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空心地球

来源：花匠小妙招时间：2025-06-16 09:29

1. 天体内部结构的形成过程

以太阳为例，如太阳系起源所述，随着原始星云涡内部温度压力的持续增大，氢和氦开始液化，并在原始星云涡的中心形成一个高速旋转（涡运动）的液态球体，这就是太阳的最早雏形。

太阳从一个小液球到完全形成，其内部结构演化大体经历了如下四个阶段：

第一阶段：开始热核反应

随着太阳的持续增大，液态球内部的温度压力也持续升高，氢和氦场域半径逐渐减小，最终导致氢和氦及其它们之间发生热核反应（核聚变），逐渐形成各种较重的原子核。热核反应所释放的能量，一方面进一步加剧了热核反应，另一方面，将液态球加热成更加炙热耀眼的沸腾的火球。

第二阶段：较重原子、分子产生

由于液态球内部的涡运动比表面更强，在液态球内部生成的较重原子核被向外甩移。较重原子核在向外移动的过程中，其外界温度压力同步减小，于是原子核的场域半径逐渐增大，进而形成原子和分子。

第三阶段：形成物质的层理分布和建立自循环系统

随着原始星云涡中物质源源不断的加入，太阳逐渐增大，并逐渐形成物质的层理分布，由外到内依次为：重原子、轻原子、质子、电子等。当太阳半径增大到Rpg（见下一节）时，在太阳的中心开始产生光子气区（参见图4-1）。随着光子气区逐步增大，太阳内的自循环系统开始建立。关于自循环系统的运行机制详见下一节。

第四阶段：自循环系统接管了太阳演化的主导权

自循环系统建立后，随着原始星云涡中物质源源不断的加入，太阳内部的热核反应开始从完全依赖原始星云涡提供反应条件和原料，逐步向自循环系统提供转化。当太阳完全形成后，太阳内部的各级热核反应开始由其内部自循环系统完全主导。这时，太阳已经成为一个可持续发光的大火球。

与太阳不同，行星到形成后期（这时半径大于Rpg的行星自循环系统已经建立起来），随着星云子涡的逐步减弱，位于中心的液态球的表面开始冷却。到行星完全形成前后，其表面逐渐凝固，形成厚厚的固体壳层。

2. 地球结构模型与演化机制

根据太阳系形成原理，在天体形成之后，对质量很大的天体（一般为恒星），从内到外均为流体态，而保持旋转状态并不断继续演化，称作恒星的成壳过程；对于质量较小的天体（如火星和水星），从内到外均为固态，而不再进一步演化；介于上述两者之间的天体（一般为较大行星），它具有固态的表面和流体态的内核，能够不断成长，称作行星的熔壳过程。

对于能够持续成长的行星，它具有一个最小的半径Rpg，小于这个半径的行星将无法成长，因此Rpg又称行星的成长半径。下面我们以地球为例，讨论行星的成长过程──行星的熔壳原理。

2.1 地球结构模型

一直以来，人们普遍认为地球由太阳系原始星云物质吸积而成，吸积物质的引力势能转化为热能（吸积能）、以及放射性元素的衰变能（放射能）共同构成地球最初的地热能。据此推理，由于地震、火山喷发以及数不清的海底黑烟囱（又称海底热泉）等持续不断地释放着地热能，地热能应不断减少，地壳层应不断增厚，进而地震、火山喷发等应不断减弱。然而，事实并非如此，相反地球活动似乎显示出增强的趋势。

那么，地热能的产生机理到底是什么呢？

根据系统相对论的原子核“长毛”原理，每个原子都是一个“光子加工厂”。而光子的能量就是我们通常讲的热能，故每个原子都是一台微型的“能源工厂”。但是在地表环境下，大多数原子（不包括放射性元素）都处于稳态，而几乎不辐射光子。也就是说，这时这些原子都处于“休眠”状态。

换言之，在地表环境下，大多数原子和物体通常不具有自激发机制。但在地球内部存在着核聚变（即热核反应）和化合反应，使原子核处于激发态，系统相对论将这个区域称作地球的自激发区。如图4-1所示。

在地球的自激发区不断产生出大量光子，其中少数光子穿出地壳进入太空，大多数光子留在体内和汇聚到地球中心。随着地球中心光子浓度（即温度）不断增大，光子凝聚成中微子、电子、质子等各种稳定或不稳定的单粒子，这个区域称作单粒子生成区，又叫光聚变区（这个区域的粒子以等离子态为主）；在自激发区内侧部分，质子和电子不断凝聚成各种原子核、原子，这个区域又称作核聚变区；在自激发区外侧部分，不同原子相互化合形成各种分子，故这个区域称作原子化合区，又叫核化合区。可见，自激发区与光聚变区共同构成一个自循环系统，这个自循环系统不断输出能量（光子）和各种物质。

可见，系统相对论的地球模型是空心的，与天文学上的铁核模型是完全不同的。

图4-1 地球结构模型

2.2 自循环系统运行原理

由自激发区与光聚变区共同构成的自循环系统的运行原理如图4-2所示。

在地球内部，核聚变区和核化合区源源不断地释放出光子，使得地球中心光子气的密度不断上升。随着光子气密度的增大，光子间距不断减小，于是光子开始发生凝聚，生成了中微子、电子、质子等各种稳定和不稳定的单粒子。生成的这些单粒子比光子具有更高的物质密度，随着光子气高速的涡运动，这些单粒子被甩出而向外层不断扩散。值得一提的是，在向外层扩散的过程中，那些不稳定粒子又衰变为电子、中微子和光子。

质子扩散到核聚变区后，由于外界空间密度（或场强）降低，质子有了一定的场域半径。根据原子核长毛原理，质子表面生成各种光子并吸附在质子表面。随着源源不断的质子扩散到核聚变区，使得该区域质子密度增大，导致质子相互凝聚（即所谓热核反应）形成各种原子核，同时释放出大量光子。这些原子核比质子更重，随着该区域的高速涡运动，这些原子核被甩出而向外层不断扩散。

原子核扩散到核化合区后，由于外界空间密度进一步降低和原子核具有更大的场强衰减步长（即粒子半径），原子核有了更大的场域半径。这时在该区域游离的电子不断被原子核俘获直至饱和，形成原子。随着源源不断的原子核扩散到核化合区，使得该区域原子核密度增大，导致原子核相互吸聚（即所谓化合反应）形成各种分子，同时释放原子核表面的一些光子。生成的各种分子随着下地幔的对流，不断输运到上地幔平流层。

图4-2 自循环系统运行原理

综上所述，自循环系统的持续运行，不断将构成真空的爽子转化为光子和各种物质，进而推动着地球的演化。

2.3 地球的演化

由于下地幔内外两侧温差较大而成为一个对流层。自激发区生成的各种原子和分子不断向下地幔扩散，并随对流层环流到达平流层的上地幔。在浮力作用下，那些较轻的元素浮到平流层的上面，并在地壳内侧的凹槽中形成聚集。

随着地壳不同板块间的相对运动，聚集在凹槽中的轻质元素进入地壳中。在地壳挤压等复杂作用下，这些轻质元素不断聚合成各种高分子，最终形成了煤炭、石油、天然气等各种能源物质。

值得一提的是，随着地壳板块运动，一些地表的动植物也会进入地壳中，并混杂进那些源于地内的巨量轻质元素中，共同形成了煤炭或石油等物质。可见，煤炭源于地表植物的观念是错误的。

上地幔的热量不断辐射到地壳中，使上地幔物质变成浓稠的平流层。随着对流层源源不断地将自激发区产生的物质输运到平流层，平流层也不断增厚，地球内部压力不断增大。最终导致地壳运动而发生地震、或从地壳缝隙薄弱处喷出形成火山喷发，从而将地内生成的能量（即各种光子）和各种物质释放出来。

由此，我们可以得到一个预言：随着地球的不断成长，地壳厚度会不断变薄，地表温度会不断上升，最终地壳层会完全熔化，向外发出红光，而成为一颗恒星。

这个预言会成真吗？见下一篇。

注：本文摘自刘泰祥著《天体演化概论》第四章，该书于2015年从中国台湾蘭壹出版社出版发行