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太阳系

太阳系年龄

太阳系的年龄在:4.55-4.58 Gy(十亿年)

地球上的氦,大多由α衰变产生的。

放射性

半衰期公式,

太阳系演化

molecular cloud

金斯不稳定性(Jeans instability)

在重力下坍缩,有多个高密度的点,形成星团。

坍塌后,初始角速度不断加快,星云被拉平形成原型星盘(protoplanetary disk)

摩擦,将重力势能转换为热,中心密度越来越高,温度越来越高,形成原太阳(protosun)

10My 内 T-Tauri wind 吹出气体很尘埃,这些物质将形成太阳系的行星。

太阳系的形成与演化

液态在低压(低于某个压强)状态下只有气态和液态,所以真空中没有液体。

类地行星的形成

尘埃互相碰撞互相依附,形成微行星(planetesimals)。

当大小达到 1km 后,在重力的互相吸引下,形成数百个的月亮尺度(R<=1000km)的原行星(protoplanet)

碰撞的热能和放射能融化掉原行星,形成球体,化学分化(Chemical differenctiation)让更重的元素沉入核心

更大的原行星继续吸收微行星,最后形成 100 月亮到火星大小的原行星

在重力的作用下轨道扭曲,继续碰撞。合并和喷射作用下形成更大的水星和地球

轨道在10~100My 间慢慢稳定成接近圆型的轨道。

巨行星

在冻结线之后(5AU)水成了固体,微行星与原行星形成加快,特别是在冻结线附近木星成长最快

轨道共振

小行星带

介于火星和木星轨道之间(2-4AU)

地球

地球表面 71% 是水,大气主要由 , 组成。 地壳是是岩石(Si)

地球的行星分异, Fe,Ni 沉入地心,Si 留着地壳和地幔。

密度是

内热

来源:

  1. 放射性衰变
  2. 开尔文-亥姆霍兹机制

驱动地幔对流

形成大陆板块

热消失的效率

能量平衡

表面温度几乎是常量

吸收太阳的辐射能,少部分来自内热

向外辐射也损耗能量

吸收能量和消耗能量是处于平衡的

如果地球是黑体:

实际上地球是蓝的,他的反照率(albedo)

所以

月球

月球上有海(Maria)和环形山(lava plains)

白天 370K 晚上 100K

内部

月球地震由地球的潮汐力引起

形成

由对地球的巨型撞击的碎片形成

大气层

N2,CO2 来自火山蒸汽

H_2O 来自重轰炸期

雨水创建海洋溶解二氧化碳并将其固定在沉积物中,加速了大陆的形成。

细菌,植物释放 O_2 一开始被 Fe 和 S 吸收

对流

地表加热下层大气驱动对流

地球磁场

太阳风

类地行星

水星 88 7

金星 224 3.4 243 177.3

火星 687 1.9 24.6 25