行星|为什么所有的行星都位于同一轨道面上?


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【行星|为什么所有的行星都位于同一轨道面上?】太阳系中的行星为什么都处于同一轨道面而环绕太阳公转呢?为什么它们公转的方向也都相同呢?
当我们想象太阳系的时候 , 我们往往就会想到这样的一幅画面:一个圆盘上有许多圆环 , 这些圆环就是行星运转的轨道 。 考虑到从孩儿时我们就被这样灌输 , 我们自然就会认为所有的行星都是在同一轨道平面上 。 实际情况还不止这些 , 这些行星还都以同样的方向环绕着太阳公转 。
你是否思考过为什么会是这样呢?这么大的一个巧合?或是有什么外力造就了如此的状况?如果存在这样的进程 , 我们是否在某处能找到证据?
正如你可能猜到的那样 , 这不可能是一个巨大的巧合!说明一下:我们观察到的行星沿着同一轨道面环绕着太阳公转 , 这些行星的卫星也是如此环绕着这些行星在同一轨道面上公转 。 所有的气态巨星都有常规卫星 , 这些卫星也沿着其行星轨道面环绕公转 , 公转的方向也都相同 。
土星环也是位于与土星卫星公转的轨道面上 , 以顺时针方式优雅时尚地环绕着土星公转 。 既然我们可以看到大量的这种情况 , 那这一切是如何发生的?
咱们还是先回到数十亿年前吧!那时太阳系还未形成 。 (1:20)在HII星云或恒星孕育孕育室的核心深处 , 气体与尘埃悬浮在其中;每一个粒子都具有内部排斥力 , 都阻碍着被其他粒子的引力吸引 。 直到有一天 , 如同超新星的冲击波那样的外部能量对其作用 , 从而唤醒了位于星云孕育室中的气体与尘埃 , 打乱了向内的压力 , 引起粒子相互碰撞并聚集在一起 。
很快 , 这些聚集在一起的粒子堆与其他粒子堆相互吸附 , 它们的质量与引力随着一颗颗粒子的不断附着而增大 。 在随后的几千年中 , 陷落到此的物质造成其获得更多的能量 , 引起中心处的物质变热 。 随着来自星云孕育室的更多物质的质量与引力的增加 , 它们更多地被吸附 , 形成了现在所谓的原恒星、也称作少年恒星 , 此时它们的核心还未开始进行核巨变 。
首先 , 原恒星周边的陷落物质会从任何方向被吸引过来 , 引起原恒星周边环境的极度混乱 。 粒子之间定期发生碰撞 , 通过碰撞 , 粒子的角动量就会抵消 。 然而 , 由于塌陷的星云具有总动量 , 这些陷落粒子的接近方式并不相同;于是 , 结果就成为:从各个方向过来的粒子接近星云时 , 粒子大部分动量被反向而来的粒子动量相抵消 , 最后留下的就是大部分粒子运转的方向 。
这是DanBurns所制作的一段出色图文 。 他用一张莱卡布代表时空;在莱卡布中央放置一个球体 , 其重量很大足以造成时空的弯曲;它还产生引力 , 这一引力与宇宙中三维空间的引力起到相同的作用 。 Dan将手中的许多小球球向环绕中心球体的两个方向扔出;小球环绕着中心球体运转;当它们与运动方向相反的小球相碰撞时 , 动量抵消;最后只剩下没有发生任何碰撞并一直沿着相同方向绕转的小球 。
其实 , 莱卡布上的摩擦力在太空中并不存在 , 所以可以想象粒子会继续沿着轨道环绕公转 , 这与演示中在莱卡布上的小球会逐渐减速所不同 。 当然 , 这是一种以二维演示代表位于四维宇宙中的三维平面上的运动 , 所以需要将这些粒子想象成也沿着另一个轴环绕 。 这些粒子在原恒星周边并不仅仅是从两个方向过来 , 它们来自从四面八方 , 相互碰撞的就抵消 , 最后只留下明显的绕转方向 , 产生了“原行星盘” 。
陷落物质落入原恒星的同时 , 冲击的角度造成原恒星开始以与星盘旋转相同的方向旋转 。
随着落入原恒星的陷落物质越来越少 , 取而代之的是它们会停留在环绕的轨道上 , 于是这些物质就开始再次聚集 。 如果物质聚集能成为一体 , 这样就会形成另一个恒星 , 可能是双体 , 或多星体系 。 否则 , 这些聚集逐渐就合并成为行星 。