La formación de la nebulosa original
La nebulosa original se formó por el colapso y desintegración de una nube interestelar. En primer lugar, debemos considerar el colapso de las nubes interestelares. Aquí debemos utilizar un importante teorema físico que estudia la contracción y expansión de los cúmulos de materia: el teorema de Virial.
Lo que analiza el teorema de Viry es si la energía que provoca la expansión (como la energía térmica del movimiento térmico molecular) y la energía que provoca la contracción (como el potencial gravitacional) están equilibradas. Si el pellet de material difuso se considera un gas ideal, se puede utilizar la ecuación de equilibrio hidrostático:
Introducción a la Geofísica de Sólidos
En la fórmula: p y ρ son presión y densidad respectivamente ; Mr es la masa de material dentro del rango r desde el centro. Multiplique cada una de las dos ecuaciones anteriores por 4πr3 e integre de 0 a R (radio del pellet) para obtener
Introducción a la Geofísica de Sólidos
Integre el lado izquierdo de la ecuación anterior por partes, usando la condición de ρ=0 cuando r=R (el límite exterior está enrarecido), y considere la presión del gas p=(KρT)/μmH (donde K es la constante de Boltzmann, T es la temperatura, μ es el peso molecular promedio, y mH es la masa del átomo de hidrógeno), se puede convertir en una fórmula que refleja la energía térmica (es decir, la energía interna). El lado derecho de la ecuación anterior se puede transformar directamente en una ecuación que refleja la energía potencial gravitacional. Finalmente escrito como
2U+Ω=0 (2-1)
En la fórmula:
Introducción a la Física de la Tierra Sólida
Tierra Sólida Introducción a la Física
El primer término de la ecuación (2-1) es el doble de la energía térmica y el segundo término es la energía potencial gravitacional. La suma de los dos términos es cero, lo que significa que la energía total es cero y la bolita de material está en un estado de equilibrio en el que no se expande ni se contrae. Según los significados físicos de U y Ω, no es difícil concluir que
Al expandirse, 2U+Ω>0 (2-2)
Al contraerse, 2U+Ω ＜0 (2-3 )
Para un sistema celeste, también se debe considerar el teorema de Virial. Según el teorema de Viry, cuando se ignoran la rotación, el campo magnético y la turbulencia y sólo se consideran la energía potencial gravitacional y la energía térmica, las condiciones para la acumulación de nubes interestelares son las que se muestran en la ecuación (2-3).
Si la nebulosa es una esfera con radio R, masa M, temperatura T e hidrógeno como componente principal, entonces en la fórmula:
Introducción a la Geofísica de Sólidos
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Y sea ρ=3M/(4πR3), y reemplace R en la fórmula con M y ρ. Tomando ρ = 10-22 g/cm3, T = 50 K, μ = 2,4, N = 0 (uniforme dentro de la nebulosa) y tomando M0 = 1,99 × 1033 g (la masa actual del sol), podemos obtener la siguiente nube interestelar. colapso por autoatracción Condición de contracción:
M>2.44×103M0 (2-6)
Esta fórmula muestra que la nube interestelar colapsará sólo cuando su masa sea tres órdenes de magnitud mayor. que la masa actual del sol. Cuando la nube interestelar colapsa a una densidad de 10-15 g/cm3, se producirá inestabilidad en su interior. Es decir, cuando se produzcan perturbaciones, provocará vórtices y desintegrará la nube interestelar en miles de pequeñas nubes, una de las cuales es la precursora de la nube interestelar. sistema solar. ——Nebulosa Primordial. La masa de la nebulosa original es βM0, β=1~1,3. El momento angular de la nebulosa primitiva era aproximadamente de 158 a 200 veces mayor que el del sistema solar actual.
Promovida por explosiones de supernovas, la nebulosa primitiva experimentó una síntesis a gran escala de elementos de hidrógeno para formar elementos pesados y sus isótopos. La síntesis a gran escala de elementos pesados se produjo hace entre 5.400 y 5.800 millones de años.