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1、太阳系的形成和演化主要限制条件：行星系统在一平面内，轨道和太阳自转同一方向行星系统在一平面内，轨道和太阳自转同一方向小小行行星星和和太太阳阳年年龄龄近近似似相相同同，现现在在分分布布主主要要在在二二个带上个带上行星的轨道近似圆行星的轨道近似圆内部岩石行星外部气体巨行星内部岩石行星外部气体巨行星彗星主要有二类彗星主要有二类: Oort星云和星云和Kuiper带带太阳系主要质量太阳而主要角动量在行星太阳系主要质量太阳而主要角动量在行星多数卫星轨道和行星自转方向一致多数卫星轨道和行星自转方向一致行星同一平面,相同的转动方向以及自转的方向基本相同应该行星形成的特征,而不是轨道动力学演化的特征小行星和彗
2、星的较大的倾角/偏心率是与行星散射的动力学演化结果哪些是长期演化的结果，哪些是形成特征？哪些是长期演化的结果，哪些是形成特征？太阳系的起源历史上存在二大学说,碰撞假说和星云假说1.碰撞假说(EncounterHypothesis)LeClerc(ComtedeBuffon)in1745T.C.Chamberlaininearly20thcentury2.星云假说(NebularHypothesis)Descartes1644,ImmanuelKant1755Laplace1796DualisticHypothesis问题:非常小概率事件,但现在观测到行星存在相当普遍行星的成分NebularHy
3、pothesisPlanetsonthesameplaneRotatesonthedirectionStarBirth,OrionNebulaBetaPictoris(2Myr)Edge-onProtoplanetaryDiskintheOrionNebulaDiskofDebrisAroundRedDwarfStarAUMicroscopii观测和理论研究都倾向于星云假说原恒星(proto-star)早期演化阶段引力不稳定原初恒星增长一有一吸积过程,磁作用,外流使恒星损失角动量。观测推断气体盘存在的时间为106-107yr(Strometal.1989,AJ,97,1451;Haisch,L
4、ada&Lada2001ApJ,553,L153)PlanetsonthesameplaneRotatesonthedirection温度10-30K尺度几百光年质量106MSun化学成份98%HandHe1.4%“ices”0.4%“rock”0.2%metalORIONNEBULAHowtoformmetal/rock-dominatedearth-likeplanets?巨分子云巨分子云 当外质停止,盘冷却,岩石和冰尘埃颗粒沉到吸积盘的中心原行星盘(protoplanetarydisk)。这些早期尘埃包括在太阳系中碳质球粒陨石(carbonaceouschondritemeteorite
5、s)中探测到钙铝包体(Calcium-AluminiumInclusion)，包括元素Al, Ca, Ti 和示踪元素Zr, Hf, U, Th, 反射金属W, Ir, Os等， 形成温度2000K。 Allende,Yukon,&Murchisonmeteoritesmineral groupcomponentsCondensation Trefractory Al2O3,Ca(Al,Ti,Mg)12O19,MgAl2O4,Ca2Mg,Si2O7,Ca2Al2SiO71600-2000KMetalFe1250-1350KMg-SilicatesMg2SiO4, Mg2Si2O61220Vol
6、atile materialMn, Na, Zn (Rb, K, F)600-1230K形成行星的物质分摊到原初行星盘上给出盘的质量分布，这些物质中大部分被吸积到太阳或者吹出。内行星，即使所有的金属都沉积到尘埃中，尘埃占总质量比在内太阳系大概5%左右，内行星的质量X20；外行星H,He主导，比例高一些太阳系的原星星盘质量0.01-0.02M,最小质量的太阳系原初行星盘最小质量的太阳系原初行星盘但在小行星带处下降。厚度厚度h = c/ 7MJSeparatemodelforsolidbodies;nomodelforUranus/NeptuneGravitational instability
7、in disk: Giant gaseous protoplanetsRapidgrowth,butcoolingratelimitscontractionRequiresunphysicalinitialconditions(densitywavesstabilize)Separatemodelforsolidbodies;nogoodmodelforUranus/NeptuneSpiral waveSpiral bending waveThis type of wave is produced by gravitational tugs by moons on inclined orbit
8、s as they venture just slightly out of the ringplane. Dynamic ProcessesMean motion orbital resonance（MMOR）: 当二个天体的当二个天体的转动周期为整数比时他们经受有规律的引力扰动。转动周期为整数比时他们经受有规律的引力扰动。天体天体m和大天体和大天体m， 如果起如果起始的共相位置偏离近心或者始的共相位置偏离近心或者远心点，远心点， 在共相点二个方向在共相点二个方向受力不对称，受力不对称， m获得角动量，获得角动量， m失去角动量，最后共相点失去角动量，最后共相点往前移往前移, 轨道不闭合轨道不闭合
