海王星自身又经过多次喷发,形成众多的卫星。木星的大红斑、土星的大白斑、海王星的大黑斑都是喷发后的遗迹。也是行星通过自我喷发形成卫星的证据。

    早期火星喷发形成自己卫星时难产,发生自我大爆炸,质量变小,引力减少,形成现代火星和小行星带,原来吸附的大气被吹向木星,被木星吸收。

    从行星的形成过程和水的物理性质来看,火星难产发生自我大爆炸有其必然性。早期火星形成时有大量的水,坚硬的冰外壳使早期火星有很强的能量积累能力,内部达到很高温度。一旦喷发后,冰外壳讯速溶化,常规的喷发变成灾难性的爆炸。火星较低的温度和含冰很多的外壳,注定了火星发生自我大爆炸的必然性。

    四、行星公转动量转换为自转动量阶段

    行星形成之初,离太阳越远的行星,是喷发初速度越快的行星,因而也应该有更快的公转速度。但这与今天观测到的太阳系行星公转速度不符,这种情况是怎么形成的呢?

    让我们完成下面的实验。

    用一根细线栓住一个小圆球,用手抓住另一端,使小圆球在实验者上方以实验者为中心,作公转运动,观察小圆球的自转情况。然后,将一块不规则物体绑在小圆球上,使小圆球整体成为一个不规则形状物体,重复上述过程。再次观察小圆球的自转情况。

    我们会发现,不规则物体的自转速度要快得多。这是因为不规则物体在公转中所受阻力增大且受力面不均衡造成的。

    行星形成之初,周围有大量物质可供吸附,行星的形状近似于不规则的漏斗状,在围绕太阳公转过程中,在公转阻力和自身不断吸入物质的加入动量双重作用下,象旋风一样自转。公转越快的行星,受到的阻力就越大,因而自转也就越快,公转动量转换为自转动量。

    随着行星固化逐渐变成圆球,公转中受到的阻力越来越小,受力面变得越均衡,由于太阳引力的锁定作用,自转越来越慢,甚至被引力锁定,始终以一面朝向引力方向,自转与公转同步,可以认为自转已经停止。公转则越来越快。

    行星公转受到的阻力来自于太阳磁场、太阳风、引力拖拽、星际物质等。

    行星变成圆球后,其自转运动受到两个力的作用,一个是太阳引力锁定,使自转减慢公转加快。二是公转中受到的不均衡阻力,使行星自转加快。引力锁定大于不均衡阻力,自转减慢直至停止;不均衡阻力大于引力锁定,行星自转加快。不均衡阻力越大,行星自转越快。

    圆球形行星的不均衡阻力最小,不规则形状行星受到的不均衡阻力大。

    内部发热的行星逐渐变成圆球形,不平衡阻力变小,最后被太阳引力锁定,象水星、金星只有很慢的自转。

    行星在喷发形成卫星过程中公转动量转换为自转动量。

    当我们把行星及其卫星看成一个整体时,是一个极不规则的形状,在围绕太阳公转时,受到很大的不均衡阻力,从而使行星自转加快,直至某一平衡点后稳定下来。卫星越多,公转受到的不均衡阻力越大,自转也就越快。没有卫星的行星,受到的不均衡阻力很小,自转很慢。可以说,行星的自转是以牺牲公转速度换来的,离太阳近的行星,公转快而自转慢;离太阳远的行星自转快而公转慢。

    就象我们转动不规则形状物体更费力一样,太阳带动有很多卫星的行星自转时,耗费的动量也要大。太阳的自转动量就这样逐渐转移到卫星很多的行星上。这就是木星具有太阳系最大自转动量的原因。

    由于行星公转动量转换为自转动量时,受多种复杂因素影响,太阳系行星自转呈现多种情形。

    上述公转动量转换为自转动量原理,也适用于恒星系统和卫星系统。是卫星总是以一面朝向行星的原因,当然也是月亮总是以一面朝向地球的原因。

第三节  地球的产生

    地球是我们的家园。

    过去,我们的祖辈在地球上辛勤劳动,养育了我们。

    将来,我们的子孙在地球上不断繁衍生息,继续生存下去。

    地球大约形成于距今45.4亿年时,是太阳系八大行星之一,位于自内向外第三条轨道上,其内侧是金星,外侧是火星。地球有唯一天然卫星月亮。

 

   

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    地月系示意图

    地球赤道半径6378公里,两极半径6356公里。地球公转周期是365天,自转周期是23小时56分。地球大气主要由氮、氧、氩组成,其中氮占78.084%、氧占20.94%、氩占0.934,其余为二氧化碳等。

    地球形成于太阳的第三次大喷发。这次喷发发生在太阳形成后大约二千七百万年时。由于太阳外壳因前两次喷发后的冷却,太阳外壳更厚更硬,太阳的第三次喷发比前两次更猛烈,抛出的外壳物质更多,内部高温高压气体喷射得更远。

    破裂的太阳外壳碎块在高温高压气体的持续推动下,向外射出,同时温度升高溶化形成一个液体气体混合球。这个混合球被推到现在的地球轨道时,由于太阳自转的作用,高温高压气体柱偏转方向,把这个混合球留在地球轨道上,最后形成了早期地球。

 

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    天体喷发图。图中是喷发的天体外壳碎块。喷发出的气体物质流因自转作用已开始偏离外壳碎块。哈勃太空望远镜图片

    现在流行从内向外把地球结构化分为内核、外核、地幔、地壳和大气。

    地球内核直径约为2600公里,主要由铁、镍等磁性元素组成。由于铁元素的吸能核裂变,内核温度较低,不高于700度,因为高于700度,铁将失去磁性。内核的作用是保持地球自转的重心,并产生磁场,防止地球与其它大型带磁天体相撞。

    铁内核并不是一开始就全是铁元素。早期地球的内核是由包括铁在内的各种元素构成的。由于铁的磁性,使其成为唯一可以得到补充的元素,当其它元素被消耗完以后,就只剩下铁内核了。

    地球外核厚度大约为2200公里,是因为内核低温而固化、液化在铁核周围的岩石层和岩浆层。

    地球外核的最外沿和地幔的最里侧是放射性元素和重元素聚集带。地球中心的放射性元素和重元素向外,地幔的放射性元素和重元素向内,都向这里聚集,放热核裂变主要发生在这里,是地球内部最热的地方。主要由呈气态的放射性元素和重元素构成。从地球两极吸入的气体在撞击内核后变向,经由这个地带流向赤道表层,对放射性元素和重元素的聚集起干扰作用,把这里聚集的放射性元素和重元素带向地壳表层,并在地壳表层附近凝结固化,不时因超过核裂变的临界体积发生原子弹爆炸,引发地震

    地幔厚度约2800公里,地幔上层是溶化了的轻元素,这些溶化了的轻元素在同一元素聚集效应下聚集在一起,在呼吸作用下,流向地壳,并在靠近地壳时凝结固化,形成各种矿石并发生吸能核裂变甚至链式反应,吸收大量热量,保护地壳不被溶化并引起地壳收缩,引发地震。

    地壳平均厚约60公里,主要由轻元素构成。地壳在太阳发射的中子撞击下发生分散零星的吸能核裂变,保护地壳不被溶化。这种分散零星的吸热核裂变对地球表面气候有重大影响。

    早期地球的大气层主要由氢气和氦气构成。这一方面是由于氮,氧等现在大气的主要成分尚未形成,另一方面是早期地球的质量比现在地球大,能吸引氢气和氦气。

    天体内部温度能否达到1000万度,从而引发氢热核反应,是天体能否形成自已卫星的关健性标志。天体内部温度能否达到1000万度,主要由天体的质量、放射线元素和重元素的丰度以及外壳的厚度温度、表面海洋压力和大气压力决定。外壳物质的温度对能否形成卫星有很大影响。温暖松软的外壳与寒冷冰硬的外壳在能量积累中的作用有很大区别,这是质量大的金星没有卫星,而小质量的冥王星有卫星的原因。

    幸运的是,地球达到了这个标准。而地球的邻居金星,尽管质量与地球相差不多,但刚好在标准之下,内部温度达不到1000万度,不能发生氢热核反应,金星无法形成自己的卫星。当然,金星不能发生氢热核反应,也可能与金星大气不含氢元素有关。总之,一千万度高温和大气含氢元素两个条件,地球都具备了。

    早期地球的放热层存在丰富的放射性元素和重元素,这些元素衰变和裂变时释放大量的热量,在固体外壳、海洋压力和厚厚的大气层保温下,温度达到1000万度以上。两极气眼吸入的氢元素发生核聚变,温度逐步升高,最终在某一次大地震诱因下,突破地球外壳,像大型火山一样喷发了。

    喷发的强度由外壳厚度、海洋压力、大气压力的总和决定。只有地球内部压力超过上述三者压力之和时,才有可能发生喷发。喷出的气体持续推动外壳碎块飞向空中。

    地球的第一次喷发,大致发生在今天大西洋位置上。喷出的外壳碎块,因没有达到第一宇宙速度,无法形成卫星,重新落回地球,由于地球的自转作用,落在偏西的位置。太阳的第一次喷发形成今天地球上的大西洋和圭亚那高原、巴西高原。从大西洋的形状看,极有可能发生了两次喷发,一次在南部,一次在北部。北部的喷发形成墨西哥高原。

    地球喷发持续一段时间后,内部温度降低,内外压力趋于平衡,喷发口冷却封闭,不再喷发。地球内部温度降低,外壳变厚。新增加的外壳是经过溶化后的岩浆冷却形成,是坚硬密实的火成岩,地球外壳的强度和韧性都增加了。地球外壳变得更厚实了。地球内部温度重新开始升高,超过1000万度,再次发生氢热核反应,地球内部能够达到更高的温度和更大的压力。再次发生更加猛烈的喷发。

    地球的第二次喷发,大致发生在今天印度洋位置上。喷出的外壳碎块,因没有达到第一宇宙速度,无法形成卫星,重新落回地球。由于地球的自转作用,落在偏西的位置。太阳的第二次喷发形成今天地球上的印度洋和埃塞俄比亚高原、东非高原、南非高原。

    地球的第三次喷发,大致发生在今天太平洋位置上。喷出的大部分外壳碎块,达到了第一宇宙速度,形成月亮。部分碎块因没有达到第一宇宙速度,重新落回地球。由于地球的自转作用,落在偏西的位置。地球的第三次喷发形成了月亮,同时也形成了今天地球上的太平洋和亚洲中部的中西伯利亚高原、蒙古高原、青藏高原及云贵高原。

 

   

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    天体喷发图。图中间明亮的物质块是天体固体外壳碎块。这是面向地球的喷发,无法看到天体本体。固体外壳碎块因为散热慢,显得比周围气体物质温度高。地球喷发形成月亮的情形与这幅图十分相似。哈勃太空望远镜图片

    月亮在地球喷射力、万有引力、赤道呼出力、公转阻力的共同作用下,稳定地围绕地球公转,其中一面被地球引力锁定,永远面向地球。喷发后的月亮就是地球早期的外壳,并且再也没有被溶化过,一直保存至今,而地球表层岩石,在此后地球大大小小的反复喷发中多次重新溶化凝结。

    地球的第四次喷发,大致发生在今天北冰洋位置上。喷出的外壳碎块,因没有达到第一宇宙速度,无法形成卫星,重新落回地球。太阳的第四次喷发形成今天地球上的北冰洋和格陵兰岛。

    在谷歌地图上,把格陵兰岛顺时针旋转90度,其形状与北冰洋深海区极其类似。   

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    谷歌北极地图。图中白色部分是覆盖冰雪的格陵兰岛,右边深蓝色部分是北冰洋的深海区。格陵兰岛顺时针转动90度后,形状与北冰洋深海区十分相似。

 

    地球的第四次喷发发生在北冰洋位置,使地球北极被水覆盖,阻断了地球北极旋涡的呼吸作用,对地球气候、地壳运动以及火山地震分布都产生了影响。

    一般天体喷发,都发生在赤道上,为什么地球的第四次喷发发生在北极?这是因为,地球的前三次喷发,都发生在赤道附近,发生喷发的海洋底部位置外壳由炽热的内部岩浆涌出冷却形成,是厚实的火山岩,落回的外壳碎块,既加大了其余大陆部分的厚度,又溶化了外壳,冷却后强度加大。总之,地球的前三次喷发大大加强了地球赤道外壳,而北极外壳仍由最初的沉积岩构成,最为薄弱,所以第四次喷发发生在北极。

    除了以上四至五次大喷发外,地球还多次发生中小规模的喷发。塔里木盆地,里海,地中海都可能是喷发的遗迹。

    地球的多次喷发,把地壳震裂为多个板块,符合地壳板块构造说。

    地球经过多次喷发,放热层物质消耗很多,地球质量减少,引力不足于吸附最轻的气体氢气,地球内部温度再也达不到1000万度,氢热核反应不能再进行。逐渐演化成今天我们看到的地球。

第四节  地形  火山  地震

   

    地球的原始地壳由三层构成,最外层是水,往下是石灰岩等较轻岩石,再往下是较重的岩石。

    水的特点是温度超过一百度就气化膨胀。

    石灰岩的特点是在较低的温度下分解出二氧化碳等气体。

    较重的岩石的特点是在较高温度下分解出二氧化硫等气体。

    今天地球的主要地形地貌是由多次喷发形成的。喷发形成的地形地貌主要有以下特征:

    一、海洋地壳下沉,大陆地壳上升。这是因为喷发后,海洋地壳由地下较重岩浆涌出形成,因惯性作用,高于自转体同一密度物质聚集效应规定的深度,在喷发结束后,有回归原来深度的趋势。陆地地壳由较轻的物质构成,但在高空坠落作用下,陷入地幔深处。喷发结束后,在自转体同一密度物质聚集效应作用下,有向上回归原来高度的趋势。这两种趋势形成大片海水退去的陆地。

    二、喷发的时间多在地球冰河期中后期。地球冰河期地壳受冷、变硬、收缩,撕裂成板块,最后被内部能量抛射出来,喷出的是整个板块,不是岩浆碎屑。地球内部类似太阳黑子的降温效应,使地球有规律地反复出现冰河期。

    三、陆地下层发现煤矿,上层发现海洋生物化石。这是因为海底喷出的碎块,上层原来是海底,下层被压的是陆地森林。多次喷发形成多层煤矿和多层海洋生物化石。

    四、海洋与陆地板块结合部岩石撕裂。这是海洋地壳下沉,大陆地壳上升的必然结果。

    五、喷发形成的高原和山地岩石结构有坠落特征。岩石层碎裂、弯曲、变形和倾斜。

    六、喷发形成的高原和山地上有地球深处物质。

    七、在北半球,喷发形成的高原和山地多在喷发口的西北方向。这是由地面的球形和地球自转形成的。在南半球,喷发形成的高原和山地多在喷发口的西南方向。这是由地面的球形和地球自转形成的。比如渤海、黄海对应黄土高原,北部湾对应云贵高原,孟加拉湾对应青藏高原,阿拉伯海对应伊朗高原,亚德里亚海对应阿尔卑斯山,墨西哥湾对应落基山脉,加勒比海对应墨西哥高原,波罗地海对应斯堪的纳维亚山脉等等,不胜枚举。

    八、喷发形成的陆地,地质结构与地球的原始地形大致一至,依然外层是水,往下是石灰岩等较轻岩石,再往下是较重的岩石。只是最外层多了土壤,碎石。

    九、地球地形形成大致可分为二个阶段,第一阶段主要是四至五次大型喷发,形成主要大陆板块;第二阶段是相对较小的多次喷发,形成大陆上的高原和山地以及大型岛屿。

    火山喷发与地球内部喷发是完全不同的。地球内部喷发的能量是地球放热层物质升温过程中的气化膨胀。火山喷发是地壳物质升温过程中的气体逸出。

    火山喷发的两大悖论。一是地壳岩浆在上升过程中是冷却收缩的,喷发力量从何而来?二是地球表面很多地方都可以直接看见岩浆涌出,为什么不产生喷发?

    我们可以这样来描述火山喷发的具体过程。

    首先,地壳下层岩石被撕裂,对外表现为地震,地幔炽热的岩浆涌入裂缝。

    然后,涌入的岩浆把热量传导给地壳中较重的岩石,岩石分解出二氧化硫等气体,岩浆降温并与二氧化硫等气体混在一起,形成高压气体混合物,继续向上推进。

    再然后,岩浆的热量通过较重的岩石传导给更上层的石灰岩和水,石灰岩分解出二氧化碳等气体,水变成水蒸气。岩浆与石灰岩、水并不发生直接接触。形成上下两层高压气体。

    最后,上层的石灰岩及其所产生的二氧化碳、水蒸气首先喷发出来,接着下层的岩浆和二氧化硫等气体喷出。这是火山有两次或者多次喷发的原因。当火山周围物质没有新的气体分解出来,岩浆也就不再涌出,并在自转体同一密度物质聚集效应作用下,开始向下收缩。

    因此,火山喷发的能量主要来自地壳自身物质分解气体的膨胀。岩浆只是带来了热量,并在地壳分解出的气体的裹胁下,涌出了地面。

    海底烟囱与火山喷发的气体来源是完全不同的。海底烟囱是地球呼吸运动的出气口,其气体来源是地球深处,火山喷发的气体主要来自地壳自身物质分解气体的膨胀。

    地震是地球上最重要的自然现象之一,对人类造成极大的危害。1556年1月23日,陕西华县发生8级大地震,史称嘉靖大地震,因发生在午夜时分,估计死亡人数约为83万。1976年7月28日,唐山7.8级大地震,造成242769人死亡。2004年12月26日,印尼9.2级大地震引起的海啸,造成227898人死亡。2008年的5月12日汶川大地震,造成86633人死亡。2011年3月11日日本东部海底地震引起的海啸,造成了15840人死亡。

    从根本上讲,引起地震的原因是发生在地下的核反应。核反应分为吸能反应和放能反应,吸能反应和放能反应都能引发地震。

    地球内部吸能核反应是指地幔中溶化了的各种轻元素,在同一元素聚集效应作用下,聚集在一起,就象钢铁厂冶炼钢铁,铁矿石溶化后铁水聚集在一起一样。这些聚集在一起的单一元素液体在地球呼吸作用下,向外流动并逐渐冷却固化。这些元素中的钛和铍,在发生核裂变时,有多余的中子放出,从而形成一定程度的链式吸能核反应,吸收大量的热量。在热涨冷缩作用下,地壳断层的岩石层发生收缩,周围的其它岩石层失去支撑,发生错动、塌陷,引发地震。

    地球内放能核反应是指地幔中气化液化了的放射性元素和重元素,在同一元素聚集效应作用下,聚集在重元素聚集带。这些聚集在一起的单一元素液体在地球呼吸作用下,向地壳流动并逐渐冷却固化,超过核裂变临界体积,发生原子弹爆炸。爆炸引起的震动传到地面就是地震。

    总的来说,吸能核反应引起的岩石收缩,具有四两拔千斤的效果,破坏性更大。

    聚集起来的各种元素,只有在冷却固化后才能发生链式核反应。元素的冷却固化主要发生在地壳与地幔岩浆交界处。地震发生在地幔最上层的可能性最大。这与聚集起来的气体物质冷却固化层是一致的。

    以1970年1月至2000年5月期间中国大陆大于2级的并给出深度的31282次地震为例,统计地震的平均深度。统计结果表明,中国大陆地震平均深度为(16±7) km,东部地区为(13±6) km,西部为(18±8) km,东部比西部平均偏浅5 km。这表明地震主要发生在地下某一平面层,不受地表厚度的影响。

    地震学家经过长期观察发现,地震与气候干旱和地球气候低温有密切关系。地震在干旱地区和地球气候低温时频繁发生。

    某一地区地壳内聚集较多吸能核裂变元素,在太阳发射的中子撞击下,发生吸能核反应,吸收热量,这一区域的地壳温度低于周围地区,大气温度也相应低于周围地区。在该地区形成高气压,气流下沉,不易降雨,形成干旱。当地壳冷却收缩引起岩石支撑作用消失时,发生地震。通过探测地壳深处温度变化可以有效预报地震。向地壳深处断层灌注某种物质可以有效减轻甚至消除地震危害。

    地球表层外壳实际上每时每刻都在发生分散零星的吸热核反应,这些核反应都是由中子撞击形成的。当太阳黑子活动和太阳耀斑频繁时,太阳射出的中子增加,地球表层外壳发生的吸热核反应增加,地球气候出现低温,地壳热胀冷缩活动剧烈,地震也就频繁出现。

    火山爆发是地下深处的高温岩浆及气体、碎屑从地壳中喷出。火山爆发喷出的物质包括很多水蒸气、二氧化碳和氮气,还有很多灰烬和尘土。火山爆发是一种很严重的自然灾害,它常常伴有地震。地球上的火山活动还包括海底烟囱。

 

   

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    海底烟囱图。从地球南极吸入的气体从海底喷出。

    火山活动是由地球的呼吸运动引起。地球自转形成的两极旋涡,不断从两极把气体吸入地球内部,涌向地核,然后在离心作用下从赤道渗出。由于地球北极已经被北冰洋水面完全封闭,只有南极大陆的干谷和冰洞是地球呼吸运动的进气口,这也是南极号称“世界风极”的原因。从南极吸入的气体失去了从北极吸入气体的顶托,偏向赤道以北冲出,地球上的火山多分布在赤道以北。火山爆发喷出的气体成分与地球表层大气层基本一致,证明这些气体是从地球表层大气中吸进去的,而不是地球内部固有的。

第五节  地球气候

    影响地球气候的原因很多。这里主要是指太阳、地球的天体活动对地球气候最基本的影响。这些影响主要表现在地球的冰河期;全球气候变暖现象;百慕大三角之谜;北半球比南半球更冷现象;地球大气外层低温等离子区现象。

    地球的冰河期是地球气候长期低温、极地冰盖覆盖大陆的地质时期。冰河时期内部又分为若干次冰期与间冰期。距离现代较近的第四纪冰河时期的间冰期约为4万年,以后缩短为1万年。上一次冰期是约1万年前。目前地球气候仍处于第四纪冰河时期的一次间冰期当中。

    地球的冰河期是由于地球铁内核吸热核反应的生成物(极可能是钛)附着在铁核表面,经过长时间积累变厚,然后碎裂脱落,发生大量吸热核反应,地球温度大幅度下降,形成冰河期。地球的这种现象,与太阳黑子现象是一样的,只不过太阳内核积累钛元素的时间周期是11年,而地球内核积累钛元素的时间是数万年。

    全球气候变暖现象是指近100年来地球平均气温的上升趋势。其产生原因主要是太阳黑子和太阳耀斑活动减弱,到达地球的中子减少,地壳的吸热核反应减少,地球大气平均温度上升。观测已经证实,太阳黑子和太阳耀斑活动对地球气候有明显影响。

    2012年1月下旬,太阳耀斑爆发,产生的粒子流1月25日到达地球,1月26日开始,全球出现罕见极寒天气。2012年3月8日,太阳耀斑引起的太阳风到达地球,开始新一轮降温,日本仙台出现三月少见的大雪天气,中国东北也出现大到暴雪,广西南宁也出现了自1951年有气象记录以来少见的倒春寒。这些都是吸热核裂变影响地球气候的明证。

    百慕大三角之谜是指出现在大西洋西部、北纬23.5度两侧区域的气候异常现象。这一现象也发生在同一纬度的太平洋西部。

    这种极端气候异常现象产生原因是地球自转和两极旋涡共同作用的结果。

    地球自转和两极旋涡是地球大气环流和洋流的最根本推动力量。受地球自转影响,在北纬45度两侧区域常刮西风,形成西风带。西风带北侧常刮西北风,西风带南侧常刮西南风。

    赤道上空的气流,受北极自转旋涡的影响,从高空流向北极,拉动赤道气流上升。

    受西南风和赤道上升气流相反方向的牵引,北纬23.5度附近的大气分别向南北两个不同方向运动,北纬23.5度附近以北受西风带牵引,常刮西南风,以南受赤道上升气流牵引,常刮北风。

    受西南风和西风带的影响,北半球洋流呈顺时针运动。

    这样,在百慕大三角地区和菲律宾以东太平洋西部洋面,大气环流和洋流的运行方向正好相反,气流和洋流相互顶托,形成了两个世界上最复杂多变的天气系统。地球上的飓风和强热带风暴主要发生在这两个地区。

    这里存在一条气流分界线,分界线以北常刮西南风,风向与洋流方向一致。分界线以南常刮北风,风向与洋流方向相反。分界不是固定不变的,而是经常忽南忽北移动。

    我们可以通过一个示意图看清这一区域的大气复杂的流向。

   

宇宙本能(原名宇宙大喷发)



    北半球大气环流与洋流示意图。本书作者制作。

 

    假如一架飞机从A点飞往B点上空。先是顺风平稳飞行,然后突然进入强烈的下沉气流,风从上方把飞机吹向海面,飞机以比重力加速度还要大的加速度坠向海面,很容易机毁人亡。

    如果飞机此时未坠毁,就会以很大的加速度进入B点上空,B点上空气流方向与洋流方向一致,顺风很大,下坠加速度与强大的顺风共同作用,飞机驾驶员就会有进入时空隧道,瞬间到达B点上空的感觉。

    又假如一艘船,在B点不动。此时B点在气流分界线以北,受下沉高气压气流和与洋流方向一致的顺风气流控制,风和日丽,海浪低平。

    过一会儿,气流分界线北移,船只变成位于气流分界线以南,相当于C点的位置。风向与洋流方向相反,北风与洋流从南边带来的暖湿空气顶托,发生雷暴、大风等极端天气,海浪也因逆风作用变成大浪狂涛,船只很容易倾覆,

    统计表明,北半球比南半球气候更冷。这种现象是由两个原因造成的,一是北半球陆地较多,发生的吸热核反应比南半球多。二是地球北极被水覆盖,大气环流只能在地球表面进行,把北极的冷空气更多更快地带到北半球地面。南极的部分冷气流进入到地球内部,从地球南极表面流向南半球地面的冷空气要比北半球少。

    地球大气外层低温问题是指地球的外层大气存在一个低温等离子区。其形成原因是,地球内部核裂变产生的氦元素,上升到外层大气后,被宇宙射线和太阳粒子撞击发生吸热核裂变,吸收热量。

第六节   地球磁场反转

    天体磁场是天体的防撞装置,两个大质量的自转天体,由于磁性的相斥作用,是不可能相撞的。这与宇宙带电粒子射向地球时被引向两极,产生极光的道理是一样的。当一个转动着的带磁天体撞向地球,也会被地球磁场引向两极,最终将与地球擦肩而过。

    在地球45亿年的历史中,地磁的方向已经在南北方向上反复反转了好几百次。南极转回北极,北极转回南极。不过,在最近的78万年内都没有发生过反转――这比地磁反转的平均间隔时间25万年要长了许多。地球的主要地磁场自从1830年首次测量至今,已经减弱了近10%。

    地球磁场减弱反转的原因是,地球内核就是一个大磁铁。磁铁具有吸附铁元素的特点。地球内部铁核由于北极被北冰洋水面封闭,主要由铁核南极吸附铁元素,久而久之,地球内部铁核两极吸附了大量铁元素,铁核南端吸附的铁元素更多些。铁核自身因核裂变而被逐渐消耗掉,新吸附的铁元素需要重新被磁化。重新磁化的过程会导致地球磁场的减弱和磁极倒转。

    地磁减弱和磁极倒转是地球铁内核新陈代谢的证据。

    地球内部铁核吸附和消耗铁元素,与多种复杂因素有关。比如铁元素的丰度,地球内部的温度,岩浆气流运动的速度等等。所以地球磁场反转,呈现出一种不规律性。

    磁场反转不是地球的专利,几乎所有活跃的天体都可能发生磁场反转。

第七节  地冷现象

    地球表面存在吸能核裂变造成的地冷现象。显著的有本书引语提到的玉寒宫。另外距西安二十公里,秦岭北坡终南山中翠华山的冰洞,也有显著的地冷现象,当洞外温度为20几度时,冰洞内温度达到零下几度。

    实际上,地冷现象是普遍存在的。异常冷的山洞和异常冷的泉水,在很多地方都能见到。产生原因是当地吸能核裂变异常。

    地冷现象形成机制是,在地壳表层某处有纯度较高的轻元素块,轻元素块刚好位于某种中子减速材料下面,形成一个天然的核反应堆。轻元素在进行吸能核裂变反应时,往往只能吸附慢中子。宇宙空间不断射来的中子经过减速物质减速后,被轻元素块俘获,发生吸能核反应,吸收热量,温度低于周围地区,形成地冷现象。

第八节  保护地球

    地球的结局受很多因素的影响,特别是受太阳的影响。

    就地球自身而言,一个液态流转的地幔是至关重要的。如果放射性元素和重元素消耗完,地球内部只剩下核裂变时吸收热量的物质,地幔就会冷却固化,地球磁场就会消失,地面上的火山活动也会消失,地球就会变成跟火星一样。

    增加地球的放射性元素和重元素,就是拯救地球。延长地球寿命的办法就是增加地球的放射性元素和重元素。

    保护地球,减少放射性元素和重元素的消耗,延缓地球火星化。

    小行星撞击谬误。近年来,小行星撞击造成地球生物大灭绝,甚至带来世界末日的说法盛行,有必要予以澄清。

    我们先来做两个实验。实验一,准备好一堆大面团,然后从面团中分出一小块,用小块面团猛击大块面团,观察撞击效果。然后变换小块面团的体积,重复上述过程。然后用小钢珠轻投向大面团,观察撞击效果。

    我们看到,用小面团撞击大面团,包括改变小面团的质量大小和加大撞击力度,对大面团造成的破坏都很有限。而小钢珠轻轻一击,却可以造成很大破坏。

    实验二,准备两块石头,将一块石头抛向空中,用另一块石头去击打,观察撞击情况。然后将一块石头放在地上,有同样力量把另一石头击打上去,观察撞击情况。

    我们看到,第二种撞击造成的破坏要大。

    很显然,小行星撞击论的谬误在于把面团空中相撞当成了小钢珠撞击地面上的面团。而两者的破坏后果是有巨大差别的。

    小行星撞击地球或者其它行星,本质上是小块岩石撞击大块岩石。撞击时小行星自身的解体将吸收其携带的大部分能量,对地球或者其它行星造成的破坏极为有限。理论上小行星撞击时携带的最大能量不能超过其自身结构能量,一旦超过,不用撞击,小行星就会先行解体。

    即使是铁结构的小行星,进入大气层后产生的高温爆炸,不仅是溶化了部分质量,还极大减缓了下落速度。人类刻意制造的流线型钢铁结构航天飞机,在空中解体后的碎块,也是缓慢降落到地上,并没有象子弹一样射入地面深处。这也是陨铁都躺在地面上,而没有射入地球内部的原因。

    1908年的通古斯大爆炸,是一起结构坚固的小行星撞击地球的例子,结果根本未在地面上形成大坑,除了直接撞击区域,并未给人类带来多大灾难,其危害远不如一次大型火山喷发。

    即使在月亮、现代火星、水星这样大气稀薄的星球上,小行星撞击造成的破坏也是极为有限的。因为小行星的最大破坏效果就是把一块同体积的岩石也变成粉末。

    地球、月亮、现代火星、水星上的所谓陨石坑是喷发后的冷缩回吸作用形成的,不是小行星撞击的结果。

    月亮、现代火星、水星上的喷发与地球相比,有两个明显不同的特点:一,月亮、现代火星、水星的内部温度不能达到一千万度,不发生氢热核反应,总的喷发规模要比地球小得多。二,月亮、现代火星、水星的大气稀薄,引力较小,同等力量的喷发,在地球上是挤牙膏式的,在月亮、现代火星、水星上却是开枪射击式的,形成的地形地貌完全不同,地球上是山峰,月亮、现代火星、水星上却是深坑。这也是月亮、现代火星、水星上多见深坑,少见火山的原因。

    因此,小行星撞击地球不会给地球带来大灾难,更不会是世界末日。地球历史上的生物大灭绝也不可能是小行星撞击的结果。

第六章  宇宙生态平衡

    宇宙是一个巨大的生态系统。宇宙生态平衡是指天体演化中的有序、循环和比例现象。

    天体演化的有序是指不同条件下形成的天体具有不同的质量。

    在重元素和放射性元素含量比例小的宇宙空间环境中,必然形成超大质量天体。超大质量天体内部温度高,能产生重元素。其根本特征是外壳不会被核聚变积累的能量轻易溶化。超大质量天体最后喷发形成星系。比如银河系。

    在超大质量天体喷发出的物质带中,重元素和放射性元素含量比例高,形成大质量的恒星。恒星内部温度一般高于1000万度,低于1亿度,只能大量产生氦,不能产生其它更重元素。其根本特征是外壳被溶化后,内部温度仍保持高于1000万度,氢热核反应仍能进行。这样的天体最后成为对外发热发光的恒星。比如太阳。

    在恒星喷发出的物质带中,已经被恒星聚集起来重元素和放射性元素,与其它物质一起冷却形成行星。行星的特点是在外壳保护下,内部温度能够达到1000万度,发生氢热核反应。行星向外喷发后失去外壳保护,内部温度低于1000万度,氢热核反应停止。氢热核反应时断时续的进行,到最后完全停止。其根本特征是氢热核反应时断时续,最后完全停止。比如地球。

    行星喷发出来的小物质团,形成卫星。卫星即使在外壳保护下,内部温度也不能达到1000万度,不能进行氢热核反应。这样的天体最后成为卫星,比如月亮。严格来讲,水星、金星因为没有能力生成自己的卫星,其性质与月亮是一样的,只不过辈份高一辈。

    从卫星的角度看,月亮是地球的卫星,地球是太阳的卫星,太阳是银河的卫星。

    从出生的角度看,银河生出太阳,太阳生出地球,地球生出月亮。就象繁衍是生命的本能一样,制造自己的卫星是天体的本能。实际上,银河也可以直接产生象地球月亮一样的行星、卫星,太阳也可以直接产生象水星、金星这样没有繁殖能力的天体。

    从循环的角度看,天体的放射性元素和重元素消耗完,只剩下核裂变时吸能的铁和轻元素,最后形成玻色——爱因斯坦凝聚,还原为单原子。

    星系是宇宙中独立的生态系统,具有宇宙的全部功能,星系的质量能独立完成天体演化的全部过程。其它星系的远离,对星系的演化没有影响。

    天体的循环包括能量循环、物质循环、运动循环和形态循环。

    能量循环是指放能核反应和吸能核反应同时发生在整个宇宙空间和天体内部。形成热量——冷量——热量的循环。根据能量守恒原则,产生的热量和贮存的冷量是相等的。但这个循环是不等量的,天体产生的热量有一部分立即散发出去,不可能收回,天体内部形成冷量剩余。冷量剩余的表现是,天体最后只剩下核裂变时吸收能量的铁元素和轻元素。铁元素和轻元素是冷量贮存体。

    在整个宇宙空间,恒星主要产生能量,类似黑洞的天体主要吸收能量,形成能量循环,并使宇宙背景温度保持恒定。当宇宙背景温度高于摄氏—270.97度时,氦液不再具有超导性,新恒星的形成将遇到极大的困难。当宇宙背景温度高于摄氏—268.93度时,氦元素直接气化,新恒星将停止形成。新恒星停止形成后,宇宙背景温度就会下降,导致新恒星重新大量形成,从而维持宇宙核反应的平衡。

    物质循环系统主要是指氢元素聚变成氦元素,氦元素聚变成轻元素,轻元素聚变成铁,铁元素聚变成重元素和放射性元素。放射性元素和重元素裂变成铁和轻元素,轻元素裂变成氦元素,氦元素裂变成氢元素,相互循环。

    运动循环包括天体的公转、自转和呼吸运动。

    天体的公转是指天体围绕另一个比自己质量大的天体旋转的运动。天体公转的过程就像游牧民族逐水草而居一样,追逐吸附宇宙空间的物质团,不断壮大自己。

    天体围绕自身旋转轴的自转,形成呼吸运动和内部物质的有序排列。

    呼吸运动是指天体大气层中的气体,从两极气眼吸入,经赤道喷出,回到大气层的循环。

    形成天体的六类物质,氢元素、氦元素、轻元素、铁元素、重元素、放射性元素,互相转化,互相制约,缺一不可。在数量上也要保持平衡。各类物质的比例决定天体的不同形态。缺少某一类物质,天体都将发育不全或者过早夭折。

 

尾声     远古的传说

    据中国唐朝司马贞所著《补史记三皇本纪》记载,三皇之一的女娲时期,名字叫共工的水神造反,与名字叫祝融的火神交战。水神被火神打败了,水神气得用头去撞西方的不周山,不周山是天的支柱,导致天塌了下来,天河之水注入人间,造成大洪水。女娲炼出五色石,用来补好天空,人类得以安居。

    同时,全世界关于大洪水的传说有600多则。中国、日本、马来西亚、老挝、泰国、印度、澳大利亚、希腊、埃及及非洲、南美、北美土著等各个不同国家和民族的传说中都有对一场大洪水的记忆。这些传说产生于自各个不同的民族、文化,但内容都很相似。

    这些传说都是地球一次喷发活动的真实描写。这次喷发发生在海底,巨大的海啸沿江河向内陆推进,喷出的炽热岩浆在积雪的山顶落下,融化了山顶积雪,造成融雪性洪水,喷发蒸发的海水以暴雨重新落回地面,三大洪水齐至,加上人类主要居住在河流附近,人类文明受到巨大破坏。

    我们不知道人类祖先历经劫难后,怀着怎样一种心情,在没有文字的情况下,如何把这一切记忆下来,并想方设法传达给后人的。但当我们终于明白祖先的科学精神和良苦用心后,我们是不是可以在心里默默地说:祖先,安息吧,我们明白了。

 

    主要参考书目和资料来源:

    一,《宇宙简史》(美)埃里克.简森著  熊况译  2011年1月上海科学技术文献出版社

    二, 中央电视台科教频道

    三, 中央电视台记录频道

    四, 谷歌

    五, 谷歌搜索引擎维基百科条目

    六, 谷歌地图

    七,《原子核物理》(修订版) 卢希庭主编  2010年6月  原子能出版社重印

    封面照片:哈勃太空望远镜照片

 

声明

 

    本书图片多数来源于网络,有的图片无法确定原作者,故部分图片未署原作者名,在此致歉。请原作者及时与本书作者联系,以便署名。作者联系邮箱:467219088@qq.com

黄保群

2011年12月23日

   

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