但是,如果據此就說:圓盤的“運動的量”等於零,我們便無法區分一個正在旋轉的圓盤和一個靜止不動的圓盤,也無法區分一個轉得快的圓盤和一個轉得慢的圓盤。

為了解決這個問題,物理學家建立卞另一個物理量——角動量。一個作圓周運動的物體(質點)所具有的角動量,就等於它的動量乘上圓周的半徑。角動量也有正、負之分,通常規定,質點沿逆時針方向作圓周運動時,角動量為正。A、B兩部分的角動量都是正的,它們的總和不等於零,而是兩倍。按此計算,整個圓盤就具有一定大小的總角動量。圓盤質量越大,半徑越大,轉得越快,總角動量就越大。

對於由許多物體組成的係統來說,情形也是如此。例如:太陽係,各個行星繞太陽公轉,都有角動量,行星公轉的方向相同,所以角動量都是相加的。另外,太陽的自轉,行星的自轉,衛星的公轉和自轉,也都具有角動量,所以太陽係具有很大的角動量。

太陽係這麼大的角動量是怎樣得到的呢?任何一個關於太陽係起源的學說或理論都必須對此作出回答。康德曾經給予解釋,但他的解釋是錯誤的,沒有被大家接受。

拉普拉斯的星雲假說認為,太陽係是由一大團稀薄的塵埃氣體雲形成的,這團星雲在一開始就具有了角動量。這個角動量,也許就是它在宇宙誕生的過程中分得的那一部分,也許不是星雲原有的,而是在某個鄰近恒星的引力影響下獲得的。總之,不管是什麼原因,星雲在緩慢地旋轉著,並且隨著收縮而越轉越快,形狀越來越扁。在這個過程中,分離出幾個間隔不等的環,這些環再逐漸凝聚成行星。

拉普拉斯所設想的原始星雲是熾熱的,並且認為星雲是由於輻射而損失能量,使溫度降低,而星雲收縮則是由於溫度降低的緣故,這一點和實際的觀測恰好相反,這是拉普拉斯假說的致命弱點,此外。熾熱的稀薄氣體是不可能形成環狀,更不可能凝聚成行星的。

盡管如此,拉普拉斯的星,雲假說能解釋太陽係結構上的一些特征及其他一些問題,顯得很有說服力,所以它在19世紀的天文學家以及一般公眾中很有影響,曾風行一時。

太陽形成假說的爭論

在一段時間裏,康德的星雲假說總算使天文學界暫時相安無事。

但是,星雲假說中存在的嚴重缺陷畢竟使人無法心安理得,於是在進入20世紀以後,圍繞著太陽係起源的爭論又戰火重燃。經過幾十年的時間,人類在各個方麵又有了很大的進步,所以這場爭論是在一個新的、更高的水平上進行的。在爭論中,各種各樣的太陽係起源假說被提了出來,至今已不下幾十個,形成了一個。混戰”的局麵。

爭論中有兩個很重要的問題:第一個是太陽係中角動量的分配;第二個是太陽和行星的年齡是否相同或相近。

先來看第一個問題。

每個行星都繞著太陽公轉,因而都具有角動量。太陽本身在自轉,因而也有角動量。那麼,這些角動量是如何分配的呢?

我們先來看看質量方麵的分配情況。在太陽係裏,質量的分配是非常懸殊的:太陽占有了整個太陽係質量的9985%,所有行星和其他小天體(包括小行星、衛星和彗星等)的質量加起來還不到太陽總質量的02%,這樣懸殊的質量分配,使得太陽在太陽係裏幾乎巍然不動,所有的行星、彗星等等都乖乖地繞著它轉。

但是,在角動量的分配方麵,太陽卻極其可憐。在太陽係的全部角動量中,太陽的角動量隻占2%,而其他行星卻占有98%。在這些行星當中,木星和土星的質量加起來不到太陽係質量的01%,但木星卻占有太陽係總角動量的60%,土星也占了25%。太陽由於角動量太小,所以它的自轉是慢騰騰的,要轉完一周得花上2465天。

於是,一些人就向星雲假說提出質詢:怎樣解釋太陽-係在質量方麵和角動量方麵這種極不相稱的分配情況?星雲怎麼可能一邊收縮(同時轉得越來越快),一邊又將它幾乎全部的角動量轉移給被分離出去的小小的氣體環(行星)呢?

1900年,美國地質學家錢伯林(Thomas Chrowder Chamberlin)詳細地研究了星雲在旋轉時的動力學情況,證明了當星雲(透鏡)在邊緣部分分離出一個環,而本身繼續收縮的時候,幾乎所有的角動量都將留在星雲本體,環所得到的角動量是極少的。由這個環凝聚成的行星所具有的角動量也是極少。按此計算,最後形成的將是和我們現在的太陽係大相徑庭的這樣一個太陽係:中央的太陽擁有整個太陽的幾乎全部角動量,因而將繞著自身的軸線飛快地自轉,自轉的周期隻有半天;各個行星所分得的角動量卻非常之小,小得連它們還能不能保留在適當的公轉軌道上都成了問題。