Wie entstehen Planeten? Manche Leute sagen, dass es von einer höheren Zivilisation arrangiert wurde. Ist das zuverlässig?

Dieser Artikel basiert auf der Beantwortung von Fragen von Internetnutzern, siehe Screenshot unten:

Um es ganz offen zu sagen: Ich glaube nicht.

Denn die moderne Astrophysik verfügt über ein klares Verständnis der Gesetze der Entstehung des Universums und der Planeten. Dieses Gesetz ist „Gewalt“. Es ist die Wirkung der vier bisher im Universum entdeckten Grundkräfte, die das Universum zu dem machen, was es ist.

Bei den vier Grundkräften handelt es sich um die Gravitationswechselwirkung, die elektromagnetische Wechselwirkung, die starke Wechselwirkung und die schwache Wechselwirkung. Zu diesen vier Kräften gab es in der Vergangenheit bereits viele Erklärungen, deshalb werde ich heute nicht näher darauf eingehen.

Planeten sind die zahlreichsten und am weitesten verbreiteten Objekte im Universum. Darunter versteht man einzelne kugelförmige Himmelskörper im Universum, zu denen auch Sterne und Planeten zählen. Es gibt nicht viele kugelförmige Planeten im Sonnensystem. Nur die Sonne, die acht großen Planeten, ein Dutzend Zwergplaneten, einige Satelliten großer Planeten und einige Asteroiden haben eine kugelförmige Erscheinung.

Der Planet wird hauptsächlich aufgrund der Schwerkraft zu einer Kugel.

Das Gesetz der universellen Gravitation wurde von Isaac Newton, einem Pionier der modernen Wissenschaft, entdeckt. Es handelt sich um die erste der vier vom Menschen entdeckten Grundkräfte. Von da an trat das menschliche Verständnis des Universums in die moderne wissenschaftliche Ära ein. Der Kern der universellen Gravitation besteht darin, dass sich Objekte, egal wie groß oder klein sie sind, gegenseitig anziehen, solange sie eine Masse besitzen. Dabei folgt die Stärke der Schwerkraft dem Gesetz, dass sie proportional zur Masse und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung ist.

Das Gesetz der universellen Gravitation wird wie folgt ausgedrückt: F=GMm/r^2. Hier stellt F den Wert der Schwerkraft in der Einheit N (Newton, N=kg*m/s^2) dar; G ist die Gravitationskonstante, d. h. die Schwerkraft, wenn der Abstand zwischen zwei 1 kg schweren Objekten 1 Meter beträgt, und ihr ungefährer Wert beträgt 6,67*10^-11N·m^2/kg^2; M und m sind die Stärke der Gravitationswechselwirkung und die Masse der beiden Objekte in der Einheit kg (Kilogramm); r ist der Abstand zwischen den Schwerpunkten der beiden gravitativ interagierenden Objekte.

Unter der Einwirkung der Schwerkraft nähern sich Fluide wie Gase und Flüssigkeiten einer Kugel an, solange sie kondensieren. und felsige, feste Planeten können in den frühen Stadien ihrer Entstehung im Zustand der Lavaflüssigkeit leicht eine Kugel bilden; aber nach dem Abkühlen hängt die Bildung einer Kugel mit Masse und Volumen zusammen, und je größer Masse und Volumen, desto größer ist die Möglichkeit der Kugelbildung.

Dies liegt daran, dass in jeder makroskopischen Materie zwei Kräfte gegeneinander wirken. Eine davon ist die elektromagnetische Kraft, die sich als molekulare Bindungsenergie in fester Materie manifestiert und erfordert, dass die Materie ihren ursprünglichen Zustand beibehält; während sich die Schwerkraft als Schwerkraft auf dem Planeten manifestiert, die erfordert, dass alle Materie zu ihrem eigenen Schwerpunkt hingezogen wird. Das Ergebnis des Gleichgewichts ist, dass die Oberflächenmaterie auf die gleiche Entfernung wie der Schwerpunkt gezogen wird, sodass der Planet kugelförmig wird.

Der Planet wird kugelförmig, weil die Schwerkraft überwiegt, nachdem die beiden Kräfte miteinander konkurriert sind. Wie groß ist dieser „Vorteil“? Durch die Schwerkraft entsteht eine materielle Form, die ausreicht, um die materielle Form zu zerstören, die durch die elektromagnetische Kraft im Inneren der Materie erhalten bleibt. (Siehe Bild unten)

Damit der Vorsprung genügend Kraft für einen spontanen Kollaps erzeugt, muss die folgende Bedingung erfüllt sein: 4/3πGρrh＞E0/μ.

Dabei stellt ρ die durchschnittliche Dichte von Gesteinsplaneten dar, r ist der Radius des Planeten, h ist die Höhe des Vorsprungs auf der Oberfläche des Planeten, μ ist die molekulare Molmasse und E0 ist die Bindungsenergie pro Mol Molekül.

Daraus können wir ersehen, dass die Höhe der Vorsprünge auf der Oberfläche eines Planeten durch Dichte (Masse) und Volumen (Entfernung vom Schwerpunkt) begrenzt ist. Unter gegebenen Dichtebedingungen ist es umso wahrscheinlicher, dass der Planet kugelförmig erscheint, je größer er ist. Beispielsweise beträgt die Dichte der Erde 5,5*10^3 kg/m^3. Damit ein Planet mit einer ähnlichen Dichte wie die Erde Oberflächenvorsprünge von nicht mehr als 0,01 r aufweist, muss der Radius des Planeten mindestens 2300 km (Kilometer oder Kilometer) betragen.

Wenn Masse und Volumen eines Planeten weiter zunehmen, wird das Höhenverhältnis der Oberflächenvorsprünge immer kleiner, und wenn Masse und Volumen eines Planeten weiter abnehmen, wird das Höhenverhältnis der Oberflächenvorsprünge immer größer. Nach Berechnungen kann der Oberflächenüberstand eines Planeten mit der gleichen Dichte wie die Erde 0,1 r erreichen, wenn sein Volumenradius weniger als 700 km beträgt. Je kleiner der Vorsprung, desto höher der Vorsprung. Das heißt, die Spitze eines Planeten mit einem Radius von 700 km kann 70 km erreichen, und die Spitze eines Planeten mit einem Radius von 500 km kann 100 km erreichen.

Aus diesem Grund ist es unmöglich, dass der Planet kugelförmig ist. Dies ist natürlich die Voraussetzung dafür, dass ein Planet mit einer Dichte in etwa der Dichte der Erde als kugelförmig bezeichnet werden kann. Wenn die Dichte sehr gering ist oder die Oberfläche flüssig ist, kann das Volumen der Kugel sogar noch kleiner sein. Die Voraussetzungen dafür, dass ein Himmelskörper die Form einer Kugel annimmt, beschreiben Wissenschaftler folgendermaßen: Die Masse reicht aus, um die Gravitationskraft des Festkörpers zu überwinden und so ein hydrostatisches Gleichgewicht zu erreichen.

Wie viele kugelförmige Planeten gibt es im Sonnensystem?

Im Sonnensystem gibt es etwa 40 Planeten mit einem Volumenradius von mehr als 700 Kilometern. Sie sind:

Der Stern Sonne hat einen Radius von 69,6 km und eine Masse von 1,989*10^30 kg, was 99,86 % der Masse des gesamten Sonnensystems ausmacht. Die acht Planeten, von der Sonne nah bis zur Sonne fern, sind: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Auf ihr Volumen, ihren Radius und ihre Masse werde ich nicht näher eingehen. Bei Interesse können Sie nach relevanten Informationen suchen.

Es gibt 7 bestätigte Zwergplaneten und Kandidaten, darunter Pluto, Charon, Eris, Ceres, Makemake, Haumea und Gonggong. Unter ihnen haben Charon, Ceres und Haumea einen Radius von weniger als 700 km, sind also nicht sehr kugelförmig. Haumea hat eine olivfarbene Form (siehe Abbildung oben).

Es gibt 11 Satelliten mit einem Radius von mehr als 700 km, vom größten bis zum kleinsten: Ganymed, Titan, Kallisto, Io, der Mond, Europa, Triton, Titania, Rhea, Titania und Iapetus. Der größte, Ganymed, hat einen Radius von 2631 km und der kleinste, Iapetus, hat einen Radius von 735 km.

Natürlich gibt es auch Eiskörper, die sehr klein sind, mit einem Durchmesser von nur etwa 150 km, und zudem eine kugelförmige Gestalt aufweisen. Dies liegt daran, dass die Oberfläche dieser Planeten aus Eis besteht, das aus Flüssigkeiten wie Wasser und Methan gebildet wird. Es gibt 9 solcher Satelliten.

Es wurden auch einige eisige Himmelskörper entdeckt, von denen einige ebenfalls nahezu kugelförmig sind. Da sie noch immer entdeckt und beobachtet werden, werden sie nicht einzeln vorgestellt.

Der Prozess der Planetenentstehung

Die Planeten im Universum sind hauptsächlich in Planetensystemen konzentriert. Ein Planetensystem ist ein Himmelssystem, dessen Mittelpunkt ein Stern ist und das Planeten, Satelliten, Zwergplaneten, Asteroiden, Kometen und interstellaren Staub umfasst. Diese Himmelskörper bewegen sich alle unter dem Einfluss der Schwerkraft des Hauptsterns um diesen, wie beispielsweise das Sonnensystem.

Tatsächlich sind alle Himmelskörper unterhalb der Planeten Nebenstrukturen der Sterne. Sie entstehen durch die Kondensation einiger kleiner Partikel in der Planetenscheibe während der Sternentstehung. Die Kraft, die diese kleinen Partikel verdichtet, ist die Schwerkraft.

Der Mutterkörper der Sternentstehung ist ein Nebel, auch Molekülwolke oder interstellarer Staub genannt. Seine Hauptbestandteile sind Wasserstoff und Helium, die leichtesten Elemente im Universum. Es enthält außerdem etwa 1 % Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Der Anteil unterscheidet sich je nach Quelle dieser Molekülwolke. Die ersten Molekülwolken, die sich in der Frühphase des Urknalls bildeten, enthielten nur Wasserstoff und Helium, sehr wenig Lithium und keine anderen schweren Elemente. Erst durch die Kernfusion von Sternen und Supernova-Explosionen entstanden immer mehr schwere Elemente.

Unser Sonnensystem entstand aus dem Nebel nach einer Supernova-Explosion, und es ist sehr wahrscheinlich, dass der Nebel durch mehrere Explosionen entstanden ist. Aus diesem Grund besteht die Sonne nur zu etwa 1 % aus schweren Elementen, und auf der Erde, wo wir leben, ist der Anteil schwerer Elemente sogar noch größer.

Obwohl die Gravitationskraft zwischen den Nebelpartikeln extrem gering ist, ziehen sie sich dennoch langsam gegenseitig an und rücken näher zusammen. Wenn sie auf Störungen wie Gravitationswellen einer Supernova-Explosion treffen, wird diese Kondensation beschleunigt. Indem sie sich immer näher zusammenrücken, werden sie allmählich zu einer kugelförmigen Masse und die Gravitationskraft zwischen ihnen wird immer stärker.

Aufgrund der unausgeglichenen Kontraktion rotiert der Nebelhaufen allmählich und die Zentrifugalkraft der Rotation bildet auf der Äquatorebene eine Nebelscheibe oder Staubscheibe. Diese Nebelscheibe wird als Planetenscheibe bezeichnet. In dieser Scheibe werden die zukünftigen Planeten und alle kleinen Himmelskörper dieses Systems gebildet und agieren dort.

Unter dem Einfluss der Schwerkraft schrumpft der Nebel im Kernbereich immer schneller und bildet schließlich eine Kollaps-Tendenz. Der enorme Druck und die Temperatur im Kernbereich lösen die extranuklearen Elektronen der Wasserstoffatome heraus, was zu heftigen Kollisionen und Fusionen zwischen den Kernen führt und so zur Kernfusion führt. Der enorme Strahlungsdruck aus der Kernfusion gleicht den nach innen gerichteten Kontraktionsdruck des Nebels aus, wodurch allmählich ein Gleichgewicht erreicht wird und kontinuierlich Strahlungsenergie nach außen abgegeben wird. Ein Stern wird geboren und tritt in die Hauptreihenphase ein.

Grundvoraussetzung für die Entstehung eines Sterns ist, dass die Masse des entstehenden Nebels mindestens das 0,07-fache der Sonnenmasse betragen muss. Nur so können Druck und Temperatur im Kern ausreichen, um eine anhaltende Kernfusion zu aktivieren. Je kleiner die Masse eines Sterns ist, desto geringer ist der Druck im Kern und desto niedriger ist die Temperatur. Dadurch verläuft die Kernfusionsreaktion sanfter, der Brennstoffverbrauch ist geringer und die Lebensdauer ist länger. Umgekehrt gilt: Je größer die Masse, je größer der Kerndruck und je höher die Temperatur, desto heftiger ist die Kernfusionsreaktion, desto schneller ist der Brennstoffverbrauch und desto kürzer ist die Lebensdauer.

Die Sterne mit der geringsten Masse heißen Rote Zwerge und ihre längste Lebensdauer kann Billionen von Jahren erreichen. Die massereichsten Sterne, die bisher entdeckt wurden, besitzen eine Masse von mehr als dem 200-fachen der Sonnenmasse, wie etwa R136a1, und ihre Lebensdauer beträgt nur etwa drei Millionen Jahre.

So entstand das Sonnensystem. Die Sonne ist ein kleiner bis mittelgroßer Stern, ein sogenannter Gelber Zwerg, mit einer Lebensdauer von etwa 10 Milliarden Jahren. Bei der Entstehung der Sonne wurden 99,86 % der Masse des gesamten Systems absorbiert. Gleichzeitig kollidierten kleine Partikel, kleine Steine ​​und andere Himmelskörper in der Planetenscheibe, zogen sich gegenseitig an und verdichteten sich allmählich, genau wie ein Schneeball, der immer größer wurde, und bildeten nach und nach Planeten.

Ein Planet wird alle Trümmer und Himmelskörper in seiner Umlaufbahn verschlingen und eine einzige Umlaufbahn einnehmen. Während sich Objekte aller Größen bilden, wird die Scheibe zunehmend leerer.

Unter dem Einfluss der Schwerkraft der Sonne drehen sich diese Planeten und Himmelskörper fast alle in dieser Planetenscheibe um die Sonne, und diese Scheibe wird Ekliptik genannt. Während des Entstehungsprozesses war jeder Planet verschiedenen Stößen ausgesetzt, sodass seine Rotationsachse geneigt wurde und der Neigungswinkel unterschiedlich war.

Viele kleine Himmelskörper werden von der Schwerkraft der Planeten angezogen und kreisen um sie. Sie werden Satelliten genannt. Beispielsweise ist der Mond der einzige Satellit der Erde, Merkur und Venus haben keine Satelliten, der Mars hat zwei und Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun haben alle viele Satelliten, insgesamt mehr als 200 große und kleine Satelliten.

Es gibt Zehntausende von Galaxien im Universum sowie unzählige Sterne und Planeten. Da Sterne ebenfalls eine Lebensdauer haben, werden diese Planeten ständig geboren und sterben. Daher ist die Entstehung der Planeten nicht das Ergebnis hochentwickelter Zivilisationen, sondern Ausdruck natürlicher Gesetze. Die größte Kraft, die die Entstehung von Planeten beeinflusst, ist die Schwerkraft.

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