磁场与行星环境的演化
磁场与行星环境的演化
杨林
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摘要：行星的磁场会影响行星的环境演变，一颗具有较强磁场的行星，其磁场可以使这颗行星变成适宜生命的诞生的星球。然而磁场对行星具体产生作用的方式是什么？又是如何影响去行星环境的演变？
关键词：磁场；火星；气态行星；外星生命；带电粒子；地球；行星自转；木星；行星磁场；太阳；三元平衡系统；水
0引言
科学家在对火星的研究中，认为正是因为火星的磁场过于微弱，所以导致了火星不能有效的阻挡来自太阳粒子的辐射，使火星的环境遭到了毁灭性的破坏。
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1行星磁场
1.1什么是行星的磁场？
人们测量到的行星的磁场，其实是对某一区域内，所有磁场叠加的结果的测量。这一区域内的磁场叠加，就是这一区域内的整体磁场。而这个整体磁场，是相对于其他空间磁场的不同磁场状态。
而行星作为宇宙中的某个区域，对这个区域内磁场叠加影响最大的，就是这个行星的自转产生的磁场。如果这一区域之内磁场叠加之后，呈现出一种与其他空间明显不同磁场状态，那么就说明这颗行星具有一个很强的磁场。
1.2行星的磁场是如何产生的？
在《磁场与复合磁场以及混沌磁场》一文中，证明了物体相对于绝对静止空间的运动，是产生磁场的根本原因。而行星的自转则是行星磁场的主要来源，当然行星最终形成的磁场，包括这颗行星磁性物质形成的局域磁场、公转产生的磁场、太阳自转产生的磁场、其他行星的磁场等，与这颗行星自转磁场叠加的结果。
2磁场对太阳高能粒子辐射的影响
2.1三元平衡定律与太阳高能粒子辐射
太阳由于对外释放能量，这些能量最开始都是以电磁波的形式释放。但由于在三元平衡定律的影响下，这些电磁波会在被释放的一瞬间，就会形成电子、质子、中子、原子等高能粒子。这些高能粒子，同样会被释放到太阳周围的各个地方。
2.2磁场俘获带电粒子
太阳在释放这些高能粒子的时候，这些高能粒子中大部分都带有一定的电荷。当遇到具有很强磁场的行星，由于磁场的作用，这些磁场会形成一种改变带电粒子运动轨迹的作用力，这种作用力结合行星的引力作用，最终就会俘获一部分带电粒子。
由于在太阳内部的电磁波，在三元平衡定律的作用下，形成的粒子中，电磁波和电子都是一种运动的粒子，而当同向运动的电子形成其它质量较大的粒子之后，也就自然会带有一定的初始速度。而质量较大的粒子，由于形成的过程也相对比较复杂，所以这些粒子在太阳内部生成之后，往往保留的初始速度也相对较小。这种质量较大的粒子，也会受到更大的太阳对它的引力，会慢慢的使得这些质量较大的粒子远离太阳的运动速度减小。最后的结果就是，这些质量较大的粒子会在距离太阳较近的地方聚集起来，聚集起来的粒子围绕太阳公转。
如果一些质量较大的带电粒子，当远离太阳的动能比较小的时候，如果受到来自行星的引力和磁场产生的作用力，那么这些质量较大的粒子，就相对来说比较容易被这样的行星俘获。而这种质量较大的粒子，很可能就是一些比较复杂的原子，比较复杂的原子与电子结合就会形成一些比较重的元素。这也就解释了，为什么距离太阳较近的行星，往往都是一些密度较大的固体行星的原因了。
2.3磁场与水
而行星之所以能够产生生命，自然是离不开液态水对行星生态的影响。而液态水则是由氢和氧构成的，而氢原子是由一个质子和一个电子组成，是一种相对较轻的粒子。质子和电子都是一种带电粒子，具有强磁场的行星，则会更容易俘获这类带电粒子。当这类粒子被俘获之后，就会和氧原子作用形成液态水，慢慢的就会影响生命的出现。
由于太阳形成的质量较大的粒子，相对来说生成的概率也相对较低，同样也不容易被释放到距离太阳较远的地方，而距离太阳较近的地方又很容易被太阳重新吞噬。所以距离太阳较近的行星，通常体积和质量都比较小，所以这类行星一般都很难形成一个较大的磁场。
由于没有较大的磁场，所以就非常难以俘获像质子这样的带电粒子。也就是这个原因，使得这些星球难以形成一个有水的环境。
当然还有另一个原因，就是距离太阳较近，温度也相应的会很高，过高的温度也不利于液态水的保存。高温会使液态水蒸发成水蒸气，而超强的太阳紫外线又会使水蒸气分解成氢原子和氧原子。两个氢原子最终可能生成一个氢气分子，由于氢气是宇宙中密度最小的气体，所以就会使得氢气相对来说更容易从行星中逃逸出去。
3行星磁场与生态环境系统
3.1地球磁场与水资源循环
然而地球距离太阳的位置正好不近不远，地球磁场正好可以有效俘获足够多的质子，保证了地球上充足的水资源。而火星由于没有强大的磁场，使得不能俘获太多的质子，所以导致了火星上的水资源严重不足的现象。
在地球上，当地球上的水形成水蒸气时，水蒸气在大气圈上部会被短波紫外线分解，分解成氢原子和氧原子。由于氢原子形成的氢气，是密度最小气体，所以这些氢气会漂浮在距离地球最远的大气层中。这样也就使得这部分氢气相对来说更容易从地球上逃逸出去。然而逃逸出去的那部分氢气，就需要通过地球磁场来俘获从地球附近经过的质子，这些质子和经过的电子结合形成氢原子，以此来补充逃逸出去的那部分氢原子。这就使得地球上的氢元素形成了一种循环，而产生这个循环的最关键一环，就是地球的磁场。
3.2火星环境演变的分析
而在火星上，由于没有强大的磁场，使得火星上的水蒸气被短波紫外线分解成氢原子之后，一旦形成的氢气从火星的大气中逃逸之后，火星的磁场又不能俘获更多的质子，所以火星上就会出现液态水的流失现象。而流失之后的氢元素又不能得到足够多的补给，所以慢慢的火星就会变成一个干涸的星球。其实金星也是同样的道理。
而现在对火星的探测，发现火星上存在曾经被巨大水流冲刷过的痕迹，以此认为火星上曾经有过大量的水资源。然而这些水资源，可能由于在一次巨大的天体撞击事件之后，由于磁场的改变等因素，使得这些水从火星上逐渐的流失到宇宙中。同时撞击导致了火星磁场的改变，由于大部分磁场的消失，使得火星再也没有重新俘获足够多质子的能力。
3.3气态行星成因分析
距离太阳较远的行星都是一些气态巨行星，这些气态巨行星都有很强的磁场。而太阳辐射的质量较轻的粒子，相对来说更容易到达距离太阳较远的地方。较轻的粒子当来的这些较远的地方，由于太阳引力的作用，向外辐射的动能可能也被消耗的差不多。这些较轻的粒子就会在这些地方，随着太阳系的叠加磁场的影响运动。当遇到这一区域内，行星产生的强大磁场时，就会被这些行星俘获。
而太阳辐射的主要粒子，都是一些质量相对较小的带电粒子，而这些粒子形成的时候，一般都有相对比较大的初始速度，也就使得这些粒子相对来说更容易到达距离太阳较远的地方。而距离太阳较远的地方，受到太阳照射也相对较弱，这些地方相对来说比较寒冷。气温低下的液态水或固态水，就更加容易被这些行星储存起来。低温导致极难形成气态水蒸气，加上短波紫外线辐射较低，也就使得这些行星上的水资源几乎不会流失。最后就会导致这些星球的质量和体积越来越大，而密度却比较小。从太阳带电粒子中俘获的大量氢、氦等元素，最后形成一颗具有超厚大气层的气态行星。
3结语
太阳形成和辐射带电粒子，行星则通过引力和磁场俘获这些带电粒子。而形成水的基本元素是氢和氧，氢元素相对来说更容易从行星上逃逸。逃逸的氢气需要从太阳的粒子辐射中获得补给，而磁场就是俘获这些粒子的最主要因素。因为磁场会改变这些带电粒子的运动轨迹，使这些带电粒子向强磁场区域汇聚。
参考文献：
［1］三元平衡定律与三元平衡系
［2］磁场与复合磁场以及混沌磁场
［3］三元平衡系统与月球起源论
