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出版者:

作者:Zhelyazkov, Ivan 编

出品人:

页数:182

译者:

出版时间:2009-5

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9780735406568

丛书系列:

图书标签:

• Space Physics
• Plasma Physics
• Astrophysics
• Space Plasma
• Magnetohydrodynamics
• Solar Physics
• Geophysics
• Space Weather
• Plasma Waves
• Particle Acceleration

流星坠落之痕：宇宙尘埃的低语与天体碰撞的奥秘 本书并非聚焦于星际空间中电离气体的复杂动力学，或是遥远恒星周围磁场的精密计算。相反，我们将在宇宙的浩瀚舞台上，追踪那些更为微小、却同样深刻影响着天体演化的物质——宇宙尘埃。从星云的摇篮中孕育，到行星际空间中穿梭，再到最终与行星、卫星乃至更巨大天体发生的碰撞，每一次轨迹的变动，每一次能量的释放，都讲述着一个关于物质循环、生命起源与宇宙变迁的宏大故事。 第一章：尘埃的诞生——星云的炼金术 宇宙中最古老的物质，并非只有闪耀的恒星。在这些恒星诞生前的巨大气体和尘埃云团中，隐藏着宇宙生命的最初种子。我们并非探讨等离子体的激发，而是深入探究构成这些星云的微小颗粒——宇宙尘埃——是如何从最初的气态原子，在恒星的“死亡”——超新星爆发、行星状星云的形成——所抛射出的重元素以及早期宇宙中形成的简单分子，通过复杂的化学反应和物理过程，逐渐凝聚、增长，最终形成直径从纳米尺度到微米尺度的丰富多样的尘埃颗粒。 我们将审视不同类型的尘埃颗粒，从构成行星岩石基石的硅酸盐尘埃，到承载着生命关键元素的碳质尘埃，再到那些在恒星外层大气中形成的金属氧化物尘埃。我们会详细解析这些尘埃颗粒的形成环境，例如，在红巨星膨胀的冷却外壳中，硅和碳原子如何凝结成固态颗粒；在恒星风猛烈吹拂的激波区域，金属原子如何加速聚集。这些过程并非等离子体的电离或重组，而是纯粹的物质相变和化学成键。 我们还将探讨星际介质中尘埃颗粒的物理性质，包括它们的形状（从近乎球形到不规则形状）、大小分布（遵循幂律分布，少量大颗粒，大量小颗粒）、表面化学（吸附的分子、形成的有机物）以及光学性质（吸收和散射光线，形成星际消光和红化）。这些性质直接决定了尘埃在后续的演化中扮演的角色。我们会解释，为什么星际尘埃会使远方的恒星看起来偏红，并非因为等离子体的颜色效应，而是尘埃颗粒对短波长光子的散射能力更强。 第二章：尘埃的旅程——行星际空间的低语 一旦形成，这些微小的尘埃颗粒便开始了一场漫长的宇宙之旅。它们被恒星风、超新星爆发的冲击波以及引力场推动，在行星际空间中四处游荡。我们并非追踪等离子体流的运动轨迹，而是关注尘埃颗粒本身的动力学演化。 我们将详细分析影响尘埃颗粒运动的各种力量。除了引力，还有太阳辐射压——光子撞击尘埃颗粒产生的反冲力，这对微小颗粒的影响尤为显著，可能将它们从太阳系内部推向更远的区域。此外，还有 Poynting-Robertson 效应，即尘埃颗粒吸收并重新辐射太阳光，导致其轨道逐渐螺旋式地向内收缩。我们还将考虑磁场对带电尘埃颗粒的影响，虽然不是等离子体本身，但尘埃颗粒也可能带电，从而受到行星际磁场的影响，但这种影响的机制与等离子体在磁场中的行为截然不同，更侧重于洛伦兹力的直接作用。 我们会深入研究各种尘埃源。彗星和小行星在轨道上会释放出大量的尘埃颗粒，形成尘埃带。这些尘埃颗粒构成了流星雨的“原材料”。此外，来自太阳系外的大量星际尘埃也持续进入太阳系，为我们提供了研究其他恒星系统尘埃性质的机会。我们还将探讨这些尘埃颗粒如何在太阳系中形成特定的结构，例如黄道光——由行星际尘埃散射太阳光形成的弥散光辉。 第三章：碰撞的艺术——行星形成与撞击事件 宇宙尘埃的最终归宿，往往是参与到更大天体的形成过程中，或者与其他天体发生剧烈的碰撞。本书的重点并非探讨等离子体如何在磁场中发生碰撞或退耦，而是聚焦于宏观天体尺度的物质碰撞。 在行星形成的早期，星云盘中的尘埃颗粒是构成行星的基石。我们会详细描述“吸积”的过程：微小的尘埃颗粒通过范德华力、静电力以及碰撞时的粘附作用，逐渐聚集，形成厘米级的“卵石”，进而形成千米级的“星子”。这些星子继续通过引力吸引以及更频繁的碰撞，不断增长，最终形成行星。这个过程并非等离子体的不稳定性，而是颗粒间的物理粘附和引力作用。 当这些行星体的尺寸达到一定程度，碰撞就变得不可避免。我们将详细分析这些“撞击事件”的物理过程。一个大型天体与一个行星或卫星的碰撞，其能量释放巨大，足以改变天体的轨道、旋转状态，甚至将其部分物质抛射出去，形成新的卫星（如月球的形成假说）。我们会模拟这些碰撞的动力学，分析碰撞产生的冲击波、熔融物质的飞溅以及碎片盘的形成。 我们还将探讨撞击事件对行星地质演化的影响。撞击坑的形成、熔岩海洋的形成，以及撞击带来的挥发性物质（如水）的输运，都深刻地影响着行星表面的形态和化学组成。甚至，宇宙尘埃的撞击也被认为是将构成生命所需的基本有机分子带到早期地球的可能途径之一，这与等离子体物理中提及的各种能量输运机制完全不同，是物质的物理输送。 第四章：尘埃的遗迹——陨石与地质学 从宇宙空间坠落到行星表面的尘埃颗粒，其最直接的遗迹便是陨石。本书并非研究等离子体在行星大气中的电离过程，而是将陨石作为研究宇宙尘埃组成、形成历史以及太阳系演化的宝贵样本。 我们将深入分析不同类型陨石的化学和矿物组成。从富含铁镍的铁陨石，到富含硅酸盐的石陨石，再到含有少量有机物的碳质球粒陨石，每一种陨石都记录了其形成时期的特定环境信息。通过对陨石同位素的分析，我们可以追溯太阳系的形成年代，以及不同物质的起源。 我们还将探讨陨石撞击地球所留下的地质证据。大型陨石撞击坑的地貌特征，以及撞击事件引发的地层异常，都是研究宇宙撞击历史的直接证据。通过研究陨石坑的分布和年龄，我们可以了解太阳系内部撞击活动的频率和规律，这与等离子体物理中描述的行星际环境的稳定或不稳定性问题，是完全不同的研究范畴。 本书还将触及“重返地球”的宇宙尘埃，即那些未形成较大陨石，而是以微小颗粒形式进入地球大气层的尘埃。这些尘埃的收集和分析，为我们提供了关于太阳系外尘埃以及早期太阳系形成过程的线索。 结语：微小粒子，宏大叙事 《流星坠落之痕：宇宙尘埃的低语与天体碰撞的奥秘》将带领您穿越宇宙的浩瀚，关注那些被人们常常忽视的微小物质——宇宙尘埃。从它们的诞生，到它们在行星际空间中的漫长旅程，再到它们参与构建行星、引发剧烈碰撞，以及最终以陨石的形式留下遗迹，每一个环节都充满了科学的奥秘和壮丽的想象。本书并非探讨电磁场与带电粒子间的复杂相互作用，而是以物质的物理和化学演化为主线，展现了宇宙中物质循环的普遍规律，以及这些微小颗粒如何深刻地影响着我们所居住的宇宙。这是一部关于物质、关于演化、关于宇宙生命起源的宏大叙事，从最微小的尘埃颗粒出发，洞悉宇宙的奥秘。

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