行星世界大观（）

“行星”一词的由来已无从考证，在古希腊语中意谓“流浪者”，中国古代称之为“五行”“游星”“惑星”等等。这些称呼形象地体现了行星在天穹“四处流浪”的特征，以区别固定不动的恒星。从古至今，人类依靠不断进步的天文观测技术，已发现了1000多颗系外行星。

人类有关行星的最新消息是美国国家地理网站发布的，科学家发现的围绕一颗距离地球375光年的恒星运行的两颗巨大的行星，是迄今为止发现的最古老的外星世界。据估计，已经有128亿岁的主星及其两颗行星可能是在宇宙刚刚诞生时形成的，发生在宇宙大爆炸之后不超过10亿年。科学家们估计，茫茫宇宙中每两颗恒星中就有一颗拥有行星，大约每200颗恒星就能找到一颗行星处于宜居带。并且这只是最保守的估计，很多恒星拥有不止一颗行星。由此可以想见，我们已知的行星与未知的行星数量上相差多么悬殊！但这并不妨碍我们对行星的认知。

行星形成的理由

引力吸积说

今天地球和其他类地行星基本上是固态的，所以只能是由固体质点和固体块集聚形成的。类地区里由于温度高，气物质和冰物质绝大部分都挥发掉了。天王星和海王星也是固态的，但大部分是冰，最多的是水冰和水化氨冻结成的冰。木星和土星的核心部分是由土物质和冰物质组成的固体，中部和外部是液态的，中部主要是金属氢，外部主要是分子氢。

尘粒在星云盘内气体中，下沉时就已开始集聚了，它们一边下沉，一边集聚。这是行星形成过程的初始阶段，尘粒的集聚只能靠碰撞。尘粒之间有相对运动速度，包括热运动和随着气体湍流的运动。如果两颗尘粒大小差不多，相碰时可能碰碎，但也可能是一颗尘粒和另一颗尘粒的一部分(碎块)结合起来。如果大小相差很多，那么，碰撞的结果常会是较小尘粒的全部或一部分被较大的尘粒吃掉。当尘粒长大到不能再称为尘粒而应当称为星子时，大的星子遇到小的星子或尘粒，就更容易把它们吃掉。这个过程叫作碰撞吸积。由于运动和碰撞的随机性，由尘粒形成的星子在大小方面可以相差很多。尘层形成后，由于密度增大，碰撞会更加频繁，星子就长大得更快。那时，在今天每个行星所占据的区域里总会出现一个最大的星子，这样的星子便是行星的胚胎，称为行星胎。如果最大的星子不久以后在碰撞中被碰掉了相当大的一部分，不再是最大星子了，那么原来第二大的星子就升上来，成为行星胎。

当行星胎半径大到1千米左右时，它的质量已经大到需要考虑它对星子的吸引了。在这以前，集聚只靠碰撞，只有星子碰到行星胎时才会被吃掉；现在，只要星子接近行星胎到一定距离，它的运动方向就会由于行星胎的吸引而弯曲，逐渐接近行星胎，最后被吃掉。行星胎的生长主要靠引力，称为引力吸积。在一段时期内，碰撞吸积和引力吸积都起作用；以后，引力的作用便大大超过碰撞的作用，只需要考虑引力吸积了。

星子的平均半径越大，空间密度(单位空间体积内星子的数目)就越小。由于星子运动的随机性，从一个局部范围看，星子的分布可以很不均匀，每个星子常会处于一个不对称的引力场中，从而受到加速。所以，随着星子的增大，星子间的相对速度不是减小，而是缓慢地增大。星子是由尘粒形成的，原来的尘层已不能再称为尘层，而应当改称为吸积层。

星子都在绕太阳公转，所以它们之间的引力相互作用既会改变速度，也会改变公转椭圆轨道的偏心率和倾角。在今天的地球轨道处，轨道偏心率等于0.04的星子之间可以出现大到每秒60米的相对速度。今天小行星的轨道偏心率平均为0.14，它们之间的相对速度大到约每秒3千米。

在类地行星区里的气物质和冰物质都挥发掉以后，只剩下土物质，而在土物质的星子集聚成行星以后，就再没有剩下多少东西了。在木土区里，固态的尘粒和星子集聚成行星的固态核，当其质量增大到1025克数量级时，固体核便开始吸积周围的大量的气物质，使它们成为行星的一部分。由于压力大，气体被压缩成液体，所以，木星和土星的外部是液体，其中主要成分是氢，氢和氦占了这两个行星质量的绝大部分。这样，木星和土星的体积和质量就比其他6个行星大得多，但平均密度却比其他6个行星小。在天海区里，由于离太阳远，太阳的吸引力微弱，逃逸速度小，气体逐渐逃逸掉了。气体的逃逸是很慢的，但由于星云盘里离太阳越远的物质越稀薄，所以天海区里物质的密度比木土区和类地区都小得多，行星的形成过程进行得很慢，所以当天王星和海王星长大到足够吸积气体时，气体已经跑光了。所以，天王星和海王星的体积和质量比木星和土星小，除大气以外，整个是固体，大部分是冰。

施密特于1945年计算出，地球的形成过程用了70亿年的时间。后来，他的学派的一个成员指出，施密特在计算时忽略了引力吸积，才得到这样长的时间。如果考虑引力吸积，则地球的形成只需要1亿年左右的时间。魏札克和霍意耳等也计算出行星形成所用的时间在1亿年左右。近年来，人们认识到星云盘里的尘埃会沉到赤道面邻近，使密度增加，从而使行星的形成过程大大加快。但是，不同的人得出的行星形成的时间很不一样，有短到几千年的，也有长到几千万年的。这个问题需要进一步研究，星云盘外部的物质密度比内部小，所以越靠近太阳的行星形成得越快：水星最先形成，海王星最后形成。我们应当对不同的行星分别定出其形成所用的时间。黑洞

黑洞喷射说

除了上述的行星形成理论以外，还有最新的行星形成的理论认为行星是从黑洞中产生的，并为此找到了确凿的证据:银河系中央的小型黑洞能够超速喷射行星。在此之前，科学家认为只有特大质量的黑洞才能以超速喷射行星。

研究人员称，实际上小型黑洞要比特大质量黑洞喷射更多数量的行星。1988年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室物理学家杰克·希尔斯预言，银河系中央的特大质量黑洞能破坏双子行星平衡，束缚一颗行星，并以超高速将另一颗行星喷射出银河系。自2004年以来，天文学家共发现了9颗被特大质量黑洞高速排斥的行星，他们推测这种特大质量黑洞的质量是太阳的360万倍。然而，美国哈佛—史密森天文物理中心的赖安·奥利里和阿维·利奥伯从事的研究表明，银河系中央许多小型黑洞喷射出大量行星。

黑洞喷射

这些小型黑洞的质量大约只有太阳的10倍，一些研究认为，银河系中央至少有25000个小型黑洞围绕在特大质量黑洞附近。当某些小型黑洞将行星喷射出银河系时，它们会进一步地靠近特大质量黑洞。利奥伯说：“小型黑洞比特大质量黑洞喷射行星的速度更快！研究被喷射行星的轨迹和速度，将有助于天文学家测定多少黑洞会喷射行星，以及它们是如何喷射行星的。”同时，他们也承认开展此项研究是很不容易的，现有的太空望远镜无法观测到银河系中央特大质量黑洞区域，该区域浓缩存在着许多小型黑洞。

研究人员推测，被特大质量黑洞喷射的行星速度达到709千米/秒，它们在银河系引力束缚下速度可能会更慢，估计这些行星被喷射时的初始速度达到1200千米/秒。然而，被小型黑洞喷射的行星速度要更快，行星在小型黑洞的排斥作用下，速度可达到2000千米/秒，从而脱离银河系。

引力

任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力，是自然界中最普遍的力，简称引力，有时也称重力，在粒子物理学中则称引力相互作用，它和强力、弱力、电磁力合称四种基本相互作用。引力是其中最弱的一种，两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1/1036，质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场（1000伏/米）受到的电磁力的1/1010。因此，研究粒子间的作用或粒子在电子显微镜和加速器中运动时，都不考虑万有引力的作用。一般物体之间的引力也是很小的，例如两个直径为1米的铁球，紧靠在一起时，引力也只有1.14×10-3牛顿，相当于0.03克的一小滴水的重量。但地球的质量很大，这两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力。所以，研究物体在地球引力场中的运动时，通常都不考虑周围其他物体的引力。天体如太阳和地球的质量都很大，乘积就更大，巨大的引力就能使庞然大物绕太阳转动，引力就成了支配天体运动的唯一的一种力。恒星的形成，在高温状态下不弥散反而逐渐收缩，最后坍缩为白矮星、中子星和黑洞，也都是由于引力的作用，因此引力也是促使天体演化的重要因素。

洛斯阿拉莫斯国家实验室位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯，1943年成立，以研制出世界上第一颗原子弹而闻名于世。洛斯阿拉莫斯是一个当之无愧的科学城和高科技辐射源。实验室在二战期间由罗斯福总统倡议建立，一直由加利福尼亚大学负责管理。这里云集了大批世界顶尖科学家，目前共有1.2万名雇员，每年经费预算高达21亿美元。物理学家奥本海默是实验室的第一任主任。世界上第一颗原子弹和第一颗氢弹都在此诞生，使这个实验室蜚声海内外。

该实验室是一所由美国能源部与加利福尼亚大学联合管理的多计划研究机构。其研究工作分两大类：武器研究，包括开发满足目前军事需要的核弹头，设计试验先进技术方案，以及通过相关科学技术领域的实验与理论研究，维持一项创新性武器研究计划；非武器研究，包括核裂变、核聚变、中等物理加速、超导、生物医学、非核能及基础能源科学等。