宇宙大喷发-天体的演化【转】

萝莉Small_Lo

哈勃望远镜图片
银河喷发演化形成太阳  太阳喷发演化形成地球  地球喷发演化形成月亮

内容简介

天体演化有三大前提和四大规律。
三大前提是，物质和基本元素；宇宙微波背景辐射；宇宙射线。
四大规律是：自转天体同一元素聚集效应；自转天体两极旋涡作用；万有引力定律；物质的玻色—爱因斯坦凝聚。
根据在天体演化过程中的作用，把物质元素分为六大类：氢元素，氦元素，轻元素，铁元素，重元素，放射性元素。
宇宙中存在几乎等量的放热核反应和吸热核反应。
天体形成模式，是天体从两极向中心吸取气体，气体中的微尘（轻元素，铁元素，重元素，放射性元素）留在中心形成固体球，气体从赤道渗出形成大气。大气挟带宇宙空间的微尘后，向两极流动，再次从两极吸入，形成循环。而非现在一般理论认为的那样，由引力聚拢形成天体。
引力在早期天体形成中作用很小，磁力吸附形成天体固体内核。由于氦水滴围绕铁原子团旋转，磁化铁原子团，铁原子团产生磁性，最先聚集到天体中心，两极吸入气体挟带的铁元素被磁力吸附到磁铁上，铁元素聚集在中心形成天体固体内核。
铁元素磁化过程存在于整个天体演化过程。
天体在接近绝对零度的低温物质带中开始形成，在宇宙微波背景辐射，宇宙射线，自转天体同一元素聚集效应，自转天体两极旋涡作用，万有引力定律共同作用下，必然形成五层结构和三种运动。
五层结构是：具有磁性的固体铁内核；放射性元素和重元素构成的放热中间层；轻元素构成的固体外壳；表面海洋；大气层。
三种运动是：自转运动；公转运动（相对运动）；呼吸运动。
五层结构和三种运动必然形成固体外壳。天体固体外壳被爆炸喷发冲破的形式多种多样，有单向喷发，双向喷发和全面喷发，有两极喷发和赤道喷发。天体固体外壳被爆炸喷发冲破的不同阶段形成各种各样不同的天体。
外壳很厚，放热层很薄,必然形成超大质量天体。超大质量天体内部温度升高到1亿度以上时，外壳仍没有被冲破，核聚变形成的轻元素补充到天体外壳，天体外壳越来越厚，内部能量无法冲破外壳的束缚。最后，天体外壳在自身重力的压迫下，在某一薄弱处冲破，经过一次或多次喷发，形成星系。
在超大质量天体解体形成的物质带中，产生新的天体。新的天体外壳较薄，放热层较厚，内部温度没有上升到1亿度，外壳就被爆炸喷发冲破，天体内部温度下降，但不低于1000万度，氢热核反应继续进行。经过一次或多次喷发，外壳解体，形成对外发热发光的恒星。
在恒星喷发出来的环圆形物质分布带中，物质冷却形成行星。行星形成过程尽管与恒星有所不同，但最后殊途同归，也形成五层结构和三种运动。行星外壳相对更薄，放热层相对更厚，内部温度超过1000万度，发生氢热核反应，外壳被爆炸喷发冲破，内部温度下降，低于1000万度，氢热核反应停止。爆炸喷发结束，喷发口封闭，天体内部重新升温，内部温度再超过1000万度，再次发生氢热核反应。氢热核反应时断时续。爆炸口喷出的外壳碎块形成卫星。多次喷发形成多颗卫星。
卫星外壳更薄，无法积累更大能量，小规模的火山爆发，喷出的物质全部落回本体，无法繁殖自己的卫星。
突破天体固体外壳的爆炸喷发是天体对外发光发热的必经过程。超大质量天体和行星一直存在固体外壳，除了外壳被爆炸冲破时短暂对外喷发外，一直不对外发热发光。
只发生吸热核反应的天体残骸，发生玻色-爱因斯坦凝聚，还原为单个原子，成为新天体产生的原料。
宇宙大喷发演化过程，几乎在每一个阶段都有哈勃太空望远镜拍摄的太空实物照片为证。在谷歌地图上也可以找到地球喷发的证据。北极地区的格陵兰岛是地球喷发时，将一块外壳碎块喷向空中，由于没有达到宇宙第一速度，无法成成卫星，重新落回地球形成的。在谷歌地图上，把格陵兰岛顺时针旋转90度，其形状与北冰洋深海区相当吻合。
宇宙大喷发理论合理解释了黑洞、活跃星系、类星体、太阳黑子、太阳耀斑、月亮形成、地震产生、火山喷发、地球冰河期、地球气候、百慕大三角天气异常、地球磁场反转、地温异常、地球海洋和陆地的形成、小行星撞击等现象。
宇宙大喷发理论认为，黑洞只是一个大磁铁球，宇宙没有开端，更没有结束，是一个循环往复的演化过程。
宇宙大喷发理论认为，即使经过数十亿年后，人类面临的太阳和地球消亡问题，也不是束手无策。人类可以通过改善太阳和地球的运行环境，延长其寿命；人类可以对太阳和地球运行中出现的问题进行维修；甚至人类可以合成新的太阳和地球。最后，人类可以移居到其它星球，因为宇宙物质的属性决定，宇宙中肯定存在无数个适合人类生存的星球。也许，我们本来就是从其它星球移居过来的。

引    语

玉寒宫的秘密

北纬41度，东经125.3度的中国东北群山之中，有一处神秘洞穴，当地人给它起了一个充满遐想的名字——玉寒宫。玉寒宫里有不可思议的神秘地冷现象，见过的人百思不得其解。
考察人员踏着滚烫的大地来到洞前，测得洞外地表温度摄氏48度。打开洞门，一股刺骨冷风迎面扑来，进洞不到10来，就是一派北国风光，犹如打开了冰箱的冷冻室，大大小小的冰柱挂满石壁。
离玉寒宫100多米远的山坡上，另有一处“热地”。冬天落雪即溶，拨开枯叶，只见绿草青青，嫩叶片片。
此地温异常现象在长5000米，宽2000米的范围内，多处出现。
同一范围，冷热同现，地冷现象更是神奇，是何原因？专家学者，莫衷一是，至今尚无定论。
神秘的玉寒宫与满天繁星，深隧的黑洞，明亮的太阳，猛烈的地震，冥冥中又有怎样的联系？

第一章  天体演化的前提和规律

人类孜孜不倦地探索星空的秘密。太阳是怎么产生的？恒星内部是什么？星星为什么聚在一起？真的有黑洞吗？数不清的问题和谜团出现在人类面前。
人类制造了各种各样的望远镜，想把天空看穿。发射各种飞船，飞往无尽的天际，想要清楚星星的前世今生。数以万计的科学家上下求索，得到的是更多的谜团，更多的困惑，有了更多的假说，更玄妙的猜想。
其实，也许答案就在我们身边，在我们脚下的土地中，在我们居住的地球，在我们每天清晨看到的太阳里，在夏日夜晚美丽的银河深处。
宇宙普遍规律一定适用于地球、太阳系和银河系。理由很简单，因为地球、太阳系和银河系是宇宙的一部分。观测地球、太阳系和银河系就是在观测宇宙。研究地球、太阳系和银河系就是在研究宇宙。
太阳围绕着银河中心转，地球围绕太阳转，月亮围着地球转，质量和体积梯度变小，这种有序变化，必然存在某种共同的规律。
月亮绕着地球转和太阳绕着银河中心转的道理本质上是一样的。宇宙普遍规律在银河系中心存在并起作用，同样也应当在地球上存在并起作用。没有理由认为银河中心才存在宇宙普遍规律。甚至可以说，只在银河系中心存在并起作用，不在地球上存在并起作用的规律，一定不是宇宙中起主导作用的普遍规律。从宇宙普遍规律这个含义上讲，地球与银河系中心是一样的。
换而言之，宇宙最重要、最普遍的规律一定会在地球上、太阳系里、银河系中共同体现。正应了中国一句古话：“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。”
现在流行的关于宇宙起源和天体演化的各种理论，多数做法都是设立各种参数，由电脑模拟推算而来。虽然不完全清楚各种电脑模拟推演的具体细节，但从各种公开报道的结果来看，现有的电脑模拟推演并未完全体现全部天体演化规律，甚至一些主要科学原理也未见提及。
现有的各种电脑模型使人类对宇宙的认识越来越复杂，不解之谜越来越多。对此最合理的解释是，现有关宇宙、天体演化的电脑模型有重大缺陷，或者根本就是错误的。
天体演化的三大前提是：物质和基本元素；宇宙微波背景辐射；宇宙射线。
天体演化的四大规律是：自转天体同一元素聚集效应；自转天体两极旋涡作用；万有引力定律；物质的玻色—爱因斯坦凝聚。
特别提醒：本书不是任何意义上的宇宙大爆炸论的修正和补充，除了确定的事实，宇宙大爆炸论的所有推测、想像和电脑模型均不适用本书。

第一节  物质和基本元素

人类能够看到的全部天体，包括地球、太阳、银河系等等，都是由物质构成。
质量很大，形态各异，令人眼花缭乱的物质，其实全部是由100多种基本元素变化产生。元素则是由数量不等的质子、中子、电子组合而成。
元素在自然状态下最为稳定，分布最广泛，是研究天体演化的基点之一。
人类目前为止，一共发现了120多种元素，其中一号元素氢到九十四号元素钚在自然状态下存在，九十四号钚以后的元素为人造元素。
元素最小单位是原子。原子由原子核和围绕原子核的电子组成。原子核在原子中占体积很小，只占原子体积的几百万亿分之一，好比原子是一座巨大的体育场，原子核是体育场中间的一只蚂蚁。但原子核占原子的质量几乎可以用百分之百来形容。
原子核由质子和中子组成。原子核的质子数就是元素的原子序数。
元素内部原子核中的质子与中子的排列和表现出来的物理特性都很有规律。1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，并编制了第一个元素周期表。元素原子核的物理周期性质贯穿天体形成演化的整个过程。
根据在天体演化过程中的作用，把元素分为六大类：氢元素，氦元素，轻元素，铁元素，重元素，放射性元素。这个划分与学术界一般的划分有所不同，学术界一般把除氢元素、氦元素之外的其它元素都叫重元素。
氢元素由一个质子构成，包括氢的同位数氕、氘、氚。氢元素在1000万度高温的时候，聚变生成氦，放出大量热量。氢元素在天体演化中的作用表现在，氢元素低温时的液化和气化加速了天体固体球的形成。氢热核聚变是天体发光发热的能量来源。

氢弹爆炸图。氢弹爆炸过程分三步：一、用普通炸药把两块高纯度低于临界体积的放射性元素推挤到一起超过临界体积，发生原子弹爆炸。二、原子弹爆炸的高温激活氢的同位数发生核聚变。三、氢热核聚变产生大量的中子撞击更多的低纯度放射性元素，发生更大爆炸。
核反应放出和吸收的热量，准确地讲，应该称之为能量。本书为了通俗和容易理解，对热量和能量一词的含义不加区分。
氦元素由两个质子两个中子构成。在宇宙中含量仅次于氢元素。氦元素在1亿度高温的时候，聚变生成碳和氧，放出大量热量。氦元素在中子撞击下，裂变成氢元素，吸收大量热量。氦元素是溶点和沸点最低的元素。只要比绝对零度高一度，氦就变为液体。氦元素在天体演化中的作用是至关重要的，氦元素低温时的液化和气化形成天体内核。
轻元素是指质子数为三到二十五的元素，主要有碳、氖、镁、硅、氧、钛、氩等元素。轻元素在超高温的时候，聚变生成更重的元素，放出大量的热量。轻元素在中子撞击下，裂变成更轻的元素，吸收大量的热量。轻元素在天体演化中的作用之一，是吸收大量的热量，保护天体外壳不被溶化。
铁元素的质子数是二十六，在超高温下聚变成更重的元素，吸收大量热量。铁元素在中子撞击下，裂变成更轻的元素，也吸收大量热量。铁元素能被磁化而具有磁性。磁化后的铁元素有不同的磁极，磁极之间同性相斥，异性相吸。磁铁的这种特性，在天体演化中具有重要作用，这种磁极的相吸和相斥产生了很复杂的自然现象。
铁元素在天体形成和演化中的作用表现为，铁磁性使铁元素比其它元素更容易聚集形成天体内核。天体内核的铁元素因磁性吸附其它铁元素而得到补充。铁元素核聚裂变吸收热量，保持固体内核。天体消亡后，残存的铁内核成为大大小小的黑洞。
重元素是指质子数为二十七到八十三的元素，主要有锌、铋、铅、镉等元素。重元素在中子撞击下，裂变成更轻的元素，产生大量热量。重元素在天体形成和演化中的作用是，在气态或者液态时，高纯度的聚集在一起，在天体呼吸运动作用下，运动到天体表层低温区凝结成固体，超过链式核裂变临界体积，发生原子弹爆炸。
放射性元素是指质子数八十四到九十四的元素，主要有铀、钚等放射性元素。放射性元素在自然状态下裂变成更轻的元素，放出大量热量，称为放射性核衰变。放射性元素在天体形成和演化中的作用是，天体内部放射性核衰变产生热量，天体外壳、表层海洋和大气层保温，促使天体内部温度上升到氢热核反应温度。
物质的核反应分为放热反应和吸热反应。放热反应是物质转化为能量，放热反应的结果是宇宙物质质量减少，温度升高。吸热反应是能量转化为物质，吸热反应的结果是宇宙物质质量增加，温度降低。总的来说，如果宇宙平均温度不变，宇宙中总的放能反应放出的热量与吸能反应吸收的热量相等。
宇宙总的核反应是守恒的，放出多少热量就贮存了多少冷量。氢聚变成氦产生多少热量，氦裂变成氢就要吸收等量的热量。根据能量守恒原则，宇宙中包含的热量和冷量是相等的。天体产生的热量以各种形式散发出去，冷量留在恒星内部，天体最后变成一个冷量贮存体，我们把这叫冷剩余。天体残余物质多是核裂变时吸收热量的铁、氦等元素。
元素的核裂变反应分为链式核裂变反应和非链式核裂变反应。非链式的放热和吸热核裂变反应在自然状态下普遍存在。
在目前看来，由于核吸能反应不能给人类带来现实经济利益，人类对吸热核反应的研究大大落后于对放热核反应的研究。同样，人类对能产生激烈变化的链式核裂变和热核聚变投入巨资，进行了广泛的观察和研究，但对零星和分散的的单一原子核裂变近乎视而不见。实际上，这些零星和分散的核裂变总量巨大，甚至与天体内部的热核聚变反应是等量的，对宇宙能量变化和天体演化有巨大影响。
在自然状态下发生链式核裂变反应，在理论上是可能的，实际观测中是有证据的。理论上由于自转天体同一元素聚集效应，某些元素在气态或者液态时，高纯度的聚集在一起，在天体呼吸运动作用下，运动到天体表层低温区凝结成固体，超过链式核裂变临界体积时发生原子弹爆炸。
从实际观测看，太阳黑子和太阳耀斑，地球上的地震都是链式核裂变反应引起的。地球上地震频发，释放大量能量。其他天体的结构与地球大体一致，发生更多更大地震，释放更大能量是必然的。
宇宙射线中横冲直撞的高能粒子不断撞击天体内部的重元素和放射性元素，产生放热核裂变，甚至原子弹爆炸，放出大量热量，促使天体内部温度升高。
元素这种随着构成元素的质子数变化而在核反应中由放热转化为吸热的现象，与人类社会中随着家庭成员数的变化而引起的家庭现象很类似。人类社会的家庭现象可以帮助我们理解元素核反应的吸热和放热现象。
家庭是社会的基本单位，原子是物质的基本单位。一种元素就是一种家庭，他们在很多方面有相似之处。
一般的家庭由丈夫、妻子组成，多个兄弟可以组成大家庭。原子由质子和中子组成。不同的质子数和中子数构成不同的元素。
在一个家庭里，起主要作用的父亲和母亲，在原子里起主要作用的是质子和中子。
人可以分为头、手、脚、身体等，但这样的划分对家庭没有什么意义。质子和中子可以分为夸克等两百多种更小的粒子，这种细分对原子的基本功能影响不大。
家庭成员少的时候，家庭成员会有孤独感，家庭兄弟开始增多的时候，家庭成员会很兴奋，充满热情，分家时情绪低落。物质也一样，质子增多的时候，释放热量。质子数减少时，吸收热量。
家庭成员达到一个合适数目时，大家都认为是最合适的。增加家庭成员或者分家，都会让大家不高兴。元素也一样，当质子为26时，结构最为稳定，核聚变和核裂变都吸收热量。
当家庭成员数增加到一定数量时，这种家庭里，家庭成员开始怀疑家庭是不是太大了，热情就会下降。元素也一样，当质子数超过二十六时，这种元素核聚变反应由放出热量转为吸收热量。
家庭兄弟太多时，就会吵成一团，分家就不可避免，并因分家而高兴。元素也一样，质子数超过八十三时，会自发衰变，产生热量，变成质子数较少的元素。
总的来说，家庭成员少的家庭希望增加兄弟姐妹，当增加兄弟姐妹时，家庭成员情绪高涨，分家时情绪低落。而兄弟姐妹较多的的家庭，愿意分家不愿意合在一起，兄弟姐妹增加时情绪低落，分家时情绪高涨。家庭成员是某一数值的家庭是最理想的，既不愿意增加兄弟也不愿意减少兄弟，这时无论增加兄弟还是分家都会情绪低落。
一至二十五号元素发生放热核聚变反应和吸热核裂变反应，聚变时放热，裂变时吸热。
二十七号及以上元素发生吸热核聚变反应和放热核裂变反应，聚变时吸热，裂变时放热。
二十六号元素铁，无论是核聚变反应还是核裂变反应都是吸热的。
天体内部的核聚变过程是很复杂的，一般可以这样来理解：氢聚变成氦，氦聚变成碳、氧，碳聚变成氖、氧，氖聚变成氧，氧聚变成硅，硅聚变成铁。
物质和元素在天体形成和演化中的作用表现在：一、在自转体同一元素聚集效应作用下，在天体固体球内部有序排列；二、在天体内部发生核反应，包括放热核反应和吸热核反应；三、放热核裂变反应主导早期天体形成，放热核聚变反应主导后期天体演化。吸热核反应保证天体稳定运行。
氢、氦、铁三种元素的物理性质在天体形成和演化中起着极为重要的作用。

第二节  宇宙微波背景辐射

宇宙微波背景辐射是一种全方位均匀分布在地球周围的微波辐射。我们使用短波收音机时听到的沙沙声，有一部分来源于宇宙微波背景辐射。这种辐射在任何方向上都几乎是一致的。其温度约为3K，即约为摄氏零下270.15度。摄氏零下273.15为零K，即绝对零度。如果把绝对零度视为宇宙的起点温度，整个宇宙升温3度需要多少热量，宇宙物质中就储存了等量的冷量。
宇宙微波背景辐射是这样被发现的。
1964年，美国贝尔实验室的工程师彭齐亚斯和威尔逊架设了一台天线，用以接受卫星信号。为了检测噪音性能，他们将天线对准天空方向进行测量。结果他们发现，一直有一个神秘的讯号存在，这个信号既没有日夜的变化，也没有季节的变化。因而可以判定与地球的公转和自转无关。
起初，他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。1965年初，他们对天线进行了彻底检查，甚至清除了天线上的鸽子窝和鸟粪，然而噪声仍然存在。于是他们正式宣布了这个发现。彭齐亚斯和威尔逊因发现了宇宙微波背景辐射而获得1978年的诺贝尔物理学奖。
后来人们在不同波段上对微波背景辐射做了大量的测量和详细的研究。
2001年6月30日美国宇航局发射了威尔金森微波各向异性探测器，绘制了全景宇宙微波背景辐射图。

宇宙微波背景辐射全景图。图中蓝色部分为温度较低的冷点。
西班牙和英国科学家在研究宇宙微波背景辐射中发现了明显的冷点。
科学家至今不能肯定宇宙微波背景辐射的初始来源。
宇宙微波背景辐射有二个特点。
一、宇宙的背景温度是大约零下270度。宇宙物质如果高于这个温度，如果没有热量产生维持高温，就会降到这个温度。宇宙物质如果低于这个温度，如果没有冷量产生维持低温，就会升到这个温度。这也是一个神奇的温度，在摄氏零下270度时，占宇宙总质量24%的氦元素呈液态。液态氦之于天体星球就像液态水之于生命人类一样重要。没有液态氦，宇宙物质之间可能什么都不会发生，宇宙就是一团永恒的低温等离子体，没有天体星球，没有生命人类，当然也不会有你此时此刻在阅读本书。
二、宇宙微波背景辐射各向高度均匀。尽管有科学家睁大双眼，拿着高倍放大镜，聚精会神地在宇宙微波背景辐射图上来回仔细搜索，发现了一些不均匀的冷点。但总的来说，宇宙微波背景辐射是各向均匀的。
冷点的发现实际上表明宇宙现在的温度是由绝对零度上升而来的。
宇宙微波背景辐射在天体形成和演化中最重要的作用是孵化升温，使氦元素液化。

第三节  宇宙射线

宇宙射线，也叫宇宙线。是一全方位射向地球的高能粒子流，之所以叫宇宙射线而不叫宇宙高能粒子流，是因为历史上最初认为这种现象是一种射线。宇宙射线没有固定来源方向，白天和夜晚都可以观测到。其主要成份89% 是质子，10%是氦原子，电子 ，γ射线和超高能中微子占极小的一部分。



宇宙射线图。
宇宙射线图。哈勃太空望远镜1998年拍摄。图中高能粒子流以接近光的速度穿越太空。
宇宙射线就象在天空不规则地布置了很多探照灯，从不同方向照向地球。这些探照灯功率不一，地球就像一个半透明的球体，这些光线射入地球深浅不一，在不同深度引发不同的核反应。
宇宙射线是这样被发现的。
1896年发现放射性后，许多人认为，地球大气层的电离仅来自于土中放射性物质的辐射。
赫斯于1912年利用一个热气球，带着三台静电计，升上了5300米的高空。他探测到电离率增长到大约地面的四倍。他得出的结论是“我的观察结果最好的解释是设想一种高穿透力的射线从上部进入大气层。”赫斯因为这次被后人命名为“宇宙线”的发现，于1936年获得诺贝尔物理学奖。
观测显示宇宙射线有着广泛的来源，科学家至今不能肯定大能量宇宙射线的来源。
宇宙射线有三个特征。
一、广泛性。宇宙射线没有固定的来源方向，而是来自地球的四面八方。
二、高能量。远超过太阳射来的粒子流能量，超过太阳耀斑时射向地球的粒子能量，超过地球上最大粒子加速器能达到的能量。
三、稳定性。宇宙射线在地球附近的通过量，一般认为是稳定的，只在4000年的尺度上发现少量的变化。
宇宙射线在天体形成和演化中的作用是，宇宙射线中的高能粒子因携带的能量和自身性质不同，深入到天体固体球的不同深度，分别撞击天体外壳、放热层和内核，促使天体在不同深度发生不同的核反应。

第四节  自转天体同一元素聚集效应

土星光环图
这是一张土星光环照片，美丽的光环令人神往。
无数个光环整齐、均匀地环绕着土星，各种物质依密度大小、由外而内有序排列。土星光环物质多为化合物，成份较为复杂。在地球上，我们很难明确指出，每一光环的物质是什么。但可以肯定的是，每个光环上的物质密度是极为近似的，甚至是相同的。



实验图
我们来做一个实验，取一塑料盆，装约三分之一水，用手搅拌，使盆内水快速旋转起来，然后放入一铁球与乒乓球。我们可以看到，铁球被迅速被推到外沿，紧靠着盆壁作圆周运动，而乒乓球却在盆中心原地打转。
实验表明，不受重力影响，或受相同重力影响，即重力方向与离心力方向垂直，离心运动状态下的物质，质量大的物体受离心力较大，质量小的物体受离心力较小。在排列顺序上，质量大物体的在外，质量小的物体在内，与没有旋转情况下物质的排列完全不同。上述结论，在物质呈同一等离子态，同一气态，同一液态时适用。当物质呈固态时不适用。
在天体早期演化中，温度很低，物质以单一元素形式存在，无法形成化合物，物质密度就是原子量。天体形成之初，重力影响很小，物质元素是依原子量大小由外向内进行排列。
物质聚集到一定程度，产生较大重力，物质受方向相反的重力和离心力合力作用，即重心和离心力作用在一条直线上，但方向相反。重力作用超过离心力的时候，密度大的物质受的重力也大，物质的排列顺序与天体最初形成没有重力时相反，密度大的物质排在内，密度小的物质排在外，但同一密度的物质仍聚集在一起。
元素在天体内部不同位置受到的引力是不一样的。在天体最外沿引力最大，天体中心点引力为零。必然在某一区域引力和离心力之和为零。在这区域以内，离心力作用大于引力，放射性元素和重元素向外聚集；在这区域以外，引力作用大于离心力，放射性元素和重元素向内聚集，形成一个重元素聚集层。
在自转天体中，呈等离子态、气态、液态的同一元素的物质，因具有相同密度，会逐渐聚集在半径相同的环带上。我们把这叫做自转天体的同一元素聚集效应。
具体表现在，天体固体球中心区域，离心力影响大于重力影响，物质除磁性元素外，由内到外，由轻到重排列。在天体固体球外层区域，重力影响大于离心力影响，元素排列顺序相反，由内到外，由重到轻排列。最重的放射性元素在某一中间层叠加。
这种效应是持久和稳定的，只要天体自转存在，这种效应就存在。即使在某一阶段被强力打断，也会在强力消失后立即恢复。
天体自转速度越快，放射性元素分布带离天体中心越远，放射性元素分布层也就越浅。天体自转速度越慢，放射性元素分布带离天体中心越近，放射性元素分布层也就越深。
同一密度物质在旋转中聚集在一起的效应，在自然界是普遍存在的。海边的沙滩，河边的浅滩，干涸的池塘都能看到相同密度、相同体积的沙粒聚集在一起。甚至农民把稻谷加工大米所用的筛子都利用了这种效应。地壳中的各种矿石都是同一元素聚集后冷却的结果。
考虑到天体形成过程十分漫长，形成环境极为平稳，各环带上分布的同一元素纯度很高。
自转体同一元素聚集效应在天体形成和演化中的作用是，使天体内部的元素有序排列。放射性元素和重元素聚集到天体中间层，轻元素聚集到外壳，最轻的水和气体聚集成海洋和大气，铁元素因磁性最早聚集到中心形成内核。受宇宙射线高能粒子撞击，在天体内核和天体外壳发生吸热核裂变，在天体中间层发生放热核裂变，形成内核冷——中间热——外壳冷的三层结构。表层海洋和大气层的压力保护外壳不被轻易冲破。