基本介紹
- 中文名：核晶作用
- 屬於：銀河系的一部分
- 距銀心：2.5萬光年
- 位置：獵戶旋臂附近
簡介,相關資料,
簡介
她是巨大的銀河系原始氣體雲團（即星際雲）冷縮斷裂後分離出來的一小塊星雲，有初始速度和一定溫度（不是高溫），星雲直徑約3000天文單位，其實星雲沒有明顯的邊界，是個瀰漫的氫氣團，密度很低，約10_17克/厘米3，星雲質量是太陽質量的1.5－2倍，溫度在300K以下，有自轉，但很慢，幾乎和公轉同步，星雲主要成分是氫，占71%，其次是氦占27%，其它各種元素占2%，這裡面包括從超新星爆發飛來的重元素和金屬物質，還有揮發性物質和塵埃等。太陽系原始星雲繞銀河系中心運轉，一開始就有角動量，在冷凝收縮過程中自轉加快，就使自轉不再與公轉同步，又由於星雲內側和外側到銀心距離不等，在繞銀心做克卜勒運動時形成速度梯度，里快外慢，出現較差轉動，星雲在銀心的潮汐力作用下發生湍動，並形成大大小小的渦流，各個渦流之間相互碰撞和兼併，又形成大的渦旋，最後形成一個更大的中心旋渦，由於星雲繼續緩慢的冷凝收縮，旋渦自轉速度逐漸加快，大量物質開始向旋渦中心匯聚，致使中心區物質密度增大，引力增強，形成中心引力區，於是物質又在引力作用下加快向中心旋落，星雲的冷凝收縮逐漸被引力收縮所代替，這時星雲已由原來的3000天文單位縮至70天文單位，大約經過幾十億年的時間，其間星雲體溫度下降到幾十K，物質損失較大，部分物質散逸到宇宙空間。
隨著星雲中心引力區的增強，加快了物質向中心旋落，形成了星雲坍縮，進入快引力收縮過程。在星雲內部物質從四面八方沿著渦旋方向迅速向中心下落，形成粗細不同的螺旋線式的物質流，星雲也逐漸拉向扁平，形成闊邊帽式的園盤，螺線狀的物質流逐漸演變成四條旋臂，只要角動量不足就不會形成圓環，只能形成旋臂。從正面看猶如縮小的銀河系，成旋渦結構，從側面看類似NGC4594天體（M104），在平行總角動量軸的方向上收縮不受限制，坍縮迅速，增加的引力勢能轉變為物質的內能，而在赤道平面上收縮受到限制，這是因為受到離心加速度的作用削弱了引力，使收縮緩慢，才形成中央凸起四周扁平的帶有旋臂的園盤，從總體看星雲仍在繼續收縮，角動量仍然向旋臂和中心區轉移，當內旋臂收縮到距中心5.2天文單位時，轉速逐漸達到13.1公里/秒，自轉產生的離心力和中心區的引力相平衡，旋臂就停留在這一位置而不再收縮，但中心區的物質繼續快速收縮，中心區與旋臂發生斷裂，中心區繼續收縮形成原太陽，占星雲總質量的99.8%，而四條旋臂的質量還不到0.2%，此時原太陽對旋臂仍有很強的引力作用，同樣旋臂也對原太陽有牽製作用，原太陽的自轉受到滯後作用，轉速漸漸減慢下來，把原太陽的角動量又轉移到旋臂上，這時旋臂上物質只要角動量不足還會繼續向中心旋落，但到達內旋臂處就不能再落下去了，因此內旋臂物質積累越來越多，而外旋臂物質相對減少了。當四條旋臂逐個達到克卜勒軌道速度就演變成四道園環，園環位置按提丟斯—彼得定則分布，分別在木、土、天、海軌道位置上，它們的角動量占星雲總角動量的99.5%，這就是太陽系角動量分布奇特的原因。以此種方式形成的拉普拉斯環不存在所需角動量不足的困難。
中心區坍縮成原太陽，物質密度增大，分子間相互碰撞頻繁，產生的內部壓強逐漸增大，使核心處物質擠壓在一起形成星核，並釋放大量能量，中心溫度升高，增加的熱能通過對流方式向外傳播，星體呈現微微放熱狀態，整個星雲體類似獵戶座KL紅外源區一樣的天體。星雲時期的快引力收縮過程歷時很短，大約幾千年，我們常說太陽有50億年的歷史，大概就從這時算起吧。
2．變星時期（包括慢引力收縮過程和耀變過程）
星雲形成四道園環後，絕大部分質量都集中在中心區百分之一天文單位範圍內，物質密度大增，分子間相互碰撞更加頻繁，溫度升高，壓強增大。當內部輻射壓和自吸引力接近相等時出現準流體平衡，星體不再收縮或者僅有微小脈動收縮，太陽的雛型基本形成，中心是快速旋轉的堅實星核，核外是輻射區，再往外到表面是對流層，原太陽逐漸轉入慢引力收縮過程。
原太陽內部物質運動非常複雜，因物質是氣態流體，與剛體大不一樣，在自轉中出現了許多複雜的運動狀態，因慣性離心力的作用赤道物質有拉向扁平的趨勢，兩極處物質必向赤道方向流動，極處物質減少了，但引力的作用是維持球形水準面，所以也必有物質向兩極處流去，以補充那裡的物質不足，於是在赤道兩側形成旋轉方向不同的渦流，並隨物質流動漸漸靠近赤道，這就是有名的蝴蝶圖，這種狀態直保持到人類的工業社會時期，如太陽黑子運動。隨物質對流和自轉相互作用，角動量向赤道轉移，從而形成星體的較差自轉。核心處高密高壓和高溫不斷增加，擾亂了熱平衡梯度，通過混合長把動能和熱量向外傳輸，溫度較低的物質向下沉，形成對流，並發展為從內到外的湍流。當中心溫度上升到2000K時，氫不能保持分子狀態，而變成原子，並吸收大量熱能，促使壓力驟降，抵不住引力，中心區崩陷為體積更小密度更大的核心，並產生強烈的射電輻射，這些能量輻射可從星體稀薄處穿過而到達星體表面，因而可形成一些亮條，這就是H－H式天體。
星體內部不僅有高速運動分子產生的熱能，還有原子級釋放的電磁能，核心溫度更高，星體自轉雖然減慢下來，但星核還是快速自旋，核區附近的電漿也隨之快速旋轉，星體磁場產生了，磁力線從兩極附近穿出，星體這時產生了射電輻射，而內部熱能不斷傳送到表面，表面溫度可達1000K，並放射紅光，這種能量傳遞時起時伏，表面溫度也就忽高忽低，表現的星等就是忽大忽小的變化。有時能量積累到一定程度還會發生猛烈地噴發，拋出物質，在幾天之內星等可上升5、6個等級，這個時期相當於金牛T型變星期或者類似鯨魚座UV型耀星期，即為耀變過程。
原太陽中心區的溫度逐漸升高，當達到80萬K時，氫被點燃發生核聚變，首先是氫和氘聚變為一個氦核，產生光子並釋放大量核能，突然猛增千百倍能量，必將產生猛烈地噴發，星體亮度也就突然增亮好多倍，這就是耀星或新星爆發，原太陽進入耀變過程，在這期間內發生過多次猛烈地噴發，釋放大量能量和拋射物質，並帶走一部分角動量，比較大的噴發有四次。因太陽質量不算太大，就沒有更大的全面爆發，僅僅是局部噴發而已。
噴發是從星體內部核反應區開始的，那裡的星核自轉非常快，可達每秒數百公里。物質具有極高的能量，因此噴出物高溫高速，第一次噴出物的質量約是太陽質量的百萬分之三，溫度一萬多度，噴出速度高達每秒616.5公里，呈熔融半流體狀態，高速自旋，在飛離原太陽過程中邊降溫邊減速，當它到達金星軌道處速度剛好與克卜勒軌道速度同步，便留在軌道上繞原太陽運轉。僅過幾十年，原太陽又發生第二次噴發，噴出物比前次略多些，仍是高溫熔融狀態，高速自旋，初速度比前次略大，當它進入到現今的地球軌道處便繞原太陽運行。又過數百年，原太陽又發生第三次噴發，這時的星核溫度進一步增高，達300萬度，發生氘、鋰、鈹、硼等核反應，釋放能量更大，噴出物質沒有前兩次多，但初速度卻大些，其中最大的一個團塊進入到現今的火星軌道上，更多的碎塊遍布在木星和火星軌道之間，經過三次噴發，原太陽處於暫時休頓狀態，持續幾千年，但星體中心溫度仍在繼續升高，當達到700萬度時發生四氫聚變氦的質子－質子反應，釋放大量光子和能量，原太陽發生第四次猛烈噴發，這次噴發物是太陽質量的千萬分之二，初速度比前三次都大，因此飛出更遠，其中一塊較大的噴出物撞擊在天王星邊緣，濺起的物質碎塊抵達海王星軌道處，更多的碎塊遍布太陽系空間，有的飛出海王星的外側。這時原太陽表面溫度上升到數千度，放熱發光。一個光芒四射的恆星即將誕生。原太陽在變星時期大約有4億年。
3．主序星時期（包括氫燃燒過程和未發生的氦燃燒過程）
原太陽經過幾次耀變逐漸趨於穩定狀態，進入氫燃燒過程，釋放核能，星核中心核反應區溫度可達1500萬度，核反應出現碳氮循環反應，但大量的還是質子－質子反應，核中心密度達160克/厘米3，中心壓力3.4×1016帕,抵住星體的引力收縮,達到新的熱平衡梯度,不再發生噴發現象,進入相對穩定期。這時星體表面溫度達5770 K，成為G型星，太陽輻射主要是電磁輻射和帶電粒子流，外層大氣不斷發射的穩定粒子流－即太陽風，驅散星周物質，使太陽更加明朗了，成為一顆年輕的主序星。太陽在主序星期已有46億年了。太陽活動仍在繼續中，表現為11年一個周期，說明太陽還在繼續演化中。當太陽中心溫度達到1億度，氦核聚變為碳核和氧核反應，進入氦燃燒過程。
4．類木行星和規則衛星的形成
相關資料
氫核聚變反應主要在恆星的中心部分進行。隨著時間的推移，靠近中心部分的氫逐漸耗盡而形成為“氦核”，氫聚變的熱核反應就無法在中心區繼續。當氦核的質量達到恆星質量的10-15%時，這時引力重壓因沒有輻射壓來平衡而占了上風，星體中心區就被壓縮，使溫度急劇上升。中心氦核的溫度升高后，使緊貼“氦核”周圍尚未燃燒的氫氦混合氣體受熱，又使氦核外的氫進一步點燃。這樣的效果就使得氦球逐漸增大，氫燃燒層也跟著向外擴展，從而使星體外層物質受熱膨脹起來變為紅巨星。
如果恆星的質量足夠大，在上述過程中氦核中心的溫度將可能達到1億度，此時，其核心就點燃了3個氦原子核聚合為1個碳原子核的核聚變，並放出比氫核聚變更為巨大的能量。這時的恆星，因同時發生著兩種核反應，放出的能量更大，暴漲的能量使星體內部的輻射壓大於引力收縮壓，從而引起星體更為劇烈的膨脹，形更大的紅巨星或紅超巨星轉化。一般來說，質量高於4倍太陽質量的大恆星，在氦核外重新引發氫聚變時，核外放出來的能量未明顯增加，但半徑卻增大了好多倍，因此表面溫度由幾萬K降到3-4千K，成為紅超巨星。質量低於4倍太陽質量的中小恆星，將變為紅巨星，此時其表面溫度下降，光度卻急劇增加，這是因為它們外層膨脹所耗費的能量較少而產能較多。
太陽大約在40-50億年後就會變成一顆紅巨星，它可能要膨脹到地球軌道以外的地方，水星、金星和地球都將被它吞併或汽化，人類居住的搖籃將不復存在。預計我們的太陽在紅巨星階段將大約停留近10億年時間。
紅巨星的體積比原來要大一百多倍。體積的膨脹導致其表面溫度下降，但由於發光表面積同時劇增，其總能量輸出和光亮度仍然是大幅增大的。當我們的太陽處在這一階段時，它的能量輸出將增強一千倍
