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1、6.1.2 6.1.2 太阳系的形成与地球的诞生太阳系的形成与地球的诞生 两千多年前，古希腊的哲学家亚里士多德两千多年前，古希腊的哲学家亚里士多德认为：认为：“地球位于宇宙的中心，整个宇宙由环绕地球位于宇宙的中心，整个宇宙由环绕着地球的七个同心球壳组成，太阳、月亮、行着地球的七个同心球壳组成，太阳、月亮、行 星星和恒星分别处在不同的球壳上，它们都围绕地球和恒星分别处在不同的球壳上，它们都围绕地球做完美的圆周运动。做完美的圆周运动。”这样，空这样，空 间的位置是绝对间的位置是绝对的，地球的地心就是宇宙的中心，而每个物体都的，地球的地心就是宇宙的中心，而每个物体都有它的天然位置。有它的天然位置。
2、亚里士多德把宇宙空间分为亚里士多德把宇宙空间分为“月上月上”和和“月下月下”两部分、天上的物体就在天两部分、天上的物体就在天然位置上，然位置上， 它们随天球做圆周运动，月下和地面它们随天球做圆周运动，月下和地面附近物体的天然位置是地心，它们之所以做落体附近物体的天然位置是地心，它们之所以做落体运动，是因为它们还没有到达自己的天然位置。运动，是因为它们还没有到达自己的天然位置。 亚里士多德的地心说亚里士多德的地心说哥白尼的日心说哥白尼的日心说 1543年，波兰天文学家哥白尼在临终时年，波兰天文学家哥白尼在临终时发表了一部具有历史意义的著作发表了一部具有历史意义的著作天体天体运行论运行论，完整地提
3、出了，完整地提出了“日心说日心说”理论。理论。这个理论体系认为，太阳是行星系统的中心，这个理论体系认为，太阳是行星系统的中心，一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星，一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星，它上面像陀螺一样自转，一面又和其他行星它上面像陀螺一样自转，一面又和其他行星一样围绕太阳转动。一样围绕太阳转动。 日心说把宇宙的中心从地球挪向太阳，这日心说把宇宙的中心从地球挪向太阳，这看上去似乎很简单，实际上却是一项非凡的创看上去似乎很简单，实际上却是一项非凡的创举。哥白尼依据大量精确的观测材料，运用当举。哥白尼依据大量精确的观测材料，运用当时正在发展中的三角学的成就，分析了行星、时正在发
4、展中的三角学的成就，分析了行星、太阳、地球之间的关系，计算了行星轨道的相太阳、地球之间的关系，计算了行星轨道的相对大小和倾角等，对大小和倾角等，“安排安排”出一个比较和谐而出一个比较和谐而有秩序的太阳系。这比起地心说，不仅在结构有秩序的太阳系。这比起地心说，不仅在结构上优美和谐得多，而且计算简单。更重要的是，上优美和谐得多，而且计算简单。更重要的是，哥白尼的计算与实际观测资料能更好地吻合。哥白尼的计算与实际观测资料能更好地吻合。因此，日心说最终代替了地心说。因此，日心说最终代替了地心说。 在中世纪的欧洲，托勒密的地心说一直占有统在中世纪的欧洲，托勒密的地心说一直占有统治地位。因为地心说符合神权
5、统治理论的需要，它治地位。因为地心说符合神权统治理论的需要，它与基督教会所渲染的与基督教会所渲染的“上帝创造了人，并把人置于上帝创造了人，并把人置于宇宙中心宇宙中心”的说法不谋而合。如果有谁怀疑地心说，的说法不谋而合。如果有谁怀疑地心说，那就是亵渎神灵，大逆不道，要受到严厉制裁。日那就是亵渎神灵，大逆不道，要受到严厉制裁。日心说把地球从宇宙中心驱逐出去，显然违背了基督心说把地球从宇宙中心驱逐出去，显然违背了基督教义，为教会势力所不容。为了捍卫这一学说，不教义，为教会势力所不容。为了捍卫这一学说，不少仁人志士与黑暗的神权统治势力进行了前仆后继少仁人志士与黑暗的神权统治势力进行了前仆后继的斗争，付
6、出了血的代价。意大利思想家布鲁诺，的斗争，付出了血的代价。意大利思想家布鲁诺，为了维护日心说，最终被教会用火活活烧死；意大为了维护日心说，最终被教会用火活活烧死；意大利科学家伽利略，也因为支持日心说丽被宗教法庭利科学家伽利略，也因为支持日心说丽被宗教法庭判处终身监禁；开普勒、牛顿等自然科学家，都为判处终身监禁；开普勒、牛顿等自然科学家，都为这场斗争作出过重要贡献。这场斗争作出过重要贡献。 这一论断已经被各种间接证据证实，比如过去这一论断已经被各种间接证据证实，比如过去10年中，天文学家通过间接手段在太阳系外发年中，天文学家通过间接手段在太阳系外发现了近现了近150颗行星，它们所在的恒星系统与太
7、颗行星，它们所在的恒星系统与太阳系类似。阳系类似。哥白尼哥白尼“日心说日心说”的关键在于它否认了地球是宇的关键在于它否认了地球是宇宙的中心，科学地阐明了天体运行的现象，为认宙的中心，科学地阐明了天体运行的现象，为认识地球的起源奠定了基础。识地球的起源奠定了基础。当然，科学的发展表明，太阳也不是宇宙的中心，当然，科学的发展表明，太阳也不是宇宙的中心，太阳系只不过是宇宙大家庭中的普通一员。太阳系只不过是宇宙大家庭中的普通一员。2005年年4月月4日德国天文学家最近利用日德国天文学家最近利用“斯皮策斯皮策”红外望远镜，第一次捕捉到太阳系外行星的图红外望远镜，第一次捕捉到太阳系外行星的图像，直接证明了
8、太阳系外有行星围绕恒星运行像，直接证明了太阳系外有行星围绕恒星运行的推测。被拍照的这颗行星还很年轻，质量是的推测。被拍照的这颗行星还很年轻，质量是木星的两倍，环绕它所在的木星的两倍，环绕它所在的“GQ卢皮卢皮”恒星运恒星运行一周需要约行一周需要约1200年，两者之间的距离是太阳年，两者之间的距离是太阳与地球距离的与地球距离的100倍以上。这一与太阳系类似的倍以上。这一与太阳系类似的天体系统距我们约天体系统距我们约400光年光年 18世纪，天文学家对太阳系的研究中，世纪，天文学家对太阳系的研究中，发现许多行星的运动有一些共同的特点。发现许多行星的运动有一些共同的特点。 太阳系的九大行星绕太阳公转
9、方太阳系的九大行星绕太阳公转方向和太阳自转方向一致，九大行星绕向和太阳自转方向一致，九大行星绕太阳公转的平面大多接近同一平面。太阳公转的平面大多接近同一平面。 结论：结论：这些行星公转的特点如果与太阳系形成有这些行星公转的特点如果与太阳系形成有关，就可以作为推论太阳系形成的依据关，就可以作为推论太阳系形成的依据关于太阳系的起源有多种学说，最主要的有两关于太阳系的起源有多种学说，最主要的有两类：一类是星云说，认为太阳系是由一个旋转类：一类是星云说，认为太阳系是由一个旋转着的星云在收缩过程中逐渐形成的，着的星云在收缩过程中逐渐形成的，18世纪世纪的康德的康德拉普拉斯学说就属于星云学说。另一拉普拉斯
10、学说就属于星云学说。另一类是各种类是各种“灾变说灾变说”， “灾变说灾变说”认为，地认为，地球等行星的物质是因为某种偶然的巨变（如另球等行星的物质是因为某种偶然的巨变（如另一颗恒星走近或碰到太阳）而从太阳中分离出一颗恒星走近或碰到太阳）而从太阳中分离出来的。来的。“灾变说灾变说”由于缺乏证据而逐渐被抛弃，由于缺乏证据而逐渐被抛弃，20世纪中期以来兴起的新星云说则得到公认。世纪中期以来兴起的新星云说则得到公认。 “康德康德拉普拉斯星云说拉普拉斯星云说”什么是星云？什么是星云？ 星云是由极其稀薄的星云是由极其稀薄的气体气体和和尘埃尘埃组成的，组成的，形状很不规则，似形状很不规则，似云雾状云雾状的的
11、天体天体。 太阳系是由一块星云收缩形成的，太阳系是由一块星云收缩形成的，先形成的是先形成的是太阳太阳，然后，剩余的星云物，然后，剩余的星云物质进一步收缩演化，形成地球等质进一步收缩演化，形成地球等行星行星。星云说内容星云说内容太阳系的形成经历了三个阶段：太阳系的形成经历了三个阶段： （1）星云的压缩）星云的压缩 约在约在50亿年前，银河系中存在一团亿年前，银河系中存在一团云状的缓慢转动的弥漫星际气尘云状的缓慢转动的弥漫星际气尘“太阳星云太阳星云”，星云的质量是现在的太，星云的质量是现在的太阳的阳的12一一20倍。由于其它天体的引倍。由于其它天体的引力扰动或邻近超新星爆发的冲击波，原力扰动或邻近
12、超新星爆发的冲击波，原太阳星云在自身的引力下开始坍塌收缩，太阳星云在自身的引力下开始坍塌收缩，开始收缩时的横宽约为开始收缩时的横宽约为2光年。光年。 （2）原太阳和星云盘的产生）原太阳和星云盘的产生 在收缩过程中，随着星云内部质点碰撞的次数在收缩过程中，随着星云内部质点碰撞的次数和猛烈程度的增大，云团中心的密度不断增大，和猛烈程度的增大，云团中心的密度不断增大，原太阳星云大量引力势能转化为热能，使星云内原太阳星云大量引力势能转化为热能，使星云内部温度不断升高。它较稠密的核心部分不断压缩，部温度不断升高。它较稠密的核心部分不断压缩，很快收缩成一个气体大球，先是坍缩为原始太阳，很快收缩成一个气体大
13、球，先是坍缩为原始太阳，然后按照恒星演化历程，成为一颗主序星然后按照恒星演化历程，成为一颗主序星这这就是我们今天所见的太阳。周围旋转的尘粒和气就是我们今天所见的太阳。周围旋转的尘粒和气体原子则绕着它公转，形成一个薄盘。由于气体体原子则绕着它公转，形成一个薄盘。由于气体有一定膨胀压力，而尘埃之间碰撞所引起的向外有一定膨胀压力，而尘埃之间碰撞所引起的向外扩散却很小，摩擦碰撞使它们带静电而更容易聚扩散却很小，摩擦碰撞使它们带静电而更容易聚积成团。积成团。 尘埃碰撞粘合成大颗粒，尘埃颗粒向星云盘尘埃碰撞粘合成大颗粒，尘埃颗粒向星云盘的赤道面集中，进一步碰撞。这个过程不断进行，的赤道面集中，进一步碰撞。这个过程不断进行，直到形成大团块，这些由自身引力维系的团块就直到形成大团块，这些由自身引力维系的团块就被称为星子。星子有大有小，其典型尺度与小行被称为星子。星子有大有小，其典型尺度与小行星相仿，其中一部分成为今天的小行星和彗核，星相仿，其中一部分成为今天的小行星和彗核，另一部分则继续碰撞合并。另一部分则继续碰撞合并。 （3）行星的形成）行星的形成 这些星子中有些相互碰撞增大，成为行星这些星子中有些相互碰撞增大，成为行星的胚胎，称为行星胎，行星胎进一步吸积周围的胚胎，称为行星胎，行星胎进一步吸积周围的物质最终成为行星。的物质最终成为行星。