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3.1 太阳系结构

来源: 考纲 §3 · 课堂笔记 §8

太阳系由太阳和八大行星组成,分为两组。

图:太阳系天体大小对比(太阳、水星、金星、地球、火星、谷神星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星/卡戎、阋神星)。仅大小按比例,距离不按比例。

内行星(岩石行星): 水星、金星、地球、火星——固态表面、或有大气、靠近太阳。

外行星(气体巨行星): 木星、土星、天王星、海王星——外层气态、内层液态、固态核(高压所致);质量很大。

为什么这样分? 这是行星形成的遗产:炽热的内侧盘里只有岩石/金属能保持固态 → 小岩石行星;遥远的外侧连冰也固态、材料多得多 → 大核额外吸积气体 → 气体巨行星。

➕ 起源:从尘埃云到行星

来源: ➕ 考纲 · 参见主题 1 §1.2

整个太阳系起源于一团气体与尘埃云(太阳星云),它在引力作用下坍缩(收缩塌陷)。逐步来看:

  1. 收缩成盘: 云团收缩;由于角动量守恒角动量),它越转越快,并压扁成一个旋转的盘。在致密的中心点燃了太阳(聚变,见 §3.3)。
  2. 星子(Planetesimale)(尘埃结块成「积木」): 盘中的尘埃颗粒相互碰撞并粘连,结成越来越大的块体,直到千米量级——这就是星子(希腊语「行星的最小积木」)。
  3. 原行星(Protoplaneten)(积木长成「准行星」): 星子靠自身引力彼此吸引、碰撞,并合长成原行星(今日行星的前身)(吸积 Akkretion = 通过收集物质而增大)。
  4. 清空轨道: 一条轨道上最大的天体逐渐把其余物质收拢,「清空自己的轨道」→ 成为真正的行星(正是这条标准,矮行星冥王星没能满足)。

那「内岩外气」的分化在哪一步进入? 一颗原行星会变成岩石还是气体巨行星,取决于它在盘中的位置:内侧(热)只有岩石/金属能保持固态 → 小核,无力再束缚气体;外侧(冷)连也固态 → 建材多得多 → 大核,其引力还能再捕获气体(H、He)→ 气体巨行星。