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• 中文名稱

  天體演化學(xué)

• 外文名稱

  cosmogony

• 簡介

  研究各類天體及天體系統(tǒng)的產(chǎn)生

• 特點(diǎn)

  當(dāng)代自然科學(xué)三大基本理論問題

• 學(xué)科代碼

  16045

折疊編輯本段簡介

天體演化學(xué)(cosmogony)研究各類天體及天體系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展和衰亡的天文學(xué)分支學(xué)科。與生命起源、物質(zhì)結(jié)構(gòu)并列，被稱為當(dāng)代自然科學(xué)三大基本理論問題。按照不同層次可分:太陽系起源和演化、恒星起源和演化、星系起源和演化、宇宙起源和演化4個(gè)分支。由于涉及到幾十億甚至幾百億年的時(shí)間跨度和巨大的空間跨度，又必須同時(shí)運(yùn)用多學(xué)科的理論，因而關(guān)于它們的起源和演化問題至今均未獲滿意解決。 其中恒星起源演化進(jìn)展最快，比較一致地認(rèn)為:大星際云在自吸引收縮中瓦解成許多小云，幾乎每個(gè)小云都會形成一顆恒星，其中間過程依次是:分子云、球狀體、赫比格-阿羅天體、原恒星、主序星。以后又沿紅巨星、變星(或新星)進(jìn)入"晚期"，變成白矮星或中子星或黑洞。太陽系起源演化問題有了不少進(jìn)展，但提出的各種假說中都存在著這樣那樣的不足之處。星系的起源和演化尚處于初始階段，存在兩種截然對立的學(xué)說:彌漫說和超密說。前者認(rèn)為是從星際彌漫物質(zhì)凝聚為星際云，再形成恒星與恒星集團(tuán)，最后組成星系，強(qiáng)調(diào)由稀到密的順序;超密說則恰恰相反，認(rèn)為是由于性質(zhì)未知的超密物質(zhì)的爆發(fā)，拋出了眾多物質(zhì)擴(kuò)散開來而形成各類恒星，并形成星系盤及旋臂。

雖然兩種學(xué)說都可解釋某些觀測事實(shí)，但與恒星起源、演化相聯(lián)系，傾向于彌漫說的更多。獲得的進(jìn)展之一是肯定了星系哈勃形態(tài)分類的次序與演化次序無關(guān)。然而各類星系如何演化、旋臂是漸漸瓦解還是慢慢纏緊，至今還沒有任何理論可予說明。宇宙的起源和演化已有多種宇宙模型，但現(xiàn)在影響最大的是大爆炸宇宙學(xué)，而且它也能較多地說明觀測資料。宇宙今后的演化，是一直無休止地膨脹下去還是到一定時(shí)候會收縮，尚無一致的結(jié)論。 天體演化學(xué)研究的內(nèi)容包括:(1)太陽系的起源和演化，研究太陽系各類天體(主要是行星、衛(wèi)星、小行星、慧星)的形成和演變，說明太陽系的現(xiàn)有特征，一般側(cè)重于起源的研究;(2)恒星的起源和演化，對恒星的演化研究比較充分，認(rèn)識比較一致;(3)星系的起源和演化，星系的起源與宇宙早期的結(jié)構(gòu)和演化密切相關(guān)，研究歷史尚短、流派較多、遠(yuǎn)未成熟;(4)宇宙的起源和演化，從整體角度研究宇宙的起源、結(jié)構(gòu)和演化，提出了各種宇宙理論和宇宙模型;此外宇宙線起源、化學(xué)元素起源等也可作為天體演化的課題。

折疊編輯本段發(fā)展簡史

法國笛卡兒和布豐在1644年和1745年先后提出天體形成的看法?？茖W(xué)的天體演化學(xué)至今只有二百多年的歷史。十八世紀(jì)中葉以前，歐洲在學(xué)術(shù)思想上占統(tǒng)治地位的仍是萬物(包括天體)不變的僵化的自然觀。德國哲學(xué)家康德于1755年和法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯于1796年各自提出了太陽系起源的星云說，從而在僵化的自然觀上打開了一個(gè)缺口，這對自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了重大影響(見康德和拉普拉斯星云說)。 到二十世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅是太陽系，而且有關(guān)各類恒星、銀河系以及河外星系的觀測資料和新發(fā)現(xiàn)越來越多。隨著理論物理學(xué)各分支的建立，現(xiàn)代天體物理學(xué)發(fā)展起來了。天體觀測研究的新成果推動(dòng)了天體演化學(xué)的發(fā)展。太陽系起源和演化的研究很活躍。在恒星的演化研究方面，取得重大突破。星系的起源和演化問題成為當(dāng)前的科學(xué)前沿之一。

天體演化學(xué)是以天文學(xué)各分支學(xué)科為基礎(chǔ)的，它依據(jù)天文學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地球科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的理論，利用各天體層次(行星、恒星、星系)的觀測資料，探討各種天體和天體系統(tǒng)的演變規(guī)律，闡述它們各種特征的由來和發(fā)展。因此，不僅有天文學(xué)者，也有不少物理學(xué)、化學(xué)、地學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)方面的學(xué)者從事天體演化的研究。

折疊編輯本段研究內(nèi)容

天體演化同物質(zhì)結(jié)構(gòu)和生命起源等基本理論問題有密切的關(guān)系，特別是同地球科學(xué)有更直接的關(guān)系，因此，天體演化的研究具有重要的理論與實(shí)踐意義。天體演化學(xué)的研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

太陽系的起源和演化

研究太陽系各類天體(主要是恒星、行星、衛(wèi)星、小行星、彗星)的形成和演變，說明太陽系的現(xiàn)有特征，一般側(cè)重于起源的研究。自康德提出太陽系起源的星云說以后的二百多年中雖然已有四十多種學(xué)說，但至今還沒有一種完善的理論被普遍接受。困難在于人們能直接觀測到的只是千千萬萬個(gè)行星系中的唯一的"樣品"──太陽系。有關(guān)太陽系的起源和演化的學(xué)說分為災(zāi)變說和星云說兩類:災(zāi)變說認(rèn)為行星的物質(zhì)是因?yàn)槟撤N偶然的巨變(如另一顆恒星走近或碰到太陽，或太陽爆發(fā))而從太陽中分出來的;星云說認(rèn)為行星物質(zhì)和太陽由同一原始星云形成(共同形成說)或由太陽俘獲來的(俘獲說)。災(zāi)變說在二十世紀(jì)上半葉盛行，現(xiàn)在基本上已被否定。近年來，一些星云說學(xué)者的觀點(diǎn)逐漸接近。他們認(rèn)為:太陽系是在約五十億年前從星際云中分出的一個(gè)原始星云形成的。原始星云有自轉(zhuǎn)，在自吸引作用下收縮;中心部分形成太陽，外部形成星云盤;盤中的塵粒和小冰粒沉降到赤道面形成塵層，集聚成固體塊──星子;星子結(jié)合成行星和衛(wèi)星等。

恒星的起源和演化

對恒星演化的認(rèn)識比較一致。一般都主張彌漫說:星際云在自吸引收縮中碎裂為許多小云，各小云集聚成恒星。分子云、球狀體、赫比格-阿羅天體、紅外源、天體微波激射源可能是從星際云到恒星的過渡性天體。恒星完成了引力收縮階段后，內(nèi)部開始熱核反應(yīng)，成為主序星;再經(jīng)過較長時(shí)間(太陽約為一百億年)后變?yōu)榧t巨星;然后經(jīng)過不穩(wěn)定的變星階段，通過爆發(fā)，由行星狀星云變?yōu)?a target="_blank" style="color: rgb(19, 110, 194);">白矮星，或通過猛烈的超新星爆發(fā)成為中子星;最后失去發(fā)光能力歸宿到黑矮星(有人認(rèn)為也可能歸宿于黑洞)。恒星的質(zhì)量愈大，演化就愈快?，F(xiàn)在仍然有恒星在誕生。在恒星起源問題上，也有少數(shù)人堅(jiān)持超密說，認(rèn)為恒星是由超密物質(zhì)轉(zhuǎn)化而成的。

星系的起源和演化

也存在彌漫說和超密說。彌漫說認(rèn)為，星系際彌漫物質(zhì)逐漸集聚成很大的星系際云，然后分裂成較小的云，形成各種大小不同的星系集團(tuán)。這種說法能夠較滿意地說明銀河系的自轉(zhuǎn)、各星族的空間分布和空間運(yùn)動(dòng)以及化學(xué)組成等方面的差別。超密說認(rèn)為，銀河系最初是超密物質(zhì)，它拋出的物質(zhì)形成各星族的恒星、銀盤、銀暈和旋臂，而余下的超密物質(zhì)形成銀核(見銀心)。其他星系也都是超密物質(zhì)形成的。超密說與大爆炸宇宙說相適應(yīng)。有的學(xué)說認(rèn)為星系類型序列代表演化序列(從橢圓星系向旋渦星系、不規(guī)則星系演化，或者反向演化);有的學(xué)說主張星系演化與初始條件(角動(dòng)量或質(zhì)量、密度等)有關(guān)。關(guān)于星系起源演化問題還沒有定論，有待進(jìn)一步探討。

宇宙的起源和演化

常與宇宙模型一起在宇宙學(xué)中論述。而關(guān)于宇宙的起源和演化常與宇宙模型一起在宇宙學(xué)中論述，這方面的有大爆炸宇宙學(xué)等學(xué)派。有些科學(xué)家從物質(zhì)形態(tài)轉(zhuǎn)化的角度看，將宇宙線起源、化學(xué)元素起源等問題也作為天體演化的課題。

折疊編輯本段分支學(xué)科

天文學(xué)、光學(xué)天文學(xué)、射電天文學(xué)、紅外天文學(xué)、X射線天文學(xué)、恒星天文學(xué)、空間天文學(xué)、天體物理學(xué)、恒星物理學(xué)、太陽物理學(xué)、行星物理學(xué)、天體力學(xué)、天體動(dòng)力學(xué)、宇宙學(xué)、宇宙化學(xué)、大爆炸宇宙學(xué)、天體測量學(xué)、實(shí)用天文學(xué)、天文史學(xué)、考古天文學(xué)。