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太阳系的星子集成演化学说

戴云德

E-mail：addeinuy@tom.com

摘 要：太阳系的星子集成演化学说与以往的灾变说不同，与星云说也有所不同。本文在太阳是由星云收缩而成的基础上，阐述了太阳系行星、卫星等是由太阳中央星云外围很多分裂的小星云收缩聚集演化而成的。并成功地解释了太阳系角动量分布异常问题、提丢斯—波得定则、金星天王星自转轴异常倾斜、行星光环及环缝等现象。

关键词：太阳 行星 星云 星子 角动量 提丢斯—波得定则 自转 光环

1. 引言

两百多年来，陆续出现了四十多种太阳系起源学说，无论是星云说还是灾变说，不是无法解释太阳系角动量分布异常问题，就是无法解释提丢斯—波得定则、金星天王星自转异常等现象。传统的太阳系形成理论，都因为遇上不可克服的困难而没有被大家普遍接受。太阳系的星子集成演化学说能较好的解释这些现象。

2. 星子集成太阳系

2.1 太阳中央星云和外围分裂的小块星云的特征

太阳系的星子集成演化学说简单的讲就是：大约50亿年前离银河系中心2.7万光年的猎户旋臂上的太阳系形成之初的太阳系原始星云不是一块整体的星云，而是中央有个比较大的太阳中央星云，中央星云外围有很多分裂的小星云组成。由于太阳中央星云和附近其它的恒星或中央星云之间的空间引力比较平衡，中央星云的引潮力很弱，因此容易形成分裂的小星云或者以固体液体等高密度物质为核心的分裂的小星云。这些分裂的小星云之间充满了星云际气体，这些星云际气体也是太阳大星云的组成部分，只是它的气体密度比小星云低。这些分裂的小星云散落在太阳中央星云和附近其它的恒星或中央星云之间。这些分裂的质量达到一定程度的小星云在向太阳中央星云靠拢时自身也在收缩。此外，有一定宽度的小星云受太阳中央星云吸引向中央星云坠落靠拢时，小星云也会收缩。当到达现在太阳系行星附近时，小星云就已经收缩成固体液体等物质为核心周围包裹着气体的慧星或小星子（以下合称小星子）。这些小星子在向太阳靠拢时，小星子的固体液体核心部分，有些会分裂，另有一些会合并。这些小星子部分互相碰撞或相互之间引力作用失去角动量后就坠落到由中央星云收缩成的太阳上，其余部分在绕太阳的轨道上逐渐聚集形成行星及其卫星，并进一步演化成今天的太阳系。

离恒星或大星云较远的漫游在宇宙空间的一个或多个小块星云，如果总质量较大又低于恒星的质量下限，也会收缩成脱离恒星游荡在宇宙空间的独立存在的行星。总质量如果较小，就不能收缩成行星。

2.2 万有引力促进星云收缩

为什么小星子在靠近或坠落到太阳之前就已经收缩成固体液体等物质为核心周围包裹着气体的星子？这是由促进收缩的万有引力决定的。根据重力加速度公式，也就是星云最外层收缩的加速度与该星云的半径成正比，也与该星云的密度成正比；由于，得；由于分裂的小块星云是在整个太阳大星云里分子密度较高的部分，因而比整个太阳大星云平均密度稍高，因此小块星云收缩完成所用的时间比太阳大星云收缩完成所用的时间要少，即外围质量较大的小块星云没有被吸收到太阳大星云中央附近时，这些小星云就已经收缩成为冷凝或凝固了的物质为核心外部包着气体的小星子。对于质量较少的小块星云，万有引力还不能促使小块星云收缩，小块星云收缩还需要有其它因素参与作用，比如星系相撞或超新星爆炸的冲击波会压缩星云气体，在万有引力的共同作用下，使得小块星云收缩成小星子。质量更小的小块星云，如果氢和氦气体聚集后没有被压缩成液态或固态，随着绕太阳运转的时间增加，其中的高融点高沸点物质也有可能聚集成小星子的液态或固态核心。

2.3 太阳系的形成过程

太阳系的星子集成演化学说认为八大行星是从太阳系的内部逐渐向外由星子堆积聚集而成的，其形成过程是：太阳中央星云逐渐收缩时，外部的小星子也逐渐形成并向太阳靠拢，离中央星云近且角动量小的星子先到达太阳附近最先聚集形成水星，然后形成金星、地球等一直向外先后聚集成八大行星、矮行星及小行星，同时或稍后由星子堆积聚集形成卫星。

当太阳中央星云在引力作用下收缩成原始太阳后，中央星云外面的大量小块星云也先后收缩成小星子并且先后到达现在太阳系行星附近作椭圆轨道运动，有些还作抛物线、双曲线轨道或大倾角运动，有些还作反向运动，就象现在的小行星或彗星一样。由于小星子轨道不一样，部分小星子外面包裹着的气体之间相互作用后，这些气体逐渐以相同的方向并且以接近圆形的轨道绕太阳旋转。小星子的核心部分由于互相碰撞或者相互之间引力作用或者与气体作用而改变轨道，随着大量小星子逐渐坠落到原始太阳上、原始太阳进一步收缩，此时原始太阳的温度也逐渐升高。离中央星云较近的星子最先聚集形成水星，然后较外层的星子也逐渐形成金星和地球。这些行星还吸附轨道附近的氢和氦等气体，使行星进一步壮大。后来原始太阳的温度继续升高，太阳热量和太阳风就开始吹散火星轨道及小行星带轨道上的小星子外面的气体，这个时候火星就长不大，小行星带轨道上也形成不了大行星。这些被吹散的氢和氦气体向木星和土星轨道上飘，部分氢和氦气体被木星和土星及其轨道上的小星子吸收。飘散的氢和氦气体阻挡减弱了太阳热量和太阳风射向木星和土星轨道上的小星子，或者这个时候太阳热量和太阳风增强的相对比较慢，这个时候木星和土星就一个劲的长。又由于木星和土星轨道离太阳比较远，太阳的引潮力比较弱，太阳的引潮力不容易把小星子外面包裹着的气体撕裂分离出，小星子外面还包裹着大量的气体，或者木星和土星轨道附近小星子及气体特别多，结果木星和土星就长得很大，其氢和氦等轻元素在太阳系八大行星中含量最多，密度也就较低。（类地行星由于离太阳比较近，太阳的引潮力比较强，容易把小星子外面包裹着的气体撕裂分离出，小星子外面还包裹着的气体相对比类木行星轨道附近的小星子少，因此类地原行星质量就不是很大。）后来随着时间的进展，太阳热量和太阳风继续增强把天王星和海王星轨道上的小星子上较轻的氢和氦吹走的越来越多，在外层更加迟的形成的天王星和海王星的氢和氦含量就一个比一个少，密度也一个比一个大。此后太阳热量和太阳风还继续增强，海王星外面的柯伊伯带上的小星子由于氢和氦被吹走的太多，小星子总重量越来越小，又由于柯伊伯带上太空太宽广，行星形成的更加慢，就形成不了较大的行星，只形成了小小的冥王星等星体。

由于后来太阳热量和太阳风继续增强，类地行星外面包裹着的轻物质也被吹散了，因此类地行星的质量就较小密度也较大。而木星和土星由于离太阳较远质量很大能够留住轻物质，因此密度就较低，较外层的土星及其轨道上的小星子可能吸收氢和氦等轻物质太多了，后来形成的土星的密度甚至比水还低。天王星和海王星由于离太阳很远，温度很低，质量也较大，能够留住轻物质，因此密度也较低。

3. 太阳系的星子集成演化学说能够较好的解释以下一些现象

3.1 太阳系角动量分布异常问题

传统的太阳系形成理论星云说无法解释太阳系角动量分布异常问题，灾变说虽然能解释太阳系角动量分布异常问题，但是由于太阳与其它恒星碰撞可能性比较小而有些牵强附会，太阳系的星子集成演化学说却能较好的解释这个问题。

太阳系的星子集成演化学说认为，太阳系形成之初，受原始太阳星云绕银河系转动，太阳中央星云绕自己中心也在旋转，中央星云自转具有一定的角动量，由于太阳中央星云不是圆球形（球对称），太阳中央星云某一边凸出部分受到附近（路过）的其它恒星（或恒星的原始星云）吸引产生的反向角动量与原有太阳中央星云自转角动量相抵消后，太阳中央星云自转角动量就变得比较校包括太阳中央星云外围很多分裂的小星云在内组成的整个太阳大星云也不是圆球形（球对称），外围分裂的小星云也受到附近（路过）的其它恒星（或恒星的原始星云）吸引等情况而得到很大的角动量，这些得到角动量的小星云的角动量方向有各个方向包括正反方向，其中某一方向的小星云角动量占优势（这一方向的小星云绕太阳的盘面与银河系盘面约成60°角），这些小星云相当一部分不会坠落到太阳上，则这些分裂的小星云收缩成的小星子就拥有较大的角动量，后来这些小星子聚集成了行星，因此在太阳系中太阳的角动量比较小，行星拥有大部分角动量。后来又由于太阳抛射太阳风等现象，太阳的角动量又变校

运行盘面与银河系盘面约成60°角的角动量较小的一部分小星子会坠落到太阳上，会传递给太阳一份角动量，与前面讲到的太阳较小的角动量合成，就成为现今的太阳自转赤道面与黄道面成7°角。后来又由于太阳抛射太阳风等现象，太阳角动量又变小，变小到现今的太阳赤道自转速度约2km/s。

3.2 共面性、同向性和近圆性

根据太阳系的星子集成演化学说，太阳中央星云及外围大量小块星云在引力作用下收缩，外围的大量小块星云收缩成一个环绕太阳的盘状结构，这个盘状结构其实是很多的轨道扁率不同大小不同的小星子环绕太阳公转，由于不同扁率不同大小的小星子轨道互相交错影响，则这个盘状结构大致是个平面，基本上平行于后来的黄道面。太阳系里大行星（水星和冥王星除外）由于有足够多的小星子聚集能够促使倾斜的小星子轨道面互相抵消平均化，因此由星子聚集成的大行星的轨道面大多基本上也与黄道面平行一致。另外，行星之间的万有引力也会促使大行星的轨道面趋于统一。大卫星由绕母行星公转的足够多的小星子集成，足够多的小星子能够促使倾斜的小星子轨道面互相抵消平均化，因此大卫星的轨道面大多基本上也与母行星的赤道面平行一致。太阳系里的小卫星由于没有足够的星子聚集不能促使倾斜的小星子轨道面互相抵消平均化，因此有些小卫星的轨道面不与母行星的赤道面平行一致。太阳系最内层和最外层的行星由于小星子互相抵消平均化不够完全，因此其椭圆轨道面倾角就比较大。

太阳系的行星及其卫星都是由小星子集成而成的，这些小星子有些逆时针运行，有些顺时针运行，其中某一方向占优势。在绕太阳过程中占弱势的一方会被占优势的一方的一部分抵消掉，乘下的就是占优势的一方，即逆时针绕太阳的一方，因此由这些小星子集成的行星都以逆时针绕太阳公转。卫星也是一样，规则卫星以占优势的一方的方向也就是以母行星自转的同一方向绕其母行星公转。

足够多的小星子集成的大行星（水星和冥王星除外）或大卫星轨道由于扁率不同大小不同的小星子的椭圆轨道互相抵消平均化后其轨道就接近圆形，较少的小星子集成的小卫星其椭圆轨道就比较扁，太阳系最内层和最外层的行星由于小星子不同的椭圆轨道互相抵消平均化不够完全其椭圆轨道也比较扁。由于太阳质量增加时，行星离太阳的距离就减少，则行星绕太阳的速度就增加。行星处在椭圆轨道远日点或近日点附近的速度与该距离（远日点或近日点）上圆周环绕太阳的速度差的绝对值与该距离上圆周环绕太阳的速度的比值随着太阳质量的增加而减少，因此当太阳质量增加后，行星的椭圆轨道就变得圆一些。同样行星的质量增加也会使得卫星的轨道变得圆一些。迟一些形成的小卫星由于行星质量增加不多，小卫星的椭圆轨道就不够圆。

总之，根据太阳系的星子集成演化学说能够较好的解释，足够多的小星子集成的大行星（水星和冥王星除外）轨道接近圆形而且其轨道面基本上与黄道面平行一致，足够多的小星子集成的大卫星轨道接近圆形而且其轨道面基本上与母行星的赤道面平行一致，没有足够多的小星子集成的小卫星轨道就不够圆而且其轨道面倾角也比较大，太阳系最内层和最外层的行星由于小星子互相抵消平均化不够完全其椭圆轨道也比较扁而且其轨道面倾角也比较大；而且行星或卫星也大多以同一个方向公转。即太阳系的大行星基本符合共面性、同向性和近圆性的特征，规则大卫星也基本符合共面性、同向性和近圆性。

另外，还有一些稀薄的气体环绕太阳、行星旋转，这些气体的参与作用会更加促使太阳系的大行星、规则大卫星基本符合共面性、同向性和近圆性的特征。

3.3 提丢斯—波得定则

1766年，一位叫提丢斯的数学教授注意到，行星的位置和他们与太阳之间的距离存在着某种特殊的数学关系。这个特殊的数学关系就是，从0开始计数，以3的倍数组成的1个数列，每个数加上4再除以10，即0.4、0.7、1.0、1.6、2.8、5.2、10.0、19.6等这样的一组数据。实际上从水星开始到天王星，由近及远每个行星到太阳的距离的天文单位数很接近上面这组数据。太阳系的星子集成演化学说认为这个关系并不特殊，海王星、冥王星与提丢斯—波得定则里的数据相差很大。

根据太阳系的星子集成演化学说，行星是由星子堆积集成而成的。这些小星子在绕太阳转时大多是一个椭圆轨道，对于离太阳不同距离有某一相同扁率的不同小星子，这些小星子远日点与近日点的差距就与该小星子到太阳的距离成一定比值，即组成行星的同一扁率的小星子远日点与近日点的差距与该小星子到太阳的距离成正比，则小星子离太阳近其远日点与近日点的差距就小，小星子离太阳远其远日点与近日点的差距就大。因此这些小星子集成而成的行星之间的间距与行星到太阳的距离成正比，即行星离太阳近时行星间距就小，行星离太阳远时行星间距就大。另外，根据万有引力公式，太阳对小星子、气体的引力与小星子、气体离太阳的距离的平方成反比，行星对小星子、气体的引力也与小星子、气体离行星的距离的平方成反比，则当行星离太阳的距离增加时，行星能够吸收小星子、气体的距离也成比例的增加，因此这些小星子、气体集成而成的行星之间的间距与行星到太阳的距离也成正比。

里面的行星到太阳的距离与外面相邻的行星到太阳的距离的比值大约接近0.5，而实际上越是靠近太阳的行星（比如金星地球）与其外一层的行星到太阳的距离的比值越是比0.5大。上一节提到太阳质量增加后，行星的椭圆轨道就变得圆一些，环绕太阳转的小星子的椭圆轨道也变得圆一些。随着太阳大星云不断收缩，太阳中央星云外面的一些小星子也纷纷坠落到太阳上，有一些小星子没有坠落到太阳上，在绕太阳运转。太阳系内层的小星子轨道外面坠落到太阳上的小星子要比太阳系外层的小星子轨道外面坠落到太阳上的小星子多。因此随着小星子不断坠落到太阳上，太阳系内层环绕太阳的小星子的椭圆轨道变得圆一些的程度要比太阳系外层环绕太阳的小星子的椭圆轨道变得圆一些的程度大，即太阳系内层的小星子轨道比太阳系外层的小星子轨道要圆。另外，在太阳系形成过程中，在环绕太阳的扁平盘面上，还有一些稀薄的气体以比较接近圆形的轨道环绕太阳旋转，这些气体与环绕太阳的小星子会产生相互作用力，使小星子的速度雏近于气体的速度，会促使小星子的椭圆轨道变得圆一些。由于靠近太阳的气体密度要比远离太阳的气体密度大，再加上靠近太阳的小星子速度快，与环绕气体的速度差更大，两者相互作用力更大，其结果使得靠近太阳的小星子的椭圆轨道变得比远离太阳的小星子的椭圆轨道更圆。太阳系外层环绕太阳的小星子椭圆轨道比较扁，轨道交叉多，这些小星子聚集成行星或行星胚吸收远处小星子的能力大，容易把较远处的小星子拉拢聚集成行星。太阳系内层环绕太阳的小星子椭圆轨道比较圆，轨道交叉少，这些小星子聚集成行星或行星胚吸收远处小星子的能力小，不容易把较远处的小星子拉拢聚集成行星。因此小星子堆积集成行星后，太阳系内层行星的轨道间距比太阳系外层行星的轨道间距更加密，即越是靠近太阳的行星（比如金星地球）与其外一层的行星到太阳的距离的比值越是比0.5大。

最靠近太阳的水星与金星的距离不符合上面提到的越是靠近太阳的行星与其外一层的行星到太阳的距离的比值越是比0.5大，这是由于水星最靠近太阳，水星轨道附近的小星子、气体聚集成水星后，还有一些更靠近太阳的小星子、气体没有聚集成比水星还靠近太阳的行星，这些小星子、气体逐渐被水星吸收，由于这些小星子、气体更靠近太阳也更远离金星，因此这些小星子、气体聚集到水星上就使水星更靠近太阳。

海王星离太阳约30天文单位，而不是天王星离太阳的距离的约2倍，可能由于天王星外面的空间太宽广，距离太远，万有引力太弱，行星吸附小星子、气体或小星子、气体聚集成行星的能力太弱（比如柯伊伯带天体就聚集不成行星），海王星外面更加远的小星子、气体不能聚集到海王星上，没有这些小星子、气体的拉拢，海王星就不会远离太阳，因此海王星离太阳的距离就没有天王星离太阳的距离的约2倍。

根据太阳系的星子集成演化学说，行星的卫星也是由环绕行星的小星子、气体堆积集成而成，其中由较多小星子、气体集成的规则大卫星之间的距离也基本符合提丢斯—波得定则，即规则大卫星离行星近时卫星间距就小，规则大卫星离行星远时卫星间距就大。

3.4 行星自转轴的倾斜

金星逆向自转、天王星躺着自转，以往科学界认为是由于金星、天王星被其它星体撞击造成的，或者经历了特殊的演化过程造成的。太阳系的星子集成演化学说认为金星、天王星自转异常是和其它行星形成过程一样，是在星子堆积集成过程中吸纳小星子不平衡或不对称造成自转轴倾斜。

行星为什么会自转，是由于行星的星子集成过程中，轨道在行星外侧的小星子（近日点在行星轨道外侧附近）向行星靠拢时，绕太阳的速度大多超过行星绕太阳的速度，这些小星子坠落集成到行星上，就会使行星产生逆时针旋转；轨道在行星内侧的小星子（远日点在行星轨道内侧附近）向行星靠拢时，绕太阳的速度大多低于行星绕太阳的速度，这些小星子坠落集成到行星上，也会使行星产生逆时针旋转。轨道与行星相交叉的小星子坠落集成到行星上，既会使行星产生逆时针旋转，也会使行星产生顺时针旋转，两者基本相互抵消。小星子与行星轨道在黄道面投影相交叉而在立体空间不相交叉的小星子坠落集成到行星上，会使行星产生顺时针旋转，但比轨道在行星内外侧不与行星轨道相交叉的小星子坠落集成到行星上使行星产生逆时针旋转的程度要少，总的结果是行星在星子集成过程中行星产生逆时针旋转。行星附近以接近圆形的轨道绕太阳旋转的气体，被行星吸附后也会使行星产生逆时针旋转。

太阳系的行星在星子集成过程中，如果在太阳系星子盘中平衡对称地吸纳小星子，则形成的行星自转轴基本上垂直于黄道面或行星的轨道面。造成自转轴倾斜的原因是行星多吸收了本来是组成旁边行星的一群小星子，或者少吸收本来应该是组成自己星体的一群小星子。这些小星子轨道差不多，近日点或者远日点大都在同一处互相靠近，近日点或者远日点不是散布在行星的整个轨道附近。多吸收的小星子会被重力场加速坠落到行星上，这些小星子传递给行星一个总的角动量，这个总的角动量有各种方向，有和太阳系行星的逆时针旋转的角动量方向差不多的，有相反的，还有垂直和倾斜的。行星多吸收小星子增加的角动量和本来基本垂直于黄道面的行星自转角动量（也就是逆时针自转）通过失量合成，形成新的角动量方向，这就造成了行星自转轴的倾斜；相反，少吸收小星子也会造成行星自转轴的倾斜。

水星自转轴只倾斜0.1°，比其它行星都低得多，可能是水星离太阳近被太阳引力锁定。

地球、火星的自转轴倾斜也是由于两者之间多吸收或少吸收小星子造成的，换句话可以说是地球和火星之间交换了小星子。由于火星的质量是地球的0.107倍，火星的半径是地球的0.532倍，内地行星由于都是固体星球，而且密度差不多，内部物质密度分布也差不多，根据球体的转动惯量，则火星的自转惯量约是地球的0.030倍。又由于火星的逃逸速度是地球的0.446倍，因此相同质量的小星子坠落到火星或地球上，造成地球自转轴倾斜的能力只是火星的0.067倍（为了简单起见，交换小星子产生的自转轴倾斜指的是小星子坠落作用在星球大圆上，以下的也一样，这样计算比较起来简单一些。），而地球和火星自转轴倾斜差不多，显而易见地球自转轴倾斜还与金星有关，大部分是与金星交换了小星子造成的。

金星逆向自转也是由于多吸收本来属于地球的小星子，或少吸收本来属于自己的小星子而被地球吸收了，换句话可以说是金星和地球之间交换了小星子。以金星多吸收本来属于地球的小星子为例，这些小星子轨道近日点在金星内侧，远日点在地球附近，可能在地球轨道面的某一边多一些，这些小星子轨道由于摄动或某种原因造成靠近金星而被金星俘获，小星子坠落轨道面与金星轨道面基本平行略倾斜，金星就多得到了这些小星子；这些小星子在靠近金星时由于速度比金星快，又在金星内侧，坠落到金星上就会促使金星产生顺时针旋转，结果就使金星逆时针旋转减速，减速减过了头，甚至造成金星顺时针旋转，金星这个顺时针旋转相对其它行星就是逆向自转。地球由于失去了地球附近轨道面某一边的小星子的坠落带来的角动量，使得地球自转轴发生倾斜。以少吸收本来属于金星的小星子而被地球吸收为例，这些小星子轨道近日点在金星外侧，基本在金星轨道面附近，远日点在地球附近，可能在地球轨道面的某一边多一些，也由于轨道摄动或某种原因这些小星子轨道靠近地球而被地球俘获，金星就失去了这些小星子；而这些失去的小星子本来会促使金星产生逆时针旋转，失去这些小星子后，金星逆时针旋转就变成顺时针旋转，相对其它行星就是逆向自转。地球由于多得到了地球附近轨道面某一边的小星子的坠落带来的角动量，使得地球自转轴发生倾斜。

下面粗步固算一下金星地球之间交换了小星子究竟产生多大的关系。由于金星的质量是地球的0.815倍，金星的半径是地球的0.949倍，则金星的自转惯量约是地球的0.734倍。又由于金星的逃逸速度是地球的0.929倍，因此相同质量的小星子坠落到金星或地球上，造成地球自转轴倾斜的能力只是金星的0.790倍（同上，指的是小星子坠落作用在星球大圆上，以下的也一样。）。金星自转轴倾斜177°，自转周期是243天，这种情况可以看成是多吸收或少吸收的小星子反向撞击使金星从正常的自转轴不倾斜的逆时针旋转撞击成基本停止。而实际上金星地球之间交换小星子使地球自转轴倾斜的角度只是22°到25°左右，只是金星的0.404到0.466倍，与0.790倍相差较大，这是由于金星与地球交换的小星子在地球黄道面两边坠落到地球上部分互相抵消，减少了地球自转轴的倾斜度，还有可能是当时地球自转角速度比当时金星自转角速度快。

本节粗步固算一下木星土星之间交换了小星子究竟产生多大的关系。由于土星的质量是木星的0.300倍，土星的半径是木星的0.843倍，考虑到土星的密度是木星的一半，土星外层轻物质比木星外层还要轻，则土星的自转惯量约是木星的0.1倍（由于木星土星内部物质密度分布不同，这个值只是估计值。）。又由于土星的逃逸速度是木星的0.597倍，因此相同质量的小星子坠落到土星或木星上，造成木星自转轴倾斜的能力只是土星的0.17倍。而木星自转轴倾斜约3.12°，则木星土星之间的小星子交换造成土星自转轴倾斜约18.3°。土星自转轴倾斜约26.7°，其余8°应该与天王星有关（这个8°也是个估计值。）。

天王星两旁的行星自转轴都有26°到30°的倾斜，应该都与天王星有关，但是天王星自转轴倾斜主要还是与土星交换了小星子造成的。以天王星多吸收本来属于土星的小星子为例，这些小星子轨道近日点在土星附近，远日点在天王星附近，在天王星轨道面的斜上方或斜下方，这些小星子轨道由于摄动或某种原因靠近天王星而被天王星俘获，小星子坠落轨道面与天王星轨道面基本垂直略倾斜，天王星就多得到了这些小星子；这些小星子在靠近天王星时速度比天王星慢，坠落到天王星上就会促使天王星产生基本上横着旋转。相反，土星也有可能多吸收本来属于天王星的小星子，也会使天王星产生横着旋转。天王星也与海王星进行小星子交换，使天王星产生某一方向的旋转。天王星与土星、海王星交换小星子产生的旋转方向与天王星原有的旋转方向进行失量合成，就造成天王星以98°倾斜角自转。没有坠落到天王星上的小星子形成天王星的卫星，与天王星赤道面平行绕着天王星转。天王星的规则卫星公转方向和天王星自转方向一样是由交换的小星子和原有星子合成的，其它行星的规则卫星公转方向也是这样形成的。

海王星也由于与天王星交换了小星子而使海王星以30°的倾斜角自转。

行星以这种多吸收或少吸收小星子的方式与旁边的行星交换小星子后，也部分地改变了行星椭圆轨道的扁率和行星轨道面的倾斜度。

3.5 行星的光环

气体行星木星、土星、天王星、海王星都有光环，类地行星没有光环。为什么气体行星都有光环？这是由于气体行星主要是由液体组成、体积大、自转快、星体扁率大、赤道部分隆起大造成的。太阳系演化初期残留下来的某些原始物质碎片或者卫星的碎片在行星的洛希极限内以各个方向绕行星公转，不能聚集成卫星。类地行星由于扁率小，赤道部分隆起很小或不隆起，改变碎片轨道的能力小，或无能力改变碎片的轨道，碎片仍然以各种方向绕行星公转。由于方向不一致，当这些碎片互相碰撞时速度差比较大，一部分加速后脱离洛希极限或减速坠落到行星上，另一部分又和其它的碎片碰撞，其中一部分又加速后脱离洛希极限或减速坠落到行星上，这样周而复始碎片几乎都脱离洛希极限或坠落到行星上，行星的光环也就形成不了。由于气体行星赤道部分隆起大，赤道隆起部分通过引力吸引，把环绕行星公转的碎片吸引到赤道上方，改变碎片的公转轨道，在碎片被碰撞脱离洛希极限或坠落完前，使碎片在赤道上方绕行星公转。由于这些碎片方向一致，速度差小几乎不碰撞或者轻微碰撞，碰撞后轨道改变很小，就形成了基本上长久存在的行星的光环。星体扁率越大，修整碎片轨道到赤道正上方的能力也越大，行星的光环也就越壮观，比如土星的光环。

行星光环环缝的产生是由于形成光环时或光环形成之后大碎片撞掉小碎片造成的。在光环形成之前，由于碎片运动方向不一致，碎片之间存在速度差。大碎片从后面撞上小碎片会造成小碎片加速，轨道高度升高，部分会脱离洛希极限；小碎片从后面撞上大碎片会造成小碎片失速，轨道高度降低，部分会坠落到行星上。大碎片速度变化不大轨道基本不变，这样随着大碎片一圈一圈绕行星旋转就碰掉了与大碎片轨道相交的离行星中心某些半径处的小碎片，使这些半径处的小碎片密度减少，结果就形成了环缝。随着大碎片一圈一圈地碰撞，大碎片的轨道有少许变化，形成的环缝也就越来越宽。不同轨道不同大小的大碎片会造成不同宽窄不同明暗的光环环逢。光环环逢没有完全形成之前，大碎片如果坠落、飞离或与光环共面成为光环的组成部分，环逢不再继续发展，产生的环逢就是个不完全的环逢，比如锯齿状等奇异光环。造成环缝的大碎片如果没有坠落或飞离，会被行星隆起的赤道部分吸引，使大碎片在赤道上方绕行星公转，成为行星光环的组成部分，这个大碎片就基本上不再产生环缝，大碎片也有可能处在环缝或其边缘上。光环形成之后，公转轨道面与光环有一定夹角的外来较大的小星子和光环上的碎片碰撞也会形成环缝，其作用机理和大碎片撞击小碎片产生环缝差不多。

3.6 月球与地球的质量比

八大行星中，除月球外其它行星的卫星与其母行星质量比都在1/10000以下，只有月球例外，月球与地球的质量比高达1/81，这令科学届疑惑，怀疑月球起源有其特别之处。其实月球起源没有特别之处，与其它行星及大部分卫星一样都是星子集成的。当然，月球也有可能是先被地球俘获，然后再由星子集成长大。

先说说地球的形成，根据太阳系的星子集成演化学说，形成地球的小星子带有大量的氢和氦，地球形成之初，包括氢和氦在内的地球的总质量是现在固体地球质量的几倍到几十倍，这样现今的月球与包含氢和氦在内的地球的质量比大约是千分之几到万分之几，这就比较接近其它行星的大卫星与其母行星的质量比。后来地球上的氢和氦逃逸光，地球只剩下现今的固体地球，月球与现今的固体地球的质量比当然很高。气体巨行星都有十几个到几十个卫星，在太阳系的星子集成过程中，这些卫星在长大的过程中只得到部分小星子，因此这些卫星的个头相对其母行星都不是很大。而月球是地球的唯一卫星，在长大的过程中除了地球外没有其它卫星和它挣抢小星子，所以月球在星子集成过程中个头长得相对地球来说就比较大。以上两点合在一起，就使得月球与地球的质量比特别大。这个比值很高的月球地球质量比又与其它的卫星与其氢和氦没有逃逸的并且拥有多卫星的母行星质量比作比较，自然而然会产生疑问。因此太阳系的星子集成演化学说就较好的解释了月球与地球的高质量比。

3.7 类地行星密度、铁核的差异

水星的铁核相对自身的直径在4个类地行星中最大，地球的铁核相对大小次之，金星的铁核相对大小又小一些，火星的铁核甚至还没有演化完全，还含有大量的硫或硫化铁，为什么会出现这种差异？这也是由于太阳系形成初期形成这4个行星的前后次序及其内部演化造成的。

根据太阳系的星子集成演化学说，太阳系九大行星中水星最早形成，由于这个时候早期太阳的温度还很低太阳风也比较弱，不足以吹散小星子外围及其水星轨道上的轻物质氢和氦，或者吹散得很少，这时形成的水星带有大量的氢和氦，水星的总质量比现在大很多。由于水星收缩、重物质向水星核心聚集，水星内部温度升得较高，压力也较高，或者又有充足的演化时间，水星内部演化得就比较激烈比较完全，演化分离出的铁就比较多。等到后来太阳温度上升或者太阳风增强足以吹散水星表层大气包括氢和氦，水星就剩下没有大气的光秃秃的固体水星。水星演化得比较完全充分，演化分离出的铁都集中到水星的铁核里，甚至时至今日水星表面的光谱分析都未发现铁的痕迹。由于演化得比较完全充分，分离出了大量轻物质并且逃离水星，因此剩下的固体水星密度就很大。水星的高密度可能部分归功于水星早期由于某种原因丢失了外壳轻质岩石。

金星比水星稍后形成，包括氢和氦在内的总质量也比现在的金星大很多，由于这时太阳温度升高太阳风增强，开始吹散金星轨道上的气体，形成金星的小星子失去了部分外围较轻的氢和氦，这样金星的总质量可能比包括氢和氦在内的水星小一些，金星内部压力温度可能也较水星底些，或者演化时间短一些，金星经过内部演化后分离出的铁相对就少一些。后来太阳的温度升高，开始吹走了表面较轻的氢和氦。金星由于演化程度不够，金星还含有部分较轻物质，因此金星的密度在4个类地行星中比较底。后来再经过演化产生了大量的二氧化碳，由于二氧化碳较重就被金星束缚祝

地球比金星稍后形成，包括氢和氦在内的总质量也比现在的地球大很多，可能比包括氢和氦在内的金星总质量大，这样经过演化后地球的相对自身的铁核就比金星相对其自身的铁核大。这是由于包括氢和氦在内的行星总质量越大演化得越彻底，演化时间越长也演化得越彻底，从行星物质中分离出越多的铁，然后再汇聚到铁核里。由于地球演化的较彻底，分离出大量的轻物质并且逃离地球，因此地球的密度在4个类地行星中最高。地球的高密度部分归功于地球的大质量压缩了地球的体积。

火星比地球稍后形成，由于原始太阳的温度继续升高，太阳热量和太阳风吹散火星轨道及其轨道上的小星子外面的气体吹得越来越多，这个时候火星就长不大，较小的火星致使内部演化得较不完全，火星铁核里还含有大量的硫或硫化铁，甚至火星表面的土壤中也含有大量氧化铁。由于火星演化得较不完全，火星里还含有大量的轻物质，因此火星的密度在4个类地行星中最底，与其它3个行星的密度相差较大。

由于太阳热量和太阳风继续增强，越往外面的小行星带轨道上连大行星也形成不了。形成的小行星及其它卫星质量越小其密度大概也越底，这是由于星体越小其内部演化程度越底，演化程度越底星体里的低熔点轻物质分离出越少，因此星体的质量越小其密度大概也就越底。星体密度的高底还与该星体离太阳的距离有关，离太阳越远密度越低。

4. 结束语

太阳系的星子集成演化学说能够较好的解释诸如太阳系角动量分布异常、提丢斯—波得定则、行星的光环等现象。由于金星自转轴以177°倾角逆向自转，木星自转轴只倾斜3°，起先在解释行星的自转现象时忽略了这两颗行星参与小星子交换而解释不了地球、土星自转轴的高倾斜角，后来把这两颗行星的自转轴倾斜也考虑进去，就顺利地解释了行星的自转轴倾斜。看来，太阳系的星子集成演化学说能够成功的解释太阳系的起源与演化。

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