由www.ahuigong.com水利工辈國國鼬车的是袋参考,请勿转载作为盈利用途! 2.小行星 主要分布于火星和木星轨道之间,成为小行星带。一般为石质和炭质,体积 很小,直径多为几千米到九十千米,体积较大的一般为球形,但是大多数形状很 不规则;小行星表面有陨坑,没有大气。小行星中最大的叫谷神星,直径为 770km。目前已编号命名的小行星有3000多顺。 3.彗星 多数彗星绕日运行的轨道为闭合的椭圆形。这种彗星的出现有周期性,最 著名的是哈雷彗星,绕日公转的周期是76年,最近一次经过近日点是在1986 年2月。有的彗星轨道为抛物线或双曲线,它们的出现很难预测,有的不再重 现 彗星的主要部分是由氢、碳、水等冰冻物质组成的彗核,当鹫核沿轨道运行 至近日点附近时,冰冻物质受热汽化,在其周围形成彗发彗发在太阳光压和太 阳风的作用下,在背向太阳的一侧形成长长的彗尾。彗核直径为1~100km,彗 发可达几万千米,彗尾可达1×10km。但是,彗发和骜尾都是极稀薄的气体, 比地球上一般的真空还“空” 4.流星体 指星际空间,特别是在地球轨道附近的空间,环绕太阳公转的细小天体。主 要是小行星和彗星碎裂与瓦解的产物。当它们运行到地球附近,受到地球引力 闯人地球大气层因磨擦生热而燃烧,发出鲜明的光亮,成为流星。多数流星燃 烧成灰烬,留在大气层中,少数残体落到地面,成为陨星或陨石。按其组成成分, 可分为铁陨石,主要含铁镍;石陨石,主要含硅酸盐类;石铁陨石,由硅酸盐和铁 镍组成。 陨石是了解太阳系早期状态极其重要的线家在阿波罗的字航员从月球带 回样品前,陨石是人类唯一的星际物质样品。近年来,陨星撞击被认为是塑造类 地行星与卫星表面的主要作用,由陨星撞击所形成的陨星坑,成为测定行星表面 年齡的一种方法。 二)太阳系的主要特征及其运动规律 太阳系各成员尽管理化性状有很大差异,但具有以下一些基本特征: 第一,物质组成具有一致性。太阳系中无论是唯一的恒星,还是九大行星 以及其他天体,其组成物质都是相通的在太阳系中至今还未发现地球上尚未发 现的物质。类木行星与太阳相似,以氢、氮等轻物质为主,小行星和彗星等与类 地行星接近,以铁、氧硅镁等重物质为主。而且,小行星彗星和流星体在物质 组成上没有明显界线,只是体积的大小和运行的轨道不同。 第二,在星体结构上都具有圈层特点。太阳、九太行星和较大呈球状的小行 星,在星体结构上一般都有自中心向外的核、幔壳和外围大气,密度逐渐变小
由ww.shuigong.com水利工程國丧制阳和骷籴考,请勿转载作为利用途! 而且都呈扁球形,只是物质存在的形态上有所差异。 行星的运行和空间位置亦有一定的规律。根据前人的详细记录, JOHANN KEPLER(1571一1630)发现∫描述行星运行的三个基本经验规律 ①各行犀围绕太阳在-一椭圆形轨道上运行,太阳位于椭圆的一个焦点。 ②面积定律——行星的向径(太阳中心与行星中心的连线),在相等的时间 内扫过相同的面积,即个行星在其轨道上运行,当靠近太阳时其速度增加,远 离太阳时,其速度减小 ③谐和定律—对所有行星来说,行星距太阳平均距离的立方与行星公转 周期平方之比为一常数,即DP=K,式中P为行星公转周期,D为行星距太阳 的平均距离。 地球绕日公转的轨道平面叫黄道面,大多数行星的轨道面与黄道面的夹角 都在4以内,即行星运行具有共面性,只有水星(7)和冥王星(17.17°)例外,它 们一个距太阳最近,一个距太阳最远。所有行星公转方向与太阳绕自转轴旋转 的方向相同,即同向性从北极上方看为逆时针方向 除天王星外,各行星的自转轴与黄道面法线夹角均在27以内,大多数行 星的自转方向与公转方向一致,为逆时针方向;而天王星的自转轴倾角约 98°,几乎与黄道面平行,结果形成逆向(顺时针)自转;金星也是一个逆向 自转的行星 各行星与太阳的平均距离遵循提丢斯-波德定则。如果以日地距离为计算 单位,则第n个行星离太阳的距离rn=0.4+0.3×2n2。按此规律,在火星和 木星轨道之间,距太阳2.8个日地距离处还应该有个大行星,但至今未发现这颗 未知的大行星现在已知在这个距离上是由成千上万颗小行星组成的小行星带, 估计是由一颗大行星遭击形成的。除海王星和冥王星外,用波德法则计算的 太阳与行星间的距离和实际观测的结果非常一致。从某种程度来看,这条定则 也适用于大行星与它们各自的卫星 三、太阳系的起源 涉及太阳系起源的假说很多,但没有一个被普遍接受,也极少有被明确淘汰 的。早期的假说可以归纳成两类:①演化论或一元论;②灾变论或二元论。演化 论或一元论的太阳系起源模式以康德一拉普拉斯的星云假说为代表,是假设太 阳和行星形成于同一尘埃和气体云一一星云。旋转的星云在引力的作用下收 缩,速度加快并变扁,一部分物质分离形成行星,中心物质形成太阳,行星是恒星 形成过程中的必然伴生物。灾变论或二元论的模式,以张伯伦和莫尔顿的星子 假说及金斯和杰弗里斯的潮汐假说为代表,设想打星形成于太阳之后,是由于第 个或第三个星体(通常是另一颗恒星)的卷入而产生的某种灾变,或者是一些 一
由www,huigong.com水利工郵國輕虜佈的氮参考,请勿转载作为盈利用途! 意外事件的结果。这些第二或第三星体从太阳中将物质带出来,再由这些物质 形成行星 大多数现代研究者支持综合模式,认为行星和太阳是从一个被称为太阳星 云的气体和尘埃云中形成的。太阳星云受到邻近超新星爆发所产生的冲击波的 影响,引起收缩和涡动。当被压缩到足够高的密度时,自身的引力就超过了向外 的气体压力。 太阳星云收缩后,自转速度开始加快致使星云呈圆盘状。这时星云的总质 量相当于太阳的两倍。随着继续收缩,圆盘中心部分物质的密度和温度终于达 到了发生氢核聚变的程度(约107K),这时太阳就诞生了。在此期间,物质向圆 盘中央平面集中,由于某种原因,中心物质逐渐结合起来形成直径以千米计的物 体,叫星子。它们受碰撞作用和吸引力的作用而聚集,形成行星。 靠近星云中心,只有熔点高的金属氧化物和硅酸盐能呈颗粒存在,因此,类 地行星主要由铁和硅酸盐组成;类木行星地区,由于温度极低,除金属氧化物和 硅酸盐外,还足以使水冰OO2、甲烷和氨呈稳定状态,故类木行星能长成很大的 个体。 外行星的许多卫星似乎形成于行星圆盘,其形成方式与行星的形成十分相 似。另外一些具逆行轨道或轨道倾斜较陡的卫星,可能是行星形成后捕获的星 火星与木星之间的小行星,可能是类似星子的物体,由于受木星引力的干 扰而没有聚集成一个行星。彗星也是星子,形成于太阳系的边缘,受扰动进入 太阳系外侧轨道,偶尔被扰动到太阳系的内侧,这时从地球上就可看到它 们 类地行星在形成过程中或形成之后显然曾热到了足够高的温度,以致进行 了分异作用。热量可来源于自身聚集过程或短生命期放射性元素的蜕变或其他 些作用。在形成和分异作用之后,行星主要取决于自已的质量而沿不同的途 径演化。 第三节地球的年龄和演化 地球的年龄 地球上已发现的最古老的岩石,经放射性同位素测定约38×109年,陨石 及一些月岩的放射性测量年龄为4.5×109~4.6×109年。若太阳系的所有成 一
由w.shigong.com水利工穆較制綠的敏华礞,请勿转载作为盈冽用途! 员都是同时形成的,那么地球也必然与它们的年龄一致。 测定地球年龄的另外一种方法是查清由铀、钍放射性蜕变所产生的铅的同 位素丰度。测算这些同位素的原始丰度是根据铁陨石的研究。铁陨石几乎不含 铀和钍,但它们却含有铅。若假定原始地球含与铁陨石同样的铅同位素比率,那 么可根据地壳现今铅的比率计算出来,这些计算说明地壳年龄约为4.6×109 年。地球的年龄即原始地球的形成时间一般要比地壳的年龄为早,大约为5 109-7×109年,因为由冷的星子聚集而成的原始地球需经过变热和重力分异 的漫长时间后才能形成地壳、地幔和地核。 由于地壳运动和岩石风化,从地壳形成的时间4.5×109~46×109年以前 到38×10年之间的岩石难以保存至今,因而,人们只能根据地球现在的情况 以及行星形成的理论推测地球形成的初始状况。 二、地球的演化 -)固体圈层的形成与演化 地球形成之初可能是冷的,证据来自氖的丰度和水的相对比例。氖是地球 大气中非常稀少的气体,但在其他星体上比较多些,因而氖必须先从地球上逸 散。由于水分子与氖的重量大致相同,故其逸散速率亦应相近。但水与氖的化 学性质不同,它在冷的条件下可形成不易蒸发的化合物,而氖则因化学性质惰 性大,一直呈气体状态。冷的地球有选择地将水留下而氖则缓慢地逸散到太空 中去。 地球叮能是由冷的星子聚集而成的。因此,最初应是均质的。但形成后不 久,地球必须变热进而发生分异或分离成地核地幔和地壳。地球变热是由于屋 子聚集时的碰撞作用重力压缩作用和放射性蜕变的结果。 因为岩石是热的不良导体,地球内部的温度不断上升,当达到某一温度时铁 开始熔融,并因其密度大而向地心下沉,遂形成地核。当铁向地心下沉时,其重 力能转化为热能,成为地球内能的补充,结果使地球的大部分发生熔融并进-步 地分异,轻元素和一些易于与轻元素结合的较重元素,浮到顶部形成地壳。在这 个地球历史时期,火山作用广泛分布,大气圈和水圈开始聚集。 当地幔获得足够的热量后,开始发生对流。初始的海底扩张使地内的散热 作用加速,地幔固结,但外核仍为液态。外核的对流是产生现今地球磁场的原 现在的陆壳可能是由形成地幔、地核的分异作用形成的。原始地壳可能像 现在的洋壳,绝大部分是玄武岩,而大陆则随着沉积物连续不断的堆积和由于岛 弧火山作用而逐年增大。 当地球表面冷却后形成了海洋和大气圈,开始有了水和风的剥蚀作用。河
由wWw.gong.com水利工稞网冈与御钸的参考,请勿转载作为盈利用途! 流开始携带风化的岩石碎屑到海洋中形成沉积物并成为沉积岩。 (二)大气圈、水圈和生物圈的形成与演化 地球大气圈中惰性气体比分子量相近的其他气体(如H2O,CO2,SO2等)的 卡度较低,这就说明了地球是由冷的星子聚积形成的。星子曾经含有过以冻结 的颗粒或低温下化合物形式存在的挥发气体,如压2O,CO2,SO2等。惰性气体 因为它们不以冻结的颗粒或化合物的形式出现,而星子又因为太小而不能把它 们吸住,因此,早期地球不大可能有大气圈。 当地球由于引力收缩和放射性蜕变而被加热后,水蒸气和其他气体被释放 出来形成大气圈和水圈。地球的引力除对H和He这两种最轻的气体外,足以 吸住所有的气体,因此可以认为现在的大气圈基本上是次生的,是地球内部排气 作用的结果。然而现代的火山气体和现代的大气圈成分并不一致,火山气体主 要由水蒸气、氢、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳和氮组成,因此原始大气圈可能 在成分上与现在的大气圈不同,大气圈的成分可能随时间而演变。 最早的大气圈除水蒸气外可能曾含有强还原性的化合物,如氢、甲烷和氨。 经过漫长的地质时代,地球早期原始大气圈发展成为今天的成分,经历了不同的 过程。在大气圈的上部,太阳紫外线辐射使水分解成氢和氧氢逸散到太空中 氧常用于氧化地面岩石或与其他气体结合。氨将分解为氢和氮,其中氢逸散。 甲烷也将分解成氢和碳,碳与自由氧结合成二氧化碳。大多数二氧化碳溶于海 水中或结合到植物或动物的组织中,它们现在以碳酸盐(如石灰岩)或化石燃料 (煤和石油等)的形式出现。 大气圈上层水蒸气分解所产生的氧不足以形成今天的富氧大气圈。现在的 富氧大气圈可以认为是植物光合作用造成的。植物的光合作用是在约2×10 年前开始发生的,到前寒武纪末期(约6×108年前)氧的含量可能达到约今天数 量的1/100,到志留纪末,氧的含量可能达到今天的1/10。臭氧层形成后,使植 物可以在陆地上生长。 早期的海洋由于大气圈富含CO2而可能具有更大的酸性,这将造成高浓度 的Ca2和Mg2+,并且因为缺少自由氧,铁将以F2+出现。研究海洋蒸发盐沉 积物和化石表明,至少自前寒武纪以来,海水中的主要离子的浓度与现在的没有 太大的差别。 大气圈和水圈的主体是地球早期排气作用造成的,大量挥发组分可能是在 地核形成时及形成之后释放出来的,亦有人称之为“爆发性排气”。虽然在整个 地质时期内以现在的排气速度排气就不难形成大气圈和水圈,不过现在排出的 气体中很多挥发成分是第二次旋回的(即水和气体结合在沉积物中,当沉积物被 埋藏或俯冲后受热而重新释放出来)。 在地球的各个圈层中,生物圈是形成最晚,组成最复杂,与其他圈层关系最