为什么太阳系所有行星,几乎都在同一个平面上,而不是错落分布?

魅力科学君 2024-04-04 23:48:09

关于太阳系的图片,相信大家都看过不少,通常来讲,在这些图片中,太阳系中所有行星都是位于同一个平面的,这其实与太阳系中的实际情况差不多。

在过去的日子里,科学家早已发现,相对于地球公转轨道所在的平面(也就是“黄道面”)来讲,即使是差得最多的水星,其公转轨道所在的平面的倾斜度也仅仅只有大约7度。那么,为什么太阳系所有的行星,几乎都在同一个平面上,而不是错落分布呢?下面我们就来聊一下这个话题。

根据科学界的主流观点,太阳系的“前身”其实是一片巨大的原始星云,这被称为“太阳星云”,在大约46亿年前,“太阳星云”因为受到了外界的某种扰动而发生了引力坍缩,于是这片星云中的物质就不断地向其中心区域汇集,进而造成该区域的物质密度越来越高,温度也不断攀升,并最终在这里形成了一颗恒星,也就是太阳,而星云中残余的物质,则逐渐形成了太阳系中的其他天体,其中就包括太阳系中的八大行星。

太阳系所有的行星之所以几乎都在同一个平面上,其实就与太阳系的形成过程密切相关。

对于“太阳星云”中的粒子来讲,“太阳星云”的引力坍缩,会让它们向星云的质心运动,但由于它们都有各自的运动,因此它们中的绝大多数都不会径直向星云的质心运动,而是会一边围绕着星云的质心旋转,一边向星云的质心运动,所以它们或多或少的都具有角动量。

很明显,“太阳星云”中所有粒子的分布不可能是完全均匀的,与此同时,它们的角动量也不可能做到完美地“抵消”,所以在引力坍缩的过程中,“太阳星云”就会在某个方向上具备一个净角动量,并因此开始围绕着其质心旋转。

在这种情况下,就存在着一个与“太阳星云”的旋转轴垂直,同时通过其质心的平面,为方便描述,我们可以将其称为“赤道面”,据此我们就可以将“太阳星云”中所有粒子的运动轨迹简单地分为两类,第一类是它们的轨迹与“赤道面”平行,第二类则是它们的轨迹与“赤道面”存在着一定的倾斜度。

可以看到,对于运动轨迹是第二类的粒子而言,在它们的运动过程中,就会不断地在“赤道面”的“上方”和“下方”穿行,换句话来讲就是,它们具有垂直于“赤道面”的运动分量。

在“太阳星云”持续收缩的过程中,其中的粒子密度也越来越高,而因为角动量守恒,“太阳星云”收缩了,其旋转半径也会变小,所以它在整体上的旋转速度也会越来越快,如此一来,“太阳星云”中粒子间的相互作用(如碰撞、摩擦、吸积以及引力作用等)就会越来频繁,“力度”也会越来越大。

同样是因为角动量守恒,在这些粒子的相互作用过程中,虽然它们的动量会不断地变化,但是“太阳星云”在整体上的净角动量却一直保持不变,这就意味着,在此过程中,那些运动轨迹是第二类的粒子,其垂直于“赤道面”的运动分量会被不断地削弱,其造成的结果就是:它们会越来越趋向于运动轨迹是第一类的粒子,进而导致“太阳星云”在整体上变得越来越“扁平”。

也就是说,在引力坍缩的过程中,“太阳星云”其实是在逐渐“扁平化”的。

所以科学家普遍认为,当太阳在星云中心区域形成的时候,星云中的残余物质就已经形成了一个围绕着太阳运行的盘状结构,这也被称为“原行星盘”,而太阳系中的八大行星,其实都是“原行星盘”中的物质相互吸积而成,也正因为如此,太阳系所有的行星,就几乎都在同一个平面上,而不是错落分布。

需要指出的是,这种观点除了在理论上成立之外,还有实际观测数据的支持,因为在过去的日子里,科学家发现不少正处于演化初期的恒星都遵循着这一规律,比如说在金牛座方向,距离我们460光年的“HL Tauri”,就是一个典型的例子。

“HL Tauri”是一颗刚形成不久的恒星,它的“原行星盘”还没有消失,从观测数据中可以清楚地看到,其中存在着多颗正在形成的行星“蚀刻”出来的巨大间隙,据此我们不难想象出,在不远的未来,“HL Tauri”的行星也将几乎都在同一个平面上,就像我们太阳系中的行星一样。

14 阅读:4775
评论列表
  • 2024-05-21 09:22

    这个问题确实有意思,放大到银河系也相似,一开始应该都是错落有致的,但错落有致的转迟早会碰撞,虽然几率小,几十亿年也够发生了,最终只有一个平面的才幸存下来

    小叶 回复:
    中心系统携带行星运行的结果,如果中心系统是静止不动的,那么就不会在一个平面上了
    天空 回复:
    之前有看到那些科学家讲的。就是超新星爆炸留下来的物质形成现在的太阳。上个恒星比现在的太阳的质量大。
  • 2024-05-21 17:55

    但凡多读一点书就知道

  • 2024-06-05 03:59

    和太阳自转有关系。行星轨道平面和太阳自转轴近似垂直。就好像一个旋转的陀螺身上如果有几条线的话这些线会围绕陀螺旋转,且和陀螺旋转轴垂直

  • 2024-04-12 05:47

    谁告诉你是同一平面的?其实就是错落分布的

  • 2024-05-06 14:30

    坐井观天,什么都不懂

  • 2024-06-09 11:14

    西方天文学所说的太阳系,仅是本双太系(即人类所在太阳太阴系)内部的阳区,由太阳,水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星及其卫星同心共面自然构成。阳区外还自然包裹有更大的阴区,由阴区行星或行星带与太阴(黑洞)同心共球自然构成。详见《守正创新国学现代化》一文。龚木益 本双太系内部的阳区离太阴(黑洞)太远,太阴(黑洞)对阳区行星的影响力弱,所以同心共面自然排列,而对阴区行星或行星带影响力大,所以同心共球自然排列。龚木益

    小叶 回复: 血矛
    有啊,太阳系就是一个很好的样本,太阳携带太阳系物质绕太阳平面运行,主要是太阳也在运行的结果,银河系同样的道理,也是中心黑洞携带整个银河系物质运行的结果。
    血矛 回复:
    这个观点没见过,有理论数据支撑没,知识盲区啊。
  • 2024-05-22 13:41

    [点赞]立体想象能力有待加强。不过看多了画在平面上的星图想不清楚也情有可原。多看看地球仪有好处

  • 2024-05-25 21:51

    小编多读点书,别在这里丢人了。太阳系的行星就是错落不平的。

  • 2024-04-06 17:40

    应该是由于太阳的自传造成的!

    小叶 回复:
    衷心系统携带行星运行的结果,如果中心系统是静止不动的,那么就不会在一个平面上了
  • 2024-04-17 13:12

    上帝只懂平面设计,没有学过立体设计。所以它创造的宇宙是平面。

  • 2024-05-25 19:09

    甩着甩着就平了

  • 2024-04-17 11:48

    磁力平衡的需要。

  • 2024-05-01 18:19

    大中心影响使之越转越平,聚力度使之"多年″越甩越甩整齐

  • 2024-05-21 16:48

    也不知讲的对不对,让大伙听了一头雾水[笑着哭]

  • 2024-05-23 17:07

    在高维生命眼里,太阳系就是原子…

  • 2024-05-30 08:46

    不合群的现在已经变成土星环了

  • 2024-04-05 13:36

    但是这个平面也有深有浅,行星也有高有低,就算某颗行星再大也大不过太阳系的高度及宽度

  • 2024-06-05 07:06

    你应该问问土星,土星环为什么在一个面[滑稽笑]

魅力科学君

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