星系与天体的形成与演化的假说
序:天体(包括地球)的核心原来是一个发电机,想知道真相吗?请往下看。
我既不是科学家,也不是天文爱好者,我今年7月搬回老房子住,没电视看,没空调,热得要命,搬一张躺椅上楼顶乘凉,百无聊赖看星星,想星星,想太阳为什么会有烧不完的能源?核反应能维持那么久吗?地球是怎样形成的?核心是什么物质?现在比较流行的一个观点说是由铁组成的固体,但地球核心温度很高,而铁的熔点不高,在这样温度下铁只能是熔融状态。所以我马上否定了这个观点。那宇宙中是什么物质既有引力,又有磁性,熔点又高的呢?想啊、想,哦!是原子,没错就是原子,于是我就上网听原子物理学和孔旭教授主讲的天体物理学的课程后,运用已经确立的定义、定律,例如电流、电压、角动量守恒定律、向心力(引力)、电与磁等的定义、定律直接推导出结果的办法,写这篇推理性的文章。文章直接、简单、区区两万字涉及的范围十分广泛。例如原子物理学中的质子结构,原子核结构、中子结构的假设;天体物理学的恒星的起源、形成、结构、演化和结局的假说;天体的火山喷发、地球的形成、地表水的来源、地震形成的原因的假说等。经过多次修改后,今天终于完成了。我个人很肯定天体(包括地球)的中心是一个发电机这个观点是唯一的、正确的。因为只有正确的观点才能同时解释天体的电、磁、光、热、引力、引力场以及宇宙中所有天体(包括地球)的所有的自然现象。
一、星系、天体在宇宙中的位置不是固定的
我们知道小孩玩的陀螺在地上旋转的时候,陀螺的位置并不是固定的,时而在一个点上转动很久,时而又会旋转着挪动了位置到别的地方转,它很随机的边转动边游走,很难预料它会跑到那里转动。(如图1)
台风形成后会沿着大致的路径走动(如图2),台风路径大致可分为三类:①西进型台风自菲律宾以东一直向西移动,经过南海最后在中国海南岛或南海北部地区登陆。②登陆型:台风向西北方向移动,穿过台湾海峡,在中国广东、福建、浙江沿海登陆,并逐渐减
图2、韦恩台风路径
弱为低气压。这类台风对中国的影响最大。近年来对江苏影响最大的“9015”和“9711”号两次台风,都属此类型。③拋物线型:台风先向西北方向移动,当接近中国东部沿海地区时,不登陆而转向东北,向日本附近转去,路径呈拋物线形状。
从太空往下看,台风就像是一个正在旋转的陀螺,这个虚拟陀螺的尖顶在移动过程中的轨迹,就是台风路径。纵观台风历史,台风路径多种多样,还没出现过路径相同的台风。
根据陀螺、台风这些自然现象提示,天上旋转的天体和星系的位置也可能不是固定的。它们可能会象陀螺、台风的旋转一样,会有左移、右移、前移或后移的现象出现。由于多普勒效应,从离开我们而去的恒星发出的光线的光谱向红光光谱方向移动。天体的光或者其它电磁辐射可能由于运动、引力效应等被拉伸而使波长变长。因为红光的波长比蓝光的长,所以这种拉伸对光学波段光谱特征的影响是将它们移向光谱的红端,于是这些过程被称为红移。现在的天文观测就发现了星系、类星体等的红移现象(如图3)。
图3、红移
蓝移:当光源向观测者接近时,接受频率增高,相当于向蓝端偏移,称为“蓝移”,也就是最大吸收波长向短波长方向。天文学中同样有很多蓝移现象,例如:同在本星系群的仙女座星系正在向银河系移动;所以从地球的角度看,仙女座星系发出的光有蓝移现象。螺旋星系中正在向地球旋转的一边会有细微的蓝移现象。
根据观测得到的星系、天体有红移、蓝移现象,表明了转动的星系、天体在宇宙中的位置不是固定的,有移动的现象。也就是说宇宙中的星系、天体,它们都在旅行,且而它们旅行的路径是变幻莫测的。由于宇宙空间的各向平行,所以宇宙中的星系、天体的旅行路径比陀螺、台风、龙卷风的旅行路径更复杂。
直升机是一种以动力装置驱动的旋翼作为主要升力和推进力来源,能垂直起落及前后、左右飞行的旋翼航空器。星系转动时会形成一个星系盘,星系盘的转动与直升机的旋翼转动很相似。因此转动的星系和天体也会像直升机那样能垂直起落及前后、左右飞行。
二、宇宙中星系与星系之间发生碰撞的机制
图4、是观测得到两个星系合并的图像。
三、原子的电能、磁场、引力及引力场的来源假说
法国学者安培(1775一1836)提出了著名的分子电流假说。他认为,原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流一分子电流。分子电流使每一个物质微粒都成为微小的小磁体,它的两侧相当于两个磁极。现在人们认识到,分子或原子中任何一个电子都不停的同时参与两种运动,即环绕原子核的运动和电子本身的自旋。这两种运动都等效于一个电流分布,因而能产生磁效应。
磁场是电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质,由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。电磁场是由相互依存的电场和磁场的总和构成的一种物理场。电场随时间变化时产生磁场,磁场随时间变化时又产生电场,两者互为因果,形成电磁场。
1、质子结构模型假设
自然界中有且仅有两种电荷:正电荷和负电荷。常见的正电荷有:原子核、质子、正离子(即阳离子);常见的负电荷有:电子、负离子(即阴离子)。电荷的定向运动形成电流.电路中要得到持续电流的条件:①电路中要有电源;②电路要形成通路,两个条件应同时满足,缺一不可。电源是能够提供持续电流的装置,是把其它形式的能量转化为电能的装置.常见的电源种类有:干电池、蓄电池、发电机.电源的作用:在电源内部不断地使正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,以对外供电。摩擦起电是用摩擦的方法使正负电荷分开;干电池和蓄电池是用化学的方法使正负电荷分开。由此看,只要是正负电荷分开的定向运动就能形成电流。电子与质子之间的吸引性库仑力,使得电子被束缚于原子,称此电子为束缚电子。因此,原子核外的负电荷在原子核的正电荷的吸引下它们既是分开的但又是保持在一定的距离内的,所以在这分开的电荷中,不管是正电荷还是负电荷的定向运动都能够产生电流。.电压是使电路的电荷定向移动形成电流的原因。导体中有大量的自由电荷,平时自由电荷做的是无规则运动,当电荷做定向移动时,导体中便有了电流.因此原子中要得到持续电流的条件是必须有有电势差的闭合的电路.我们先看看最简单的氢原子,它由一个电子和一个原子核组成,原子核里只有一个质子。质子由两个拥有+﹙2/3﹚e的电荷的上夸克和一个拥有-﹙1/3﹚e的电荷的下夸克通过胶子在强相互作用下构成。β放射性衰变主要分为三种类型:①、在β+衰变中,原子核的一个质子放出一个正电子和一个中微子而成为中子,同时原子序数减去1;②、在β-衰变中原子核的一个中子放出一个电子和一个反中微子而成为质子,同时原子序数加上1;③、轨道电子俘获是指原子核中的一个质子俘获核外内层电子轨道上的一个电子,并同时放出一个中微子,从而使原子序数减去1。这些β放射性衰变现象表明质子里除了上、下夸克之外,还有一个中微子。
如果质子的结构是以上夸克、下夸克、上夸克、中微子的顺序用一些胶子组成一个闭合环状的、中空的粒子,这样的结构就形成了有电势差的环形的闭合的小电路。因为有电压(电势差)的存在,所以产生了电力场强,因此,原子核外的负电荷在原子核的正电荷的吸引下,受到电场力的作用而做永久不息地环绕原子核的定向移动,从而形成了氢原子中的电流。因此,氢原子是宇宙中最小的天然的发电机。
电子(电荷)永久不息地环绕原子核的定向运动就形成了持续的环形电流,因而能产生电磁效应。磁感线从质子中空的孔上通过。因此氢原子具有一个天然的小电磁场。人类对电流方向的规定:把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,所以电流的方向与负电荷的定向移动方向相反,根据右手定则我们就可以知道氢原子磁场的南极和北极。
根据角动量守恒定律提示;电子永久不息地环绕原子核的定向运动就会带动原子核朝着相同的方向永久不息地转动,因此原子核的转动是被动的。因为原子核在里面,所以我们还以为它是在自转呢。
法拉第把磁生电的原因概括为五类,其中一类就是在磁场中运动的导体会产生感应电流。氢原子核转动,等同于我们现代发电机里的转子。这样,电子环形运动会产生电流,环形电流会产生磁场。磁场中的导体(氢原子核)转动又产生感应电流。所以这氢原子是既有电生磁,又有磁生电的功能的。
带电(带电荷)即带自由电荷:指物体具有吸引轻下物体的物质。带电体能够吸引轻小的物体,只要能够吸引就带了电,不要求物体正在吸引物体,因此,带电(带电荷)是物体产生吸引性引力的原因。啊,原来宇宙中万有引力竟然是来源于带电(带自由电荷)。。做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合外力,方向总是指向圆心,因此称为向心力,向心力就是引力。因此氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动就能产生向心性、吸引性的引力,因而具有一个小小的引力场。所以氢原子能够吸引另一个自旋方向相反的氢原子结合成一个氢气分子。
2、原子核结构模型假设
原子核大体是个球形,原子核的粒子数密度大体上是个常数,每一个粒子,不论是质子还是中子,都平均占体积7.24立方费米。由于带正电荷的质子间存在着排斥力,所以宇宙中不可能有纯质子为组员的原子核。原子核里质子和中子之间在近距离有很强的作用力,叫强相互作用。不同原子核中相邻的质子或中子间的距离基本上相同。而质子和中子的半径是0.8费米,直径是1.6费米。假设质子或中子所占的体积是一个正方体,则7.24开立方根的值(接近2)就是边长,比1.6大了一点。表明它们之间是有间隙的,这间隙表明质子和中子之间的强相互作用不是胶合着黏连在一起的,而是成键相连的,只是键长很短;又或是在它们之间有一个什么粒子把它们栓在一起。
原子核由Z个质子和A‐Z个中子组成,原子核外有Z个电子运动,在基态时这Z电子分层分布。所以原子核的粒子结构是分层的,由于质子和中子是不同的粒子,需要分别考虑它们的壳层结构分布。
第一层核子排布:由于内层电子轨道上只有两个电子就是满壳层了,所以,原子核最里面一层满层就是四个核子,也就是氦原子核。然而氦核的核子之间是怎样连接的呢?我们必需从原子的需要方面来考虑,那原子究竟需要什么?它需要一个中空的闭合的有电势差的小电路,由于质子带正电,说明质子内外负电荷量比正电荷量少,质子缺少电子。中子不带电(电荷为0),说明中子内外正负电荷的电荷量相等。所以,如果用强相互作用力将质子、中子、质子、中子连接起来时,质子带正电荷,就相当于电源的正极,中子相当于电源的负极,这个中空的闭合的环就有了电压(电势差)的存在。所以在电子与质子之间的吸引性库仑力,使得电子被束缚于原子的电子运动轨道上时,由于质子中有从-﹙1/3﹚到+﹙2/3﹚的电势差,所以当电子轨道中的电子在质子的方向时,会沿着这个电势差的方向滚动,由于惯性的作用,电子轨道中的电子会滚动到中子的方向,而到了中子方向的电子会向缺少电子的质子方向流动(即电子从负极移动到正极),如此循环不息。使原子核外的负电荷在原子核的正电荷的吸引下受到这样的电场力的作用而产生定向移动,这样氦核中的两个质子就可以吸引两个电子(电荷)永久不息地环绕原子核做定向运动形成氦原子了。
我们知道原子核里面的粒子间在近距离有很强的作用力是强相互作用力。但在自然界中,许多元素的原子核都是不稳定的,它们能够通过放射出某种射线而变成另外一种元素的原子,这就是放射性衰变。表明原子核里面的粒子间有薄弱的地方。例如原子核的放射性衰变中的α衰变。α衰变是某种元素的一个原子核通过放射出一个α粒子,变成另外一种元素和一个氦原子的衰变。氦原子是双幻核,原子核特别稳定,核子的平均结合能特别大。表面原子核里面的粒子间的薄弱的地方不在氦核里,同时也表面原子核里面有一个基本的结构单位―氦核。然而氦核之间是怎样连接的呢?我们还是必需从原子的需要方面来考虑,那原子究竟需要什么?它需要一个小电路,一个中空的闭合的有电势差的环,中空的闭合的有电势差的环既是电子环形运动的轨道,又有磁感线通过的通道。所以第二层核子排布:①、首先是在氦核的上方或下方以质子、中子交替的方法叠加一个氦核,组成一条两层的以氦核为组员的中空的轴,由于这样的结构不太稳定,所以在两层氦核之间加上一个中子构成一个铍原子核。②、把四个质子四个中子(即八个核子)也是以质子、中子,然后又质子、中子这样的顺序依次的以强相互作用力串联起来形成一个闭合的环,然后又以强相互作用力叠加在两个氦核之间,这八个核子就构成了一个致密的核子圈,把两个氦核的核子捆绑的紧紧的,构成了一个氧原子核;③、在氦轴上再叠加一个氦核就是一个氖原子核。
第三层核子排布:①、在另两层氦核之间叠加八个核子,构成一个硅原子核;②、如果在氦轴上再叠加一个氦核,然后在氦轴上再叠加八个核子(2个质子6个中子)就构成一个氩原子核;③、如果有十二个核子(6个质子、6个中子)不像氩原子核那样排布,而是以强相互作用力叠加在第三层的两个的八个核子圈之间,这十二个核子就构成了一个致密的核子圈,把第三层内的两个的八个核子圈以及第一、二的所有核子捆绑的紧紧的,构成了有第四层的核子结构的钙原子。大家看到了具有相同核子数的不同原子核的核子在不同位置上叠加的异构体了吗?,这原子核结构太复杂了还是留给你们去研究吧。
通过分析实验资料发现,原子核确实具有类似的周期性质,含质子数或中子数为2、8、20、28、50、82以及中子数为126的原子核特别稳定,核子的平均结合能特别大,在自然界中的含量也比相邻的原子核丰富,这些数值称为幻数。双幻核特别的稳定,例如氦、氧、钙就是双幻核。与我上面假设的氦、氧、钙原子核结构的紧密性相吻合。
由于原子核中的质子数与中子数不一定相等,原子核层的中子数等于质子数或中子数会比质子数多。所以第四壳层以后会有很多的质子后面连接的中子是两个或是三个。可根据原子核的粒子数及核外电子轨道上的电子数分层排布。
第四层以上的核子排布太多变构,太复杂,我一时很难琢磨透它们的结构。例如:①、在氦轴的上、下各以强相互作用力叠加一个氦核,②、或在其中一个氦核与上一个氦核之间以强相互作用力叠加八个核子;构成含有56个核子数的铁元素;③、再在另一边的氦核之间以强相互作用力叠加八个核子,构成含有64个核子数的铜元素;④再在上、下八个核子之间各以强相互作用力叠加十二个核子,共八十八个核子,构成第四核子层等。
反正第四层、第五层、第六层……的核子排布同上面的规律一样,先叠加氦核构成中空的氦轴,然后八个、十二个的……逐层叠加……,其余的壳层的核子排布可如此类推。
3、原子是一个永恒的、有恒定发电量的发电体﹙机﹚
原子核的这种排列的核子结构,就形成了一层层的、环形网状的、闭合的小电路,由于质子带正电,中子不带电(电荷为0)。所以,这个中空的闭合的球形网环就有了电压(电势差)的存在,因此而产生了电力场强,使原子核外的负电荷在原子核的正电荷的吸引下受到电场力的作用而产生定向移动,从而形成了原子中的环形电流。因此,所有的原子都是一个小小的天然的发电机。由于原子核的质子数吸引相等数量的电子在核外运动是相对恒定的,所以原子是一个永恒的、有恒定发电量的发电体﹙机﹚。
4、原子发电产生电磁场
电子(电荷)永久不息地环绕原子核的定向运动就形成了持续的环形电流,因而能产生电磁效应。大量的磁感线从氦轴中空的小隧道中通过。因此,所有的原子都有一个天然的小电磁场。人类对电流方向的规定:把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,电流的方向与负电荷的定向移动方向相反,根据右手定则我们就可以知道每一个原子磁场的南极和北极。
5、原子核中的核子的集体运动
由于每个带电粒子的振动都产生变化的电磁场,从而产生电磁辐射。核物理理论已经确定了原子核中核子的壳层结构模型和核子在连续不断地集体协同运动,主要是振动。。所以原子核振动能产生振动波、感应电流和电磁辐射。
6、原子核的转动是被动的
根据角动量守恒定律提示:电荷永久不息的环形运动就会带动原子核做永久不息的匀速圆周运动,因此原子核的转动是被动的。因为原子核在里面,所以我们还以为它是在自转呢。
7、原子还能产生感应电流
原子核转动,等同于我们现代发电机里的转子。这样,电子环形运动会产生电流,环形电流会产生磁场。而磁场中的导体(原子核)转动又产生感应电流。所以这原子是既有电生磁,又有磁生电的功能的。
8、原子的引力和引力场
带电(带电荷):指物体具有吸引轻下物体的物质。带电体能够吸引轻小的物体,只要能够吸引就带了电,不要求物体正在吸引物体,轻小物体是相对而言的,实际是两个物体间相互吸引的引力大小能否改变物体的运动状态,如果物体带的自由电荷足够多,大的物体也能够被当作轻小物体看待,大的物体也能被吸引。因此,带自由电荷越多的物体产生的吸引性的引力就越大。 做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合外力,方向总是指向圆心,因此称为向心力,向心力就是引力。因此,所有的原子的核外电子绕核的匀速圆周运动都产生向心性、吸引性的引力,都具有一个天然的小引力场。所以,所有的原子都具有吸引性的引力,它们都相互吸引结合成分子、液体或固体的存在形式。
四、中子结构模型假设
五、中子光量子化的假说
光子是一种具有能量,也具有动量,更具有质量的物质,量子电动力学确立后,确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。即光子是光线中携带能量的粒子,也可以说光子是电磁辐射的载体。
1、中子光量子化的假说
在我们的日常生活中,载体就是汽车、飞机之类的运输工具。那光子就是速度很快的能在宇宙中穿梭的小飞船了,所以当一个光子被分子吸收时,就有一个电子获得足够的能量从内轨道跃迁到外轨道,具有电子跃迁的分子就从基态变成了激发态。我想,那个电子是乘上了这个光子小飞船才会飞(跃迁)的。
我们人类使用运输工具,例如汽车,装满一车的货物运载到目的地后把货物卸了以后,那辆汽车还在呀,它并没有湮灭呀。所以根据物质守恒定律提示,光子携带的能量消耗(它本身的运动或传导到别的物质上)完毕后,它就再也不能动了,也就是说它静止了,这时它就会剩下一个载体。所以光子是会静止的,它是有静止质量的,它的静止质量就是这个载体的质量。
那么光子的这个载体是什么呢?大量事实表面,电荷既不会创生,也不会消灭。它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律。由于一个质子加一个电子在一定条件下可以产生一个中子,中子很快衰变成一个质子和一个电子(即一个氢原子),由于正、负电子可以同时湮没转化为光子,或高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子的现象。不过在这些情况下,带电粒子总是成对产生和湮没。由于光子不带电,中子也不带电。所以根据上述的关系推测,光子可能就是携带了能量的一个中子。携带能量多的中子就是高能光子,携带能量少的中子就是低能光子。由于量子电动力学确立后,确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子,所以,可以说中子是吸收了电磁波后变成光子的,在这里把中子吸收电磁波后变成光子的过程叫做中子光量子化。
如果光子可能就是携带了能量的一个中子,那么当光子的能量完全消耗之后,这个光子就会变回中子,所以中子就是静止光子。中子很快衰变成一个氢原子,两个氢原子形成一个氢气分子。所以,也可以说光子的载体分解后变成了一个氢原子。
2、光子的去向和结局
从上面的推论得知中子与光子是不同能态的同一种物质。相当于一辆没有装载燃油的运油车和一辆装满了燃油的运油车。
既然说光子都变成了氢气,那地球每天有那么多的光子到来,如果它们都变成了氢气,那么经过几十亿年的累积,地球岂不是变成了氢气球了吗?但至今为止地球的大气的氢气的含量很少呀?那你说它们去了那里呢?
1)、光子通过叶绿体转化为有机物
光合作用(Photosynthesis)是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌(如带紫膜的嗜盐古菌)利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程:①光解水,产生氧气。②将光能转变成化学能,产生ATP,为碳反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子,合成NADPH(还原型辅酶Ⅱ),为碳反应提供还原剂NADPH(还原型辅酶Ⅱ),NADPH(还原型辅酶Ⅱ)同样可以为碳反应提供能量。
有机物即有机化合物。含碳化合物或碳氢化合物及其衍生物的总称。有机物分子的碳架结构有别于无机化合物,其中心碳原子是以氢键结合。除含碳元素外,绝大多数有机化合物分子中含有氢元素。水和太阳都是有机物合成的必不可缺的因素,水分子由氢元素和氧元素组成。有机物中的氢元素是来源于水吗?如果有机物中的氢元素全部是来源于水,那万物生长靠太阳,光合作用又意味着什么?光合作用真的仅仅是利用光能将其所吸收的二氧化碳和水同化为有机物的吗?那我们是否能够利用其它的能源代替光能把二氧化碳和水同化为有机物呢?有没有科学家做过这类实验呢?如果没有的话,那么用来描述光合作用过程的卡尔文循环就不一定是完全正确的了。所以说有机物的氢不只是来源于水,还可能是来源于光子。
从上面的推论,大家知道叶绿体是宇宙中最高效的太阳能板,第一它吸收了光子携带来的热能,所以人呆在树下会感觉凉快;第二可能它还聚集了光源中氢原子。氢气是清洁能源,如果有机物的氢可能是来源于光子,那么如果人类能够仿造叶绿体聚集氢气,那就解决了一部分能源短缺的问题了。
2)、进入大气层
光子进入到荒漠的沙漠、戈壁滩和城市的混凝土森林,把携带的热量传导给了它们之后,变成中子,中子很快衰变成氢原子,两个氢原子组合成一个氢气分子,氢气是密度最小的气体,很轻,轻飘飘的上到大气的最顶层。在高空大气中由于强烈紫外线的作用,气体分子大都电离为等离子态,即氢气上到最顶层后在强烈在紫外线的作用下都被电离为等离子态,电子吸收能量后进入更高能态,钻进质子里成为一个中子,中子吸收能量后又变回光子,这些具有能量的光子能够抗衡离心力又重新回到地球,如此循环往复导致大气中的氢气分子含量极少。
根据上面的推论可知,由于太阳释放的电磁波是相对恒定的,即电离氢变回光子的速率也是相对恒定的,所以随着地球绿化区域的减少,荒漠区域和混凝土森林的增加,就会导致大气中氢气含量的增加。根据两位大气科学家最近报道,通过对地球表面大气样品的分析,发现其中氢气含量最近五年间呈逐渐上升趋势,这很可能是由于我上面所推论的原因引起。
3)、进入宇宙成为星际介质
在宇宙中飞行的光子,它也有能量耗尽的时刻,当它的能量耗尽后还是变成了氢,成为了宇宙星际介质的一员。
六、天体的电能、电磁场、引力及引力场的来源假说
星际介质是如何形成光辉夺目的恒星的呢?现在比较流行的一个学说叫做《弥漫学说》。他说散布于空间的弥漫物质在引力作用下凝聚为恒星。那引力又是从哪里来的呢?所以探寻引力的来源才真正知道天体是如何形成的。
浩瀚的宇宙空间,体现了引力场的无所不在。科学研究表明,宇宙天体都有磁场,科学家认为地球的磁场起源于地球内部的地核。地核分为内核和外核,内核是固态的,外核是液态的。它的粘滞系数很小,能够迅速流动,产生感应电流,从而产生磁场,地球磁场强度介于0.35奥斯特-0.7 奥斯特之间,由埙石的天然剩磁推测其它天体的磁场强度为0.59奥斯特。这就是说,几乎所有天然天体都有磁场,象地球一样,是实心的。
1)、元素合成
宇宙天体磁场、引力是怎样形成的呢?如果天体核心由磁铁构成,那磁铁没有引力呀?我们知道原子是宇宙之中既有引力又有磁场的物质。那么天体的核心是不是由一个巨大的原子组成呢?
根据物质结构学说,宇宙天体(包括地球)里任何物质(实物)都是由分子、原子组成的。原子由原子核和电子组成,原子核由质子和中子组成。 1957年,伯比奇夫妇﹑福勒﹑霍伊尔等人提出了元素在恒星内合成的假说,通常简称为B^2FH理论。他们摒弃了全部元素都是通过单一过程一次形成的想法﹐提出了与恒星不同演化阶段相应的八个形成过程﹐认为所有的元素及其同位素都是由氢通过发生在恒星上的八个过程逐步合成的。它们合成后﹐由恒星抛射到宇宙空间﹐形成了我们所观测到的元素的丰度分布。BFH理论提出的八个过程是﹕氢燃烧﹕发生于温度T ≧7×10^6K的条件下﹐是四个氢核聚变为氦核的过程﹔氦燃烧﹕发生于T ≧10^8K的条件下﹐是由氦核聚变为碳核(12^C和氧核(16^O))等的过程﹔α过程﹕α粒子与Ne相继反应生成Mg﹑Si﹑S﹑Ar等的过程﹔e过程﹐即所谓的平衡过程﹕发生在温度和密度都很高的条件下o元素丰度曲线上的铁峰元素(V﹑Cr﹑Mn﹑Fe﹑Co﹑Ni等)通过这个过程生成﹔s过程﹐即慢中子俘获过程﹔r过程﹐即快中子俘获过程﹕比铁峰元素更重的元素可能通过r或s过程生成﹔p 过程﹐即质子俘获过程﹕一些低丰度的富质子同位素可能通过这个过程生成﹔x过程﹕生成D﹑Li﹑Be﹑B等低丰度轻元素的过程。
2)、简并、简并态
简并,就是在高密情况下,粒子被逼相距很近时,又要遵从量子力学规律;电子、质子和中子等费米子遵从泡利不兼容原理;不能有两个或以上的粒子占据同一量子态,把其体积减少的现象。简并态物质是一种高密度状态物质。包括电子简并态,中子简并态和中子光子化。
简并过程:在高温、高密度的情况下,比较低的能态已经被占满了,然而粒子又必需满足泡利不兼容原理,不能再存在于低能态处,必须到高能态去。如果电子想到高能级去,只能吸收足够的能量,使它内部的动能或者动量变大,这样电子就可以进入更高的能态。离子或电子都可以产生压力,电子的简并压比较大,具有抗压缩的特性,能量增加也很难改变电子形态,在简并态时,电子只能进入更高的能态。如果要使物质简并,由于离子的质量比较大,令它运动产生压力所占的比例比较小,因此加热或给它提供能量,只能改变离子的运动状态,所以给简并的物质加热主要是改变了离子、质子或中子、或者是原子核它们的状态。
其实上述的元素合成过程也是一个简并过程。例如:氢燃烧时,四个氢核聚变为一个氦核,就有两个电子被压入两个氢核中与质子结合成了两个中子,再与两个氢核简并成一个氦核。总体积就缩小了亿亿倍。
3)、等离子态
等离子态(Plasma),是在高温之下出现的高度电离化气体。而由于相互之间的吸力是离子力,因而出现与气体不同的性质。将气体加热,当其原子达到几千甚至上万摄氏度时,电子就会被原子"甩"掉,原子变成只带正电荷的离子。此时,电子和离子带的电荷相反,但数量相等,这种状态称做等离子态。我们通常称处于等离子态的物质为等离子体。等离子体在宇宙中广泛存在。用人工方式也可以产生等离子体,如霓虹灯放电、原子核聚变、紫外线和X射线照射气体,都可以产生等离子体。等离子体在工业、农业和军事上都有广泛的用途,如利用等离子弧进行切割、焊接、喷涂、利用等离子体制造各种新颖的光源和显示器等。如果利用这种显示器制造电视,那么电视机可以像画一样挂在墙上。用等离子体技术处理高分子材料,包括塑料和纺织物,既能改变材料的表面性质,又能保留原材料的优异性能,而且无污染。在军事上可以利用等离子体来规避探测系统,用于飞机等武器装备的隐形。我在这里列举了这么多等离子体的用途,目的是重申宇宙中是确确实实存在等离子体这种物质的。
等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强:带电粒子流可以和磁场耦合。
电子与质子之间的吸引性库仑力,使得电子被束缚于原子,称此电子为束缚电子。两个以上的原子,会交换或分享它们的束缚电子,这是化学键的主要成因。当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,则改称此电子为自由电子。自由电子(从原子轨道中逃逸出来的电子)能够在导体的原子之间轻易移动,许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。
在许多物理现象里,像电传导、磁性或热传导,电子都扮演了重要的角色。移动的电子会产生磁场,也会被外磁场偏转。呈加速度运动的电子会发射电磁辐射。
等离子体是一个经典的非相对论的体系,不能考虑量子效应和相对论效应。在等离子体体系里的这些粒子都带电,不是带正电就是带负电。这些粒子一动就是集体的动,这个群体的带电荷的粒子一动就产生感应磁场。这感应磁场又影响粒子的运动。
4)、天体的起源一天体核等离子体假说
天文观测发现的发射星云:或叫电离H区域(如图5)。英文书籍上叫Hregions.。这些区域里的氢原子的电子都被电离了,这些区域里的温度大概是大于30000K。在这被的电离H区域的附近会有一个高温的大质量的恒星(O型或B型星)正在形成,而且还是一个很年青的恒星,这样的星会发出大量的紫外光子。
图5、发射星云
在电离H区域里,被电离出来的原子核、质子、中子、自由电子聚集在一块,一部分的自由电子吸收足够的能量进入更高能态,钻进质子里简并成中子;一部分质子、电子同时湮灭变成中子后吸收大量的能量后成为高能光子;持续的高温高压改变了离子的运动状态,此时离子的状态可能会有改变。离子吸收大量的能量后,质子与中子之间、质子与光子之间、中子与中子之间还有中子与光子之间可能会产生凝聚原子核的强相互作用力使它们形成一个有一条氦轴的中空的小隧道的原子核样结构的天体,这个过程在这里就叫高度核子简。并一个非常高的密度,非常大的质量,空间占得非常小的巨大原子,在这温度非常之高的区域里产生。
原子就是所有天体(即原恒星)形成的起点。全过程均以氦轴为中心,以质子、中子为组员的环形的原子核状结构的层层迭加,此过程连续进行,巨大原子核(后面简称巨核)形成。天体核加上核外与质子数相等的电子集团组成了天体特有的、简并的、致密的、固态的天体等离子体诞生(后面简称天体核等离子体)。
20世纪初,南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇忽然醒悟:原来地震波就是我们探察地球内部的“超声波探测器”!莫霍洛维奇发现,在地下33千米的地方,地震波的传播速度猛然加快,这表明这里的物质密度很大,物质成分也与地球表面不同。地球内部这个深度,就被称为“莫霍面”。铁是地壳的物质之一,“莫霍面”表明铁不是地球内部的物质成分,而假说的天体核等离子体的致密度则与“莫霍面”的物质密度相吻合。
天体核等离子体与地球上人造的等离子体的最大区别是它的离子集团是一种致密的原子核结构,而人造的等离子体的离子集团是带电粒子和中性粒子﹙分子或原子﹚的集合体。
5﹚、天体核是一个永恒的发电体﹙机﹚假说
天体原子核(即天体核等离子体)里的质子的正电荷集团吸引着相等数量的高能电子集团在温度极高的环境下环绕巨核表面高速运动,从而形成了永恒的、恒定的、巨大的环形电流。此时,天体的发电体﹙机﹚开始形成。因此天体核等离子体又可以称为天体发电体。
天体原子核的叠加过程持续几亿年、几十亿年……巨核不断增大(天体的发电体不断增大﹚),形成大小不等的恒星(天体)的核体。
6﹚、天体发电体产生了天体的电磁场
电子(电荷)集团永久不息地环绕巨核的定向运动就形成了持续的环形电流,因而能产生电磁效应。大量的磁感线从氦轴中空的小隧道上通过,因此而产生了天体的电磁场。人类对电流方向的规定:把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,所以电流的方向与负电荷的定向移动方向相反,根据右手定则我们就可以知道天体磁场的南极和北极。
7﹚、天体核中的核子的集体运动
8﹚、天体发电体产生了天体的引力、引力场
带电(带电荷):指物体具有吸引轻下物体的物质。带电体能够吸引轻小的物体,只要能够吸引就带了电,不要求物体正在吸引物体,轻小物体是相对而言的,实际是两个物体间相互吸引的引力大小能否改变物体的运动状态,如果物体带的电荷足够多,大的物体也能够被当作轻下物体看待,大的物体也能被吸引。因此,天体等离子体的庞大的自由电子(电荷)集团所产生吸引性引力的大小可想而知。。做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合外力,方向总是指向圆心,因此称为向心力(引力)。电子(电荷)集团永久不息地环绕巨核的定向运动就形成了天体的具有向心性、吸引性的引力和引力场。所以宇宙中的每一个成员星都会因它们的自由电子的数量及环形运动所产生的吸引性的向心力的大小而拥有一个引力场。吸引在它周围的星际介质和引力比它小的每一个成员星聚集到它的身边,形成一个集团。大集团就是星系,小集团就是带上一个或几个的卫星。但为什么它们的成员星不会象陨石那样撞击它呢?又为什么它们不会在惯性的作用下沿着切线方向飞出去了呢?那是因为它们在做圆周运动时,同时还具有一个和向心力相反的力―离心力。离心力的大小与向心力的大小相等,但方向相反。当引力大于离心力时,表现为引力;当离心力大于引力时,表现为离心力。当这两个力达到平衡时,它就会在这个平衡点上环绕引力比自己大的星球旋转,这个旋转的路径就是轨道。
9﹚、天体引力场的大小和范围
宇宙中最小的物质―粒子(例如中微子、光子等),也无法从星球的引力范围内逃逸出去的这个范围就是这个星球的引力场。因为巨核中的核子是绕轴叠加的,自由电子也是绕轴转动的。所以天体的引力的分布是不均匀的,引力场的最大半径范围在天体的赤道面上,引力场的最小半径范围在天体磁极的两极,所以天体的引力场是一个椭圆的球体。引力场的大小等于这个椭圆的球体的体积。光子也是一种物质,所以光子在途径星球的引力场范围内时,因为光子的质量和体积都很小,所获得离心力太小,所以无法从星球的引力场范围内逃逸出去,反而是被星球的引力吸引进去了。这就是引力比离心力大的结果。相反离心力比引力大的物质就可以从星球的引力场范围内逃逸出去。
10﹚、巨核的转动是被动的
根据角动量守恒定律提示:电荷集团永久不息的环形运动就会带动巨核做永久不息的匀速圆周运动,因此巨核的转动是被动的。我们还以为天体是在自转呢。
由于天体的转动是被动的。虽然天体核有轴心,但它的轴心是没法有固定的轴的,所以星系中心天体的转动是绕电荷集团转动的质心转动的。大家都看过女士玩呼啦圈的那种“晃动”吧。所以中心天体围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般(例如地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般)。所以星系中的每一个成员星都是围绕电荷集团转动的质心(共同质心)转动的。由于宇宙空间各向平行,天体又是悬浮在宇宙空间之中的,所以天体的那种“晃动”比女士玩呼啦圈的那种“晃动”更厉害。
11﹚、天体为何是球形?
由于巨大原子核做匀速圆周运动,由引力吸引而来的星际介质会比较均匀的粘附到核球的表面,所以层层迭加的质子、中子、原子、分子会聚集成球形的天体。
12﹚、天体还能产生感应电流
天体核转动,等同于我们现代发电机里的转子。这样电子集团环形运动会产生电流,环形电流会产生磁场。磁场中的导体(天体核)转动又产生感应电流。因此这天体核既有电生磁,又有磁生电的功能。
13﹚、巨核的质子数与恒星的电流、磁感应强度以及引力、引力场的大小及光的关系
由于带正电荷的质子间存在着排斥力,不可能形成纯质子的物质。所以宇宙中是不存在纯质子天体核的。
虽然纯中子态的物质可能会存在,但中子不带电(带电荷),所以不具备吸引性的引力,所以没有电荷的纯中子态的核球不具备向心性、吸引性的引力、引力场,没有引力就无法吸引星云聚集,核反应将不能继续进行,中子何以聚集、缔合?所以宇宙中是不存在纯中子星的,但作为一类天体的命名还是可以的。
由于电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。而巨核与原子核一样,它由Z个质子和A‐Z个中子组成,巨核外有Z个电子运动,即表面的自由电子数等于巨核里的质子数。所以,巨核的质子数越多,参与环形运动的负电荷量集团就越大。所产生的吸引性、向心性的引力、电流强度、磁感应强度就越大;电能越大温度越高,而温度越高粒子的运动速度越快,所产生的电流强度、磁感应强度又在增加;负电荷量集团环形运动速度越快,角动量越大,带着巨核的转动越快,所产生的感应电流越大,负电荷量集团环形运动速度越快,向心力(即引力)、引力场也越大,所获得的星际介质也越多,氢核反应也越剧烈,产能就越多。
由于中子是电中性的,没有吸引自由电子的能力,所以巨核的环形运动的自由电子数与中子的数量无关,与质子的数量呈正比。所以巨核产生的电流、磁感应强度、角动量的大小以及引力、引力场的大小与中子的数量无关。
加速度运动的电子会发射电磁辐射。而沿着圆周运动的物体一定受到力,也一定有加速度。加速度的方向指向圆心,称为向心加速度。所以巨核会发射电磁辐射。由于每个带电粒子的振动都产生变化的电磁场,从而产生电磁辐射。所以天体核中的核子也在做连续不断地集体协同运动(振动)。所以天体核振动能产生电磁辐射。还有天体核的转动也产生变化的电磁场也能产生电磁辐射。电磁辐射与温度有关,温度越高,物体内部粒子热运动的动能越大,激发出的光子能量越大,波长越短。温度超过1500K开始发出能量更高的紫外线光子,温度为6000K的太阳会发出比较多的紫外光子,温度达到几万K的物体主要发出紫外光子。所以在大于30000K高温的电离H区域里的巨核主要发出的是紫外光子,紫外光具有荧光性,因此巨核的质子数越多,产生的电能越大,紫外光子数量就越庞大。巨核的光度也越亮。
14﹚、巨核的质子数、质量与天体转速的关系
对于一个绕定点转动的物体而言,它的角动量等于质量乘以速度,再乘以该物体与定点的距离。温度越高,自由电子的运动速度就越快,所以巨核产生的电流强度、磁感应强度、角动量的大小以及引力场大小与温度呈正比。所以在相同温度的情况下,巨核里的质子数一定,自由电子(电荷)集团环形运动所产生的电流、磁感应强度、角动量的大小以及引力场大小也一定。由于中子很重,所以巨核的中子数越多,巨核的质量和半径就越大,所获得的向心力也就越大。由于天体在中心位置,所以天体与定点的距离为天体到公共质心的距离。所以巨核的转动速度等于角动量除以质量再除以半径。所以中子数越多质量越大、半径越大,巨核的转动就越慢;巨核的中子数越少,巨核的质量、半径越小,所获得的向心力也就越小。所以巨核的转动就越快。例如宇宙里,在天体核形成的早期,质量较轻的、质子数所占比例比较多的天体的转动都会很快;随着时间的推移,核球的增大和其它元素的合成与聚集使天体的质量与半径不断增大,天体的转动就会越来越慢。如HH天体、脉冲星等,它们的转动都很快可能就与这些因素有关。
七、大统一场理论
上个世纪60年代,物理学家发现弱力和电磁力是可以统一起来的,它们是一种事物的不同侧面,统称电弱力.天体在天体核凝聚、元素合成的全过程中,各核子之间可能会产生凝聚原子核的强相互作用力使它们形成原子核样结构;天体形成的全过程都有核聚合反应和核聚变反应;有正、负电子可以同时湮没转化为光子的中子量子化过程,或高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子的现象;恒星“死亡”后的天体,有些元素表现为原子核的放射性衰变,例如中子的β衰变。即:中子衰变成质子、电子与电子中微子的弱相互作用力等;有天体核的质子与电子集团之间的吸引性库仑力,有由于自由电荷的存在而产生的巨大的吸引性引力(即万有引力);有自由电子(电荷)集团绕巨核环形运动所产生的电流、电磁场、向心性引力、引力场;还有磁场中的导体(天体核)转动产生感应电流。这天体核既有电生磁,又有磁生电的现象等。有电子集团做圆周运动的向心加速度、天体核的转动和天体核核子的振动等产生变化的电磁场而产生电磁辐射等。所以天体的这个大统一场包括了电、热、磁、光、库仑力、吸引性引力、向心力、离心力、电场、磁场、引力场、强相互作用力、弱相互作用力和中子光量子化等。所以爱因斯坦创造的统一场理论和70年代前期,格拉肖提出了把电磁力、弱相互作用力、强相互作用力统一起来的数学公式,并称为“大统一场理论”的预言是有理据支持的。
八、天体塌缩机制
原子核的体积很小,仅占原子体积的几千亿分之一。从元素周期表中看到,随着原子的核子的密度增加,元素从气体向固体发展。表明核子数增加引力也在增加,核外的电子也向原子核靠近,成为致密的元素。所以,在天体核里,被高温电离出来的大量离子和由高能电子与质子简并成的中子,它们在强相互作用下彼此紧密结合。此时,所有的气体状原子都变成了原子核的大小,它们的体积都缩小了几千亿倍,由此,庞大的星云塌缩成了一个小核球。此时的巨大的原子核球已经是致密的天体,里面不再有核反应,.根据物质守恒定律提示,简并的天体核等离子体的质量需要同等质量的星际介质,但它们的体积却相差亿亿倍。所以星云内部形成新恒星区域的宇宙气体消耗的速度非常快.例如星暴星系中恒星形成剧烈,根据天体塌缩机制计算,将在短时间内消耗掉星系内部的气体。
九、最早的原恒星一脉冲星
1、超新星遗迹
由于刚形成的天体核等离子体体积非常小,质量轻,体外的负电荷集团在极高温的环境下飞速绕体运动产生极大的角动量带动质量轻的天体核快速转动。把天体核所发的电磁波等也在快速转动,形成了我们发现的有规律的脉冲式的无线电波辐射源。例如,超新星爆发是由两颗或多颗的新星在变换运动轨道时相互碰撞而引发。超新星遗迹也是一类与弥漫星云性质完全不同的星云,它们是超新星爆发后抛出的范围很小的气体形成的。最有名超新星遗迹是金牛星座中的蟹状星云。它是由一颗在1054年爆发的银河系内的超新星留下的遗迹。在这个星云中央已发现有一颗中子星(即脉冲星),但因为中子星体积非常小,用光学望远镜不能看到。它是因为它有脉冲式的无线电波辐射而发现的,并在理论上确定为中子星。所以,脉冲星就是宇宙中恒星﹙即天体发电体﹚的起源。随着时间的推移,脉冲星不断叠加生长。由于天体核是极致密的物质,所以它的质量增加的速度远比角动量增加的快,所以随着时间的推移它的转速就会逐渐的减慢。
2、星暴星系
巨大的星系碰撞爆炸后,因各天体碰撞爆炸的中心区域不同,导致很密集的、高温、高压的星云呈不均匀分布,就会产生无数个超新星遗迹样的星云,原有的天体碰撞爆炸的区域的星云就类似于超新星遗迹样的星云。这些区域的星云会很密集,特别是在各天体碰撞爆炸的中心区域的温度会特别的高和有极大的压强,在高温、高压之下就会出现高度电离化气体。即电离H区域,天体等离子体就会在超新星遗迹样的星云中诞生,原恒星(即脉冲星)就会同时地、迅速地非常激烈的在这些区域形成。在这巨大的恒星形成爆发区(如图6),原恒星还被围绕在它诞生的尘埃和云气团里。
3、星暴星系怎样产生红外光?
大爆炸产生的激波使尘埃云中的分子、原子剧烈振动,释放振动能,产生红外光。
十、早期原恒星HH天体
随着时间的推移,脉冲星不断叠加生长便形成了一颗稍大一点的天体。红外观测发现,在致密的尘埃云中包含一些较热的天体:如H―H天体﹙如图7﹚。HH天体已经是出现在恒星形成区的一种半星半云状的光学可见的天体。所以,HH天体是最早期原恒星。
十一、、吸积盘与喷流
1980年代早期,更多观测成果揭示了HH天体的本质。HH天体是新生恒星的高密度物质喷流;新生恒星诞生的前数十万年间,通常被一片气体物质所形成的吸积盘环绕着;吸积盘内侧的物质,因高速转动的能量而电离化,产生的等离子于吸积盘的垂直面射出,称为极喷射。
还有,由于通电的线圈周围有磁场。中学老师上课时会做一个实验:把一个闭合的铝圈放在还未通电的螺线管的上方,然后接上电源,砰!的一声,铝圈喷飞出去,速度之快令所有的同学都没有看清楚。HH天体和射电星系的喷流是不是这个道理呢?是不是由于在巨核的磁极上有强大的电磁感应磁场,会把巨核吸引而来的尚没用结合到巨核上的物质喷飞出去形成喷流呢?
十二、天体因引力场改变而运动
在巨大的恒星形成爆发区。由于刚形成的原恒星的引力都很弱,所以各成员星的联系能力很弱,所以各成员星分布通常是混乱的,而且还被围绕在它诞生的尘埃和云气团里。
十三、活动星系
(1)、 射电星系
原恒星的演化会因星球核所在的位置不同而有不同的结局。在正在爆发或爆发后的巨大的星系碰撞爆炸的星云中,原有的两个中心天体碰撞爆炸的区域产生的星云就是最密集的区域,而且还有超高的温度和有超级的压强,在超高温、超高压之下就会出现的超高度密集电离化气体。因此在这个中心区域里,核子简并的速度明显比星云里的任何一个区域里的天体的核子简并的速度要快很多,所以这里就会很快的有一个新的更大的中心天体飞速形成。射电星系(如图8)就是星系中心的HH天体飞速成长的天体﹙如图11﹚。不久前对M87射电星系进行观测,结果发现在它的核心确实存在一个超大质量的天体,相当于9×10□个太阳质量。这种天体巨有超强的引力、超强的电磁场,每时每刻都在发光,都在发射电磁波,是能发射强无线电波的天体。
(2)、塞佛特星系
随着时间的推移,射电星系核心里的超大质量的天体(即天体核等离子体)不断叠加生长,如果这个天体发电体里的质子数比较多时,就会成长为有强烈活动的中心核的塞佛特星系。由于这个天体发电体已经有一定的规模,所以它已经是一个小而亮的恒星状核,由于星系中心天体区域里有超高的温度和有超级的压强,有超高度密集电离化气体,所以核的光谱显示有很宽而且是高激发、高电离的气体发射线和OⅢ、OⅡ、NeⅢ等禁线,这是在正常星系的光谱中是看不到的。高能电子的高速运动与由引力吸引而来的原子碰撞可产生较强的紫外光,所以中心核有较强的光度和很蓝的连续谱。由于受中心源的激发和电离,同时受到中心源的辐射压,外围区域中的电离气体以每秒几千公里的高速向外运动。中心区域发出的高能电子和质子,在磁场中产生同步加速辐射和逆康普顿散射,从而产生很强的红外线、X射线以及射电辐射。这类星系的连续谱有很快的变化,时标为几个月,然而发射线却经常不变。由于角动量守恒,中心天体里的自由电子集团的高速的环形运动,强大的角动量带动它和它的引力范围内的星际介质和星系里的其它成员星一起旋转,形成了旋涡星系结构。所以塞佛特星系具有旋涡星系的特征。
(3)、蝎虎座BL型天体
随着时间的推移,射电星系核心里的超大质量的天体(即天体发电体)不断叠加生长,如果这个天体发电体里的中子数比较多时,就会成长为蝎虎座BL型天体的中心核,蝎虎座BL天体为遥远的椭圆星系核。
(4)、星系中心天体
(5)、类星体与黑洞
其实类星体它不仅会有红移的现象,还应该会有蓝移、左移、右移、上移或下移的现象。
(6)、孤独的类星体?
如果在正在爆发或爆发后的巨大的星系碰撞爆炸的星云中,只有一个中心天体核等离子体在形成,随着时间的推移,中心天体不断叠加生长从脉冲星→HH天体→射电星系核→塞佛特星系核→类星体。最后这个星云中心里的超大质量的天体(即天体发电体)不断叠加生长,把星云里的所有的星际介质都简并成一个天体发电体,那就是一个孤独的类星体。由于它有巨大的引力,但又没有任何负担,所以它高速自转,就像一个孤独的、特别亮的、转动着的陀螺在宇宙中旅行。所以它有红移的现象。其实它还应该会有蓝移、左移、右移、上移或下移的现象
(7)、天体巨核特别亮?
由于紫外光具有荧光性,人们是怎样让日光管更亮的呢?是靠等离子体里的高能电子碰撞汞原子产生紫外光,紫外光打到荧光粉上,然后荧光粉产生可见光。同理,这种特殊的天体等离子体里的电子的能级很高,在与不断加入的原子核或质子等粒子发生碰撞时会激发大量的紫外光,所以这个阶段的天体巨核特别亮﹙如图9﹚。
(8)、快速的光变的机制假说。
由于爆炸时的热压力增大推着星云向外膨胀,一膨胀,温度就降低,温度低,高能的自由电子运动就慢,电流强度就小,电磁辐射也少。而巨核的巨大引力又吸引星云往中间挤压,星云里氢原子增加,核反应速率增大,温度升高,高能的自由电子运动就快,电流强度就大,电磁辐射也多。所以这一胀一缩就导致核球电流、电磁场和引力场快速的变化,继而有快速的光变。还有,由于各成员星都还处于天体核形成阶段,天体核等离子体集团与日俱增,亮度增加特别快,所以巨核的亮度变化极为剧烈
上述的推论与活动星系核的观测特征相吻合。因此,巨核(活动星系核)的形成过程实际上就是原恒星、星系的中心天体及星系的形成过程。
其实除了中心天体以外的原恒星的成长大概也要经过上面的几个过程,只是生长的速度没有那么快,质量没有那么大而已:例如:1)、天体核等离子体形成→2)、脉冲星→3)、H―H天体→4)射电星系核→5)、塞佛特星系核或蝎虎座BL型天体等过程。
十四、恒星形成
原恒星(天体核等离子体)日益增大,引力也日益增大,强大的引力把四周的星云、或尘埃云都吸引到原恒星的引力范围里,其中很大一部分的星云、或尘埃云都简并成了天体核等离子体。星系中的原恒星内、外的气体在短时间内迅速消耗。所以在原恒星的四周的星云、或尘埃云逐渐的变得很稀薄,于是,原恒星开始从尘埃云中出现,成为一颗恒星。这个过程看上去就像把连片的星云撕碎了。天体核等离子体的质量越大,引力也越大,吸引星云、或尘埃的速度也越快,所以,质量越大的恒星,其原恒星演化到主序星的时间越短。
十五、恒星的能源
恒星的能源主要来自天体核﹙即天体发电体﹚所发的电能,和核外的星际介质的核聚变、核裂变所释放的核能。由于天体核所发的电能很稳定,所以恒星能在漫长的主序星阶段维持恒星内部热的压力和它自身的引力以及自身的重力之间处于一个动态的平衡状态。太阳是一颗处于主序星阶段的恒星,所以我们每天都能看到它的等离子体发电机所开放的超强超大的霓虹灯。由于恒星的电能与天体核等离子体里的质子数成正比,所以恒星的亮度与天体核等离子体里的质子数成正比。由于主序星阶段的天体核都还处于形成阶段,天体核等离子体集团与日俱增,所以恒星的亮度、电流、电磁场、电磁辐射、引力、等都在增加,虽然电子集团产生的引力增加了,但天体核的质量增加得更快,天体核获得的引力多了,所以,随着时间的推移,它对其它成员星的引力可能会有减少的迹象。它的引力场的范围也有减少的迹象。但恒星的亮度会逐渐增强。
十六、恒星结构
太阳(如图10)是一颗恒星。这里用太阳来说明恒星结构。宇宙里的恒星与太阳一样,只是质量大小的区别而已,后面不再重复论述。
我们把太阳比喻成一个工厂来了解它的结构,就会比较容易明白它的真面目。太阳的色球层是原材料聚集和加工生成半成品(把氢原子电离后形成质子、中子、电子和氦核)的车间(区域),也就是生成90%是氢,10%是氦的车间。对流层是运输带把半成品运到中心,中心是成品组装车间只生成一种产品,就是合成天体核等离子体。然后废品和副产品还是由运输带运回色球层重新加工,如此往复循环,每时每刻都在进行……,历经几亿年、几十亿年、几百亿年……一直到红巨星阶段的开始,工程如此的漫长,但工序却十分简单,就是把一种原料―氢变成天体核等离子体。
1、对流层的运转机制:在外层的热核反应区域里一些电子钻进氢核(质子)里简并成中子,一部分的氢简并成氦核,由于中子、质子和氦核是质量大密度高的物质,在天体核的角动量和引力的吸引下进入中心,并紧紧粘附到核的表面,然后中子和质子和氦核在获得强相互作用力后简并叠加到了天体核的表面上。那些没有叠加成功的核子和一些同时进到中心的尘埃粒子在天体核的角动量和电热辐射压的驱逼下往外冲而形成太阳风,天体核的角动量和引力又重新把外面的核子吸引进中心。由于到了主序星阶段的恒星核已经很大,质量也越来越大,所以恒星转动的速度越来越慢,随着电子集团的不断增加,它的引力也随着增大,强大的引力使巨大角动量喷发出去的物质又强力的拉了回来,所以此时已经不能形成喷流。所以这些核子在这两种力的作用下只能在一定的距离里往返,如此往返的循环构成对流层。这个距离加上核心的半径就形成了恒星光球的半径。光球平面上就是核子往返的转折点,形成米粒样的光点。由于电离氢的质量相对较轻,所以被天体核的引力把它们吸引在光球层的外表面,因此电离氢的热核反应是在光球层的外表面进行。
2、火的高温区域远离引力:日常生活中,离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切的原因。用引力与火的温度分布的关系就能解释这个问题.
恒星的核心是一个天体核等离子体。外面是天体核的引力吸引而来的星际介质,组成太阳的物质大多是些普通的气体,其中氢约占71.3%、氦约占27%,其它元素占2%。色球层里主要是氢核反应产生大量的热能。所以色球层的温度比中心的电能温度高。
太阳的核心区域半径是太阳半径的1/4,约为整个太阳质量的一半以上。太阳核心的温度极高,达到1500万℃,压力也极大。这是太阳核(天体等离子体)所发的电热产生,从而释放出极大的能量。由于它是电热,所以中心的电热没有热核反应的温度高。
在地球上生火,火是上炎的,也就是说火是远离引力的,火的最高温度并不在火源,而是在火源的上面,因此火的最高温度区域也是远离引力的,所以太阳的最高温度区域也是远离引力的。由于光球顶部是氢热核反应的区域,也就是太阳的火源,所以光球与色球之间的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度。
由于天体核的角动量和引力在赤道面上最大,所以核内最大的角动量不断的把那些没有叠加成功的大量的核子喷出,所以在赤道面附近会形成太阳黑子,耀斑、日珥和太阳风暴。这个过程有点像我们经常用到的鼓风机。此时太阳的天体核实际上是一个多层次的吸积盘和鼓风机。
在这种环流环境下,恒星的内、中、外层的高温的得到了最大的保留。持续的高温使所有的星际介质都是电离氢。所有的星际介质都在进行热核反应。所有的热核反应结果都只合成一种物质,就是天体核等离子体。
十七、恒星的演化与结局
1、核外壳―重金属固态等离子体假说
随着时间的推移,天体巨核形成的过程中,中子化及核子简并吸收能量,四周的星际介质的不断消耗,温度和压力也逐渐下降,天体已经不能将所有引力吸引而来原子都电离了,(如图、11)中子化及核子简并的能力也大大的下降了。此时的天体核等离子体的合成停止。所获得的等离子体是像我们用人工方式产生的等离子体一样,是带电粒子和中性粒子﹙分子或原子﹚的集合体。也就是重金属固态等离子体。由于此时的温度仍然很高,所以此时的重金属固态等离子体是熔融状态的。虽然重金属固态等离子体也有很多的自由电子,但其数量是无法与天体核等离子体相比的,所以此时的天体核的电流强度、电磁场强度以及引力场强度已经基本的定了下来。由于重金属固态等离子体质量很大,它们获得的引力很大,虽然它们获得的也离心力很大,但和巨大的天体核的引力相比只能表现为引力,所以所有的熔融状态的重金属固态等离子体被吸引到了天体核的外面,把天体核等离子体整个包裹了起来成为了天体核的外壳,所以在主序星阶段结束时,我们可以观测到一个灰色的核和核外一圈通红的熔融状态的重金属固态等离子体。所以有些天体可能会形成一层核外壳。例如地球核外就有一层核外壳。
2、红巨星
随着时间的推移,天体巨核四周的星际介质的继续消耗,温度和压力继续下降,所形成的元素不再是重金属固态等离子体,而是既有氢燃烧、氦燃烧,又有碳、氮、氧循环,还有中子俘获、质子俘获等,什么元素都有,在这个阶段,不同质量的恒星在不同的环境形成的元素组员不同。它们演化的结局在在这个阶段基本上已经明了。
此时,新形成的元素之间还没有形成比较稳定的分子结构,它们按照质量的轻重所获得的引力大小被引力吸引在天体核外壳的外面,质量重的在里面,质量轻的在外面,把整个天体核及其外壳包裹了起来,这时已经看不见恒星内部的情形。新形成的元素粒子获得的引力很小,同时它也获得很小的离心力,因此,这些元素粒子在离心力和星球核内部产生的电热和辐射的压力的作用下,都极其容易的被往外推,使整个星球核外的松散的物质的体积弥漫充起。虽然恒星的光芒全部被遮盖,但星球核内部产生的的热量和恒星的光芒透过核外的这一圈通红的熔融状态的重金属固态等离子体,使整个星球核外的、松散的、弥漫充起的物质变的膨胀通红,恒星开始进入红巨星阶段。
3、红巨星―水平分支
红巨星阶段合成的元素形成分子结构,天体塌缩导致红巨星的体积缩小。
4、红超巨星
到了红巨星―水平分支阶段的后期,由于星球外表的氦壳层在继续燃烧,元素合成不断进行,所形成的元素日益增加,加上天体核的电热能向外喷发,双壳层产能使得恒星光度大增,外包层膨胀。星球核外松散的、弥漫充起的物质变的更加多,恒星进入红超巨星阶段。此时恒星的核燃料日渐衰竭,温度日渐下降、所合成的元素的原子量日渐由重到轻。
5、行星状星云
红超巨星阶段的后期,由于星球外表的核燃料日渐衰竭,核反应日渐减少,温度日渐下降。当核燃料枯竭时,核反应停止。但星球外表的元素合成还在进行,此时它们之间已经形成了比较稳定的分子结构。在天体核外形成了一个不太稳定的壳层。由于星球核的发电从没停止,星球内部被围困的热压力和辐射压累积到一定的程度就会喷发,冲破刚刚形成的这个不太稳定的壳层,将恒星表面的大气向外推,形成行星状星云(如图12)。
6、中心天体与黑洞
恒星的演化会因星球核的质量和外面的温度的不同而有不同的结局。在星系中心的球核形成过程中,由于质量超大,引力超大,四周的星际介质很快消耗精光,星系中心天体的恒星过程很快结束。但四周的恒星的质量相对较小,寿命较长。所以在星系中心天体的主序星阶段快要结束时,四周全部都是炽热恒星。由于中心天体核内有超大的自由电子集团形成的超强的电能,热能,星系中心天体核外有四面八方的恒星辐射而来热量。整个星球内外的温度都居高不下,超强引力吸引四周而来的星际介质全部都被电离、简并成了天体核等离子体。例如,在距银河系中心70秒差距处,则有激烈扰动的电离氢区,以高速向外扩张。所以星系中心天体在这样超高温的环境中只合成一种物质,就是天体等离子体。因此星系中心天体没有红巨星阶段。所以质量巨大的星系中心的恒星的主序星阶段结束后演变成一部没有外壳的、裸露的、体积和质量超大的天体发电体。所以星系中心天体巨有超强的电能、引力、电磁场和引力场。由于星系中心天体没有外壳层的遮盖,所以星系中心天体表面的自由电子集团每时每刻都在做高速的环形运动,即每时每刻都在发电、发光,都在发射电磁波和强无线电波。所以我们能观测到星系中心天体核的活动十分剧烈。质子与质量比值大的天体转动快、亮度高;质子与质量比值小的转动慢、亮度低。这与旋涡星系、椭圆星系的中心天体的特征相吻合。例如,银河系的中心凸出部分,是一个很亮的球状,直径约为两万光年,厚一万光年的天体。转速飞快的中心天体会带动它的引力范围内的四周的天体,以及吸引而来的星际介质形成台风或龙卷风样的星系结构。而且整个星系还会有像台风或龙卷风那样的变幻莫测的移动路径。转速超快的星系中心天体会形成黑洞。转动慢的中心天体会形成椭圆星系。
太阳系的行星和太阳都是围绕一个公共质心转动的,月亮和地球也是围绕一个公共质心转动的,表面宇宙的星系中心有一个没有天体的空洞,这个空洞的半径是中心天体到公共质心的距离。转动速度快的漩涡星系的这个中心空洞就是黑洞。
7、白矮星
在星系中,中等质量的恒星的主序星星阶段快要结束时,四周有很多的恒星的,由于天体核内有较大的自由电子集团形成的强大的电能、热能,天体核外有很多的恒星辐射而来热量。整个星球内外的温度都居高不下,但与中心天体四周的温度却差了很多,所以强大引力吸引四周而来的星际介质大部分被简并成了重金属等离子体。进入红巨星阶段。随着时间的推移,天体四周的星际介质逐渐减少,核反应已经不是很剧烈,但由于天体核巨大,电热能大,四周的恒星辐射而来热量又很大,导致天体的外表的温度仍然高于3.0×10的9次方﹙K﹚,合成的物质都是重金属元素或类似于地球下、上地幔的硅,镁,氧和一些铁,钙,铝等物质。由于它们是熔融状态的,所以在在随天体核角动量转动时,质量大的重金属等离子体获得的引力大在里层,质量小的重金属元素获得的引力小在外层。当天体四周的星际介质全部消耗完毕时,核反应停止,恒星死亡。天体渐渐地冷却,一个只有三个壳层的、中心是天体核等离子体,核外是重金属等离子体,外表全部都是白色重金属或铁元素等组成的天体形成了,这个高密的、很重的天体就是白矮星。
由于金属的传热性能很好,所以白矮星冷却以后,白矮星核的电、热能还能够传导到天体的表面。所以白矮星的表面温度很高。物体在室温时,热辐射的主要成分是波长较长的电磁波,不能引起人的视觉。当温度升高时、热辐射中较短波长的成分越来越强。例如给一个铁块不断加热,铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色,直至成为黄白色。这是热辐射的一个特性。白矮星核的电热能不断地传导到天体的表面,给表面的铁块不断加热而成为黄白色,所以白矮星表面的元素可能全部是重金属和铁元素。
由于金属壳层把天体核心的光亮都包裹了,所以白矮星失去了强紫外光。但由于金属是导体,白矮星核的电能还能够传导到天体的表面,所以白矮星内部的电能仍然能使导体的外壳发出白炽灯那样的光亮。例如电能使白炽灯里的钨丝发亮。所以白矮星在冷却以后仍能放出较低光度的亮光。由于有很多的重金属是放射性元素,例如浓缩铀等,所以白矮星有核辐射。
由于白矮星的三个壳层的物质都是很致密的,所以白矮星的质量大,体积小,密度高。
由于质量大,密度高的白矮星的重力很大,所以需要极强的角动量才能带着它转动,所以白矮星核里的质子数与白矮星的总质量的比值大的白矮星才会转动,若白矮星核里的中子很多,则这个白矮星是不会转动的。但它的质子数也不少,才能聚集成这么大质量的天体,所以不会转动的白矮星的引力依然很大。
8、小质量恒星的演化
1)、红矮星
本来小型的天体发电体所发的电能已经很少,加上两层的金属壳层把天体核心的光亮包裹得更加严密,所以它们只能放出很微弱的暗淡光芒;由于这四个壳层的物质的密度都很大所以这种天体的体积小;由这么小的天体发电体所发的内能传遍整个天体到达天体的表面时温度已经很低,由于金属的导热性能很好,所以这种天体的温度虽然低,但还是很烫的,就像我们地球人打铁时,把铁烧得通红,因此这种天体看起来颜色偏红。所以我们观测到的是一类表面温度低、颜色偏红的矮星—红矮星。
在红超巨星阶段刚结束时,外面的金属全部都还是熔融状态的,由于天体核每时每刻都在发电,但它所发的电热被困在里面在,当电热累积到某个程度时,这些电热就会向外喷发。所以它们会发出强烈的X射线和紫外波,这叫做耀斑。红矮星每天几次的耀斑出现时,紫外辐射会瞬间增强几百到上万倍。在那几分钟内,恒星由红色变成了蓝色。天文学家注意到,强烈的高能辐射主要是年轻恒星发出来的,随着时间的推移,四周的恒星都“死亡”后,四周的冷空气把天体里所发的电热冷却,不再有多余的热量累积,耀斑喷发停止,红矮星狂野的年轻时代已经过去。这时天体的表面温度会降得很低,天体表面的金属冷却成又红又热的固体。所以随着红矮星年龄增长,它们的电热不会向外喷发,开始稳定地发出可见光波段的辐射。由于天体核永恒发电,所以这样的稳定阶段可达数百亿年甚至更长。
2)、褐矮星、
更小质量恒星,即更小型的天体发电体。虽然更小型的天体发电体所发的电能没有小型质量的天体发电体的电能强,但如果它处在四周有很多的恒星的中心位置,还是由于外面温度很高,但由于内能很小,它的温度下降速度就会快好多,所以它在红超巨星阶段吸引四周而来的星际介质小部分被简并成了重金属等离子体,由于天体核外的星际介质的温度分布不均匀,所以氢燃烧、碳、氮、氧循环,氦燃烧(3α粒子反应,)、C燃/烧、Ne燃烧、O燃烧、Si燃烧、等元素合成都有。然后这些元素发生化学反应生成各种化合物、硅酸盐、金属尘埃微粒构成的黑暗云团,所以这种天体除了有三个比红矮星的壳层小的壳层以外,还会有一层由熔融状态的由上述物质组成的熔岩壳层和满天的尘埃微粒构成的黑暗云团。随着时间的推移,天体四周的星际介质全部消耗完毕时,核反应停止,恒星死亡。天体渐渐地冷却褐矮星,天体的外表凝固成一个坚硬的岩石外壳。由于没有水,所以天体外是满天的尘埃微粒构成的黑暗云团。这就是褐矮星。恒星演化到了这个阶段,温度降得很低,熔岩壳层已经把天体核所发放的电磁波和电热全部都包裹了起来,所以在星体的外表不能再输出任何可以观测的电磁信号,已经不可能被地球人直接观测到.这样的星体就会表现为宇宙中的暗物质。这类暗物质被现代天文学家称为重子物质的暗物质。
褐矮星可以分成两类:L型和T型。L型褐矮星在光谱上比起巨行星更接近M型矮星,它包括了质量最小的恒星和质量最大的亚恒星天体。T型褐矮星则具有更类似于巨行星的光谱,但是质量则要比巨行星大得多
根据光谱中一些与温度有关的特征,褐矮星又可以从0(最高温)到8(最低温)分成9个亚类。冷却后,四周恒星多的褐矮星的表面温度高,四周恒星少的褐矮星的表面温度低,四周只有一个恒星的褐矮星的表面温度与行星相近。例如,据美国国家航空航天局(NASA)网站近日报道,科学家利用由NASA广域红外探测望远镜(WISE)获得的数据发现了最冷级别的星体,其温度基本和人体温度持平,温度最低的一颗还低于25摄氏度。褐矮星又可以再分成两类:L型和T型。L型褐矮星在光谱上比起巨行星更接近M型矮星,它包括了质量最小的恒星和质量最大的亚恒星天体。T型褐矮星则具有更类似于巨行星的光谱,但是质量则要比巨行星大得多
3)、褐矮星上的巨大的风暴。
沙尘暴的形成需具备4个条件。
4)、行星
、比褐矮星质量更小的天体就是行星。其形成过程与褐矮星相类似。这里不重复论述。
5)、卫星
6)、彗星
十八、不规则天体
十九、超新星遗迹的触发机制
二十、星系的形成与变化
1、不规则星系
1)、星暴星系形成
在巨大的恒星形成爆发区。由于刚形成的原恒星的引力都很弱,所以各成员星的联系能力很弱,所以各成员星分布通常是混乱的,而且还被围绕在它诞生的尘埃和云气团里。
2)、疏散星团形成
星暴星系里的原恒星经过一段时间的生长形成年青的恒星,星暴星系变成了疏散星团﹙如图12﹚。疏散星团是指由数百颗至上千颗由较弱引力联系的恒星所组成的天体,直径一般不过数十光年。疏散星团一般来说都很年轻,只有数百万年历史,比地球上的不少岩石还要年轻。疏散星团中的成员数量从几百个到数千个不等,一般都是中心部分特别集中,周围较为分散地散布着。中心部分的直径一般达到三至四光年,整个星团的半径一般达到二十光年。一般来说中心部分的密度能达到1.5星/立方光年。相比之下,太阳周围的恒星密度为0.003星/立方光年。是一个星系中有巨大的恒星形成的暴发区,它的特征是红外光度明显高于光学光度.普通的星系比如银河系也形成恒星,但是形成的速度很慢.在还没有一个特别巨大的天体核形成时,星系里就没有椭圆的形态。没有球状突起的核心,也没有任何类似旋涡结构的踪影。
3)、成年的不规则星系
另一种情况是,星系间或天体间爆炸后产生的温度及压力都不够高时,就不可能形成巨大的天体核,星系中没有巨大的引力场。导致星系从原恒星形成到青年、老年的整个过程都处于不规则星系的形态。因此,星系里就没有椭圆的形态。没有球状突起的核心,也没有任何类似旋涡结构的踪影。
2、球状星团形成
随着时间的推移,当疏散星团中有一个含质子数比较多、质量巨大的巨核的天体出现时,整个引力场都会改变,星系的形态就会改变,这时在星系四周的星云因为获得了引力都会乖乖地围聚在星系团里。四周的天体都会改变它原有的运动轨道,按照向心力、离心力等于半径乘以质量乘以角速度平方这个公式的规律移动到相应的轨道运动。形成球状星团﹙如图13﹚。在这个移动过程中,也会引发新的天体与天体之间发生碰撞引发大爆炸而重新形成更新的天体,这就是超新星爆发的触发机制。
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3、旋涡星系形成假说
(1)、含有黑洞的龙卷风型星系的假说
根据巨核中的质子、中子数的比例不同,就会产生转速不同的天体或星系。含质子数比较多、质量巨大的中心天体核,由于它的自由电子数很多,参与环形运动的自由电子数很多,所产生的电流、磁感应强度特别大。所产生的向心力也就越大,它转速会特别快,所以它产生了一个特别的大的引力场,它就会吸引很多的天体以自身为轴心旋转,形成龙卷风(如图14)或超强台风(如图15)样旋转的星系,它所在的位置在星系盘中心,但又与的星系盘的中心有一定的距离。从侧面看它与星系盘形成一个蘑菇样的结构。从正面看星系盘的中心就是一个洞,它就在这个洞的后面,这就是我们观测到的黑洞
(2)、台风型旋涡星系
巨核中的质子数的比例相对较多,质量巨大的巨核的天体,由于参与环形运动的自由电子数很多,所产生的电流、磁感应强度特别大。所产生的向心力也就越大,它转速会特别快,它的引力场也特别的大,它就会吸引很多的天体以自身为轴心旋转,形成台风(如图16)样旋转的星系(如图17),它所在的位置在星系盘中心,由于质量特别巨大,所以,可以观测到星系盘的中心有一个又厚又大的凸出的球形天体。由于它产生电流强度特别大,又是等离子体,所以会特别的亮。我们观测到旋涡星系和台风旋转时在旋涡中心外都有旋臂,所以两者的旋臂的形成应与力的分布有关。
4、椭圆星系形成假说
含质子数特别少、质量巨大的中心天体核,由于它的自由电子数很少,参与环形运动的自由电子数很少,所产生的向心力也就越少,而质量巨大的天体所获得向心力很大,这等同于一个小孩在拖一个大磨盘,所以它的转动会断断续续的很慢,还显得很不规则。但它的质子数也不少,才能聚集成这么大质量的天体,所以它的引力也很大,它的引力场也很大。只是不够旋涡星系的引力场大而已。所以在它周围的天体没有主导的绕轴自转,像蜂群那样的成员星在各自轨道上绕中心转动,没有漩涡结构。由于参与环形运动的自由电子数很少,产能效率远远低于旋涡星系。所以这类星系质量光度比旋涡星系的质光比大。这些推论与椭圆星系的特征相吻合。
二十一、地球形成假说
地球形成除了有褐矮星相类似的形成过程外、最主要的是原恒星形成的位置是在星系大爆炸形成的星云的边缘。
地球原恒星形成后,经过主序星阶段形成地球的核―天体发电体;经过红巨星阶段形成地球核的外壳—熔融的重金属等离子体;经过红超巨星早期阶段形成熔融的重核元素的下地幔;由于原地球处在星系的边缘,四周的温度低,此时的红超巨星的温度大约是T≧10^8K的环境,元素的合成以氦燃烧的C、N、O循环和α粒子与氦相继反应生成Mg、Si、S、A、碱土金属、铁、等过程为主,还有元素周期表上的所有天然存在的各种元素。然后碳、硅燃烧生成二氧化碳,二氧化硅等,大量的二氧化硅、二氧化碳和岩石蒸汽几乎都被组合成了硅酸盐、碳酸盐岩石,和上述的元素组成了熔融的熔岩上地幔,这时的地球就像一个巨大的岩浆球。
二十二、天体﹙包括地球﹚的南极与北极之间有一条极小的隧道相通
二十三、天体﹙包括地球﹚的南极与北极是一个漏斗型结构。
二十四、火山喷发
二十五、地震
由于地球核的电子集团的环形运动的速度是相对恒定的,所以由它们带动的致密天体核、熔融的核外壳以及熔融的上、下地幔的漩涡状的运动,是一种有规律的周期性的没有多大起伏的运动。但当多余的电热被困在里面累积到某个程度时,由于温度的升高使地球核的电子集团的环形运动的速度加快了,即漩涡中心的运动速度加快了,然而由于上、下地幔是粘稠的熔岩,加上坚硬外壳的里面可能是不平整的,有凹凸的结构长在里面。所以上、下地幔的漩涡状的运动会因为这些原因而受到了阻碍,受到了阻碍的熔岩向前倾倒时,会有重力加速度产生,受物体惯性的作用,熔岩的波浪一浪叠一浪,越涌越多,一浪高过一浪。与此同时,随着核心环形运动的速度加快,外层上、下地幔的漩涡状的运动,所受阻力越来越大,以至于到最后,它的运动速度慢于中心运动速度,受惯性作用,熔岩波浪的最高处向前倾倒,形成地震。
二十六、预测地震、火山喷发
如果火山喷发是由内热膨胀引起,地震是由内热增加导致电子运动加速引起、根据角动量守恒提示,地球的引力和自转的速度也会增加,所以如果测到那几天地球的引力和自转的速度增加了,那么就不知道在地球的什么地方会有火山喷发、或是地震发生。同时,地壳内熔岩向前阻碍的区域由于熔岩堆积导致熔岩密度升高,因而压力升高,而将要发生地震的区域由于熔岩还未来到,导致熔岩密度下降,因而压力降低。
二十七、地热
热传递,是热从温度高的物体传到温度低的物体,或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差,就会有热传递现象发生,并且将一直继续到温度相同的时候为止。发生热传递的唯一条件是存在温度差,与物体的状态,物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差消失,即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。。在热传递过程中,物质并未发生迁移,只是高温物体放出热量,温度降低,内能减少(确切地说是物体里的分子做无规则运动的平均动能减小),低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。。热传递有三种方式传导、对流和辐射。。英国伦敦大学的科学家利用最新的方法。估计地球核心的温度,是高达摄氏五千五百度,比较太阳的温度约低一千度。。现在比较流行的说法是地球深处的热量有3个主要来源:(1)地球形成时生成的热量;(2)地核物质下沉至地心时磨擦产生的热量;(3)放射性元素衰变产生的热量。地球热量的释放需要相当漫长的时间。这种释放通过液态外核和固态地幔中的热“对流”,以及边界层(如地球表面的板块)内速度较慢的热“传导”来实现。结果是地球原生热量的大部分被保留了下来。。传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分,叫做传导。如果地热是地球形成时生成的热量,经过这几十亿年的传导,再怎么保温也早就冷了。由于只有恒定数目的电子集团绕天体核的环形运动才能产生永恒的恒定的电热,所以,如果地热是放射性元素衰变产生的热量,就不会是一个稳定的温度,而是变化的温度,所以,地热并不是放射性元素衰变产生的。另外放射性元素衰变虽然能够产热,但它不可能有磁场的产生。所以,地热是来自地球内部地核发电的一种能量资源是根本无庸质疑的。从而说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表,于是就有了地热。地热能是一种清洁能源,是可再生能源,其开发前景十分广阔。如果大量的利用地热,就能减轻地球内部电热的压力,那么就可能会减少地球上火山喷出的次数和威力。还可能会减少地球上地震的次数和威力。是预防地震和火山喷出的最好办法。
二十八、月球
阿波罗登月计划的重要科研活动之一,就是观测月岩磁性,并由此推断,月球内部全部为固态物质。表面月球内部有一个很小的天体核等离子体。
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