星雲假說

最成功的太陽係理論是從18世紀的星雲假說開端的。1796年，法國數學家拉普拉斯認為，有一個龐大的原始高溫的氣態星雲在空間裏緩慢地轉動，它的體積比現在的太陽係大好幾倍。在逐漸冷卻的過程中，星雲的體積減小，密度加大，導致轉動加快，離心力隨之增加。這個過程就好像冰上舞蹈演員在旋轉時雙手上舉，身體的轉動越來越快的情景。離心力的增加使星雲變成了扁平的盤狀。當邊緣物質的離心力大於中心的吸引力時，就會從邊緣自外而內分出一個個圓環來。

每一個環裏的物質並不均勻，大的凝團吸引小的塵埃，如同滾雪球一樣越聚越多，逐漸發展成行星。而圍繞著行星又重複著同樣的過程，從而形成了衛星。星雲假說成功地解釋了行星的運行及其軌道的規律，密度的不一致現象等，所以在產生後的一個多世紀裏為人們廣泛接受。

但是假說產生的年代對宇宙的探索還很不深入，因此對太陽係產生的描述過於簡化。特別是後來人們又發現了一些太陽係運轉的規律，例如有些衛星的逆行和角動量分配不平均等問題。角動量是指物體的角速度與旋轉半徑的乘積，當沒有外力作用時，物體的角動量是守恒的。前麵我們舉的旋轉的冰上舞蹈演員的例子就是角動量守恒的，在她旋轉開始時，雙臂張開，旋轉速度不是很快；但當她將雙臂收攏，她便轉動得更快了。而在太陽係中，太陽的質量雖然遠遠超過行星們質量的總和，太陽的角動量居然隻有全太陽係的2％，也就是說，位於中心的是旋轉極慢的龐大的太陽，在離中心很遠的地方旋轉著角動量很大的諸行星。按照星雲假說預測，太陽的自轉周期應該在12小時左右，然而觀察的結果卻是26天。顯然太陽的角動量太小了，星雲假說無法解釋這個現象。20世紀60年代，英國天文學家霍伊爾和法國天文學家沙茲曼開始拯救星雲假說，他們提出，物體的角動量可以通過帶電粒子在磁場中運動的方式來轉移給其他物體。他們認為，原始太陽演化早期，存在很強的磁場，熱核反應使太陽發出電磁輻射，使周圍圓盤狀的氣體電離，產生的帶電粒子將太陽的角動量大量地轉移給外圍的圓盤氣體，使之角動量增加而向外擴展。太陽由於不斷地失去角動量而轉速越來越慢。這種說法使星雲假說重新贏得了支持者。