❶ 大行星運動特徵同向性、共面性、近圓性
空間是三維的,共面性就是太陽系中八大行星的軌道都在同一平面內。近圓性就是軌道近似正圓形
❷ 太陽系八大行星同向性、共面性和近圓性的形成原因是什麼
太陽系行星運動同向性、共面性和近圓性剖析
作者:王樹然
太陽系幾大行星的起源,是人類一直力圖破解的謎團,盡管有星雲說、撞擊說等多種假設,但都存在一定瑕疵。特別是太陽系幾大行星的同向性、共面性和近圓性,至今科學界還沒有令人信服的合理解釋。
所謂同向性,就是太陽系的幾大行星公轉方向與太陽自轉方向相同。所謂共面性,就是幾大行星公轉軌道平面,非常接近同一平面,並且這個平面與太陽自轉赤道平面夾角不到6度。所謂近圓性,就是除水星和冥王星外,其它所有行星公轉軌道都很接近圓形。
對此,本人以一名中國人的全新視角,進行大膽探究,剖析不對之處,敬請專家學者斧正。
我認為:行星大量存在是宇宙中的普遍規律,並不是太陽或少數恆星特有的現象。人類目前發現的行星數量遠遠少於恆星,是由於行星相對較小,又不發光,很難被現有科學儀器探知而已。目前,人類連太陽系內的較大行星,只是探知了冥王星軌道以內,對冥王星軌道以外是否存在較大行星?並不清楚。其實,任何一個恆星周圍都存在許多行星,現有科技能夠發現的系外行星,僅僅是滄海一粟。
為什麼說行星大量存在是宇宙中的普遍規律?首先必須搞清行星是怎麼形成的?否則,無法解釋已知行星的存在,到底是偶然還是必然?更無法解釋太陽系幾大行星的同向性、共面性和近圓性問題。
我們知道,所有恆星都向外輻射帶電高能粒子流(即離子流、也稱「恆星風」、對太陽來說俗稱「太陽風」),這些粒子以百萬度高溫,從恆星冕層出發,不斷加速降溫地向外輻射,平均速度超過每秒上千公里。最終,這些粒子都到哪兒去了?由於組成這些粒子的是離子態物質,根據物質不滅定律,這些粒子不會消失。那又會不會歸附到另外的恆星?也不可能。因為所有恆星都在向外輻射帶電高能粒子流,且帶有相同電荷,在恆星系邊緣相遇時,必然互相排斥。因此,所有粒子都逃不脫母體恆星的引力范圍。
大量接鍾而至的高能粒子,在恆星系邊緣聚集和碰撞,像滾雪球一樣越滾越大,在恆星引力作用下,向著恆星螺旋式下降回歸,沿途不斷俘獲其它小型天體物質,逐漸聚合成一個個大小不一的行星。最終,這些行星都將依次落回到母體恆星中,完成一輪長達幾十億年的物質循環過程。類似於地球上的水循環,地表(包括海洋)水上升到天空,冷凝成雨水、雪花或冰雹後,又回落到地表,行星很像是恆星天空中回落的「冰雹」。盡管高能粒子的密度很低,但對於體積巨大的恆星,經過數億年的輻射,才匯聚成一顆相對很小的行星,應該無可置疑。就像傾盆而瀉的暴雨,卻是來自無形揮發的地表水;若將數億年揮發的地表水匯集到一起,總量同樣十分驚人。
恆星向外輻射的高能粒子流,從恆星冕層出發時溫度高(百萬度)、勢能低(接近零),到達恆星邊緣時溫度低(接近絕對零度)、勢能高(最大值)。根據能量守恆定律,行星回歸過程正好相反,勢能由高變低、溫度由低升高(不可能恢復到百萬度高溫)。由於高能粒子流向外輻射時,物質分散,大部分熱能散發到太空,僅有少量熱能轉變為勢能(如果勢能的增加不是來源於熱能的減少,難道是能量的無中生有?);而行星回落時,物質集中,熱能不易散發,勢能轉變為行星的內部熱能(如果勢能的降低不是轉變為內部熱能,難道是能量的無行消失?)。由於引力與距離的平方成反比,行星越靠近恆星,下降同等距離勢能降幅越大,升溫也就越快。特別是接近恆星的內層行星,成為一個內核逐漸升溫、融核逐漸膨脹,外殼逐漸融薄,殼體不斷破裂的「活體」星球。我們人類居住的地球,就是這樣一個內部能量非常活躍的星球。
以上只是行星形成的探源,但太陽系的幾大行星為什麼會具有同向性、共面性和近圓性呢?
我們知道,太陽的高能粒子流是向四面八方輻射的,似乎到達太陽系邊緣時應該是球面分布。但事實並非如此,由於這些高能粒子從太陽日冕層出發時,就已經具備隨太陽自轉的旋轉動能。如果以太陽為坐標,其運行軌跡並不是太陽半徑的延伸,而是在旋轉離心力的作用下,所有高能粒子都會逐漸向太陽赤道平面靠攏,最終在太陽系邊緣的赤道平面形成一個巨大的環狀粒子霧。這時的高能粒子,雖然徑向速度為零,但與太陽自轉同向的旋轉狀態依然保持。可見,這些組成行星的初始物質,既具有與太陽旋轉方向的同向性,又具有與太陽赤道平面的共面性,當然太陽系的幾大行星也具有同向性和共面性了。正因為匯聚到太陽系邊緣的粒子霧,是相對集中的圓環狀,而不是非常分散的球面狀,故為行星的孕育提供了十分有利的條件。
行星從太陽系邊緣螺旋式降落回歸的過程,初始呈拋物線軌道,接著是偏心率很大的橢圓軌道,後來演變成偏心率逐漸收小的橢圓道,進入冥王星軌道內,就變成了偏心率非常小的近圓軌道。至於水星軌道偏心率,為何大於另外幾大行星?由於水星軌道靠太陽太近,太陽內部氣態物質的循環對流、黑子大暴發、日冕大噴發等,不僅會引發太陽的瞬間顫動或質心微移,而且噴發物質也會對靠近行星產生較大沖擊,這對水星軌道偏心率造成的影響,必然遠遠大於其它行星。
隨著行星向太陽的逐步靠近,其旋轉速度加快,公轉周期縮短,下降速度變慢。事實也是如此,太陽系中水星離太陽最近、旋轉速度最快、公轉周期最短、星齡最長;海王星離太陽最遠、旋轉速度最慢、公轉周期最長、星齡最短;另外六大行星,都是依此規律類推。這也從多角度證明,行星應該是誕生在太陽系的邊緣。
那麼太陽系的邊緣究竟有多遠?盡管太陽系總質量的99.85%集中在太陽自身,但太陽系的范圍卻非常大。我們知道離太陽最近的恆星是相距4.2光年的南門二丙星,據此估算,到太陽系邊緣的距離大約是2光年左右。如果按太陽高能粒子流每秒1000公里速度計算,則需要600年才能到達。看來,上述巨大環狀粒子霧的半徑,也應該是2光年左右。目前已知冥王星到太陽的距離,光速需要5.5小時。直觀比較,到太陽系邊緣比到冥王星距離遠3185倍。可見,目前已知的太陽系幾大行星,都是離太陽非常近的行星。那些遠遠超過冥王星距離的大行星,還有待人類去探索。
目前幾大行星運行軌道平面,與太陽的自轉赤道平面有不到6度的夾角,則表明大約在80億年(近似水星年齡)前到10億年(近似海王星年齡)前之間,太陽的自轉赤道平面曾經有過多次微小變動。盡管其改變的角度很小,但對於相距2光年之遙的巨大環狀粒子霧來說,不同周期的位置之差,即使用「差之毫釐,失之千里」也難以形容了。可以說,每個大行星軌道平面,都曾經是太陽的自轉赤道平面;也可以說,太陽的自轉赤道平面每次改變,都在太空中留下了印痕。
太陽系幾大行星的體積和質量,為何相差如此巨大?只能表明在不同周期,太陽的亮度和輻射強度存在巨大差異。根據太陽系現有幾大行星的質量和體積大小,明顯看出,當組成木星的物質向外輻射前,太陽的亮度和輻射強度變化不大;到組成木星的物質向外輻射時(約22億年前),太陽的亮度和輻射強度突然暴發,變得非常強烈(約增強320倍),以後逐漸緩慢減弱。以此推測,太陽系的第九大行星不可能是冥王星,應該是體積和質量僅次於海王星的較大行星。該行星具有比冥王星偏心率更大的橢圓軌道,公轉周期大約350年左右。由於其運行的橢圓軌道更加扁而長,其近日點距離不低於冥王星,而遠日點距離可能是冥王星的數倍。冥王星只是一個遲早將被其俘獲的衛星而已,故將冥王星踢出九大行星之列,是非常正確的。
綜上所述,盡管行星在宇宙中大量存在具有必然性,但並不是所有行星都能夠承載生命繁衍,這與行星的大小,以及運行軌道離恆星的距離遠近相關。行星太大,重力也大,不適合生命繁衍;行星太小,留不住大氣,同樣無法繁衍生命。運行軌道離恆星太遠,表面溫度低,缺乏液態水,生命無法繁衍;運行軌道離恆星太近,表面溫度高,液態水全部蒸發,生命依然不能繁衍。只有大小適中的行星,當其運行軌道離恆星距離合適的條件下,才有可能繁衍出生命。
雖然能夠繁衍出生命的行星,條件十分苛刻,數量極少;而能夠繁衍出高級智慧生命的行星,又是數量極少中的特例。為什麼這樣說?因為智慧生命的演化需要相當長的周期和很多偶然因素的配合。通常情況下,適合行星生命繁衍的軌道周期並不太長,即使能夠繁衍出低級生命,也未必來得及繁衍出高級生命。由於恆星溫度並非始終如一的保持不變,只有當恆星溫度由高向低變化時,才能為行星提供更長的生命演化軌道周期。反之,當恆星溫度由低向高變化時,為行星生命繁衍提供的軌道周期就非常短,甚至連低級生命也來不及演化。
真正幸運是,承載人類的地球成為數量極少中的特例。感謝太陽能量的緩慢衰減,為地球生命的演化提供了很長的軌道周期!也感謝有了月球這樣的伴星,對地球生命的演化起到了一定的促進作用!所以,我們要珍惜生命繁衍環境,關愛地球,保護好地球這個人類的共同家園!
(註:該文是對現有科技知識的綜合歸納,全為推理,無法實際驗證;引用數據全部來自網路搜索和個人推算,歡迎討論或批判。)
寫於2014年3月5日
❸ 八大行星繞日公轉具有同向性、共面性、近圓性,這對地球上生命的存在的意義
安全的宇宙環境
近圓性——地球同太陽的距離恆定,使地球的溫度恆定。
共面性——使行星的軌道比較穩定。
同向性——行星的公轉方向同太陽的自轉方向相同,否則由於某些力學作用,這顆行星最終會落到太陽上去。
❹ 地理方面的問題
在地球上遙望夜空,宇宙是恆星的世界。
恆星在宇宙中的分布是不均勻的。從誕生的那天起,它們就聚集成群,交映成輝,組成雙星、星團、星系……
恆星是在熊熊燃燒著的星球。一般來說,恆星的體積和質量都比較大。只是由於距離地球太遙遠的緣故,星光才顯得那麼微弱。
古代的天文學家認為恆星在星空的位置是固定的,所以給它起名「恆星」,意思是「永恆不變的星」。可是我們今天知道它們在不停地高速運動著,比如太陽就帶著整個太陽系在繞銀河系的中心運動。但別的恆星離我們實在太遠了,以至我們難以覺察到它們位置的變動。
恆星發光的能力有強有弱。天文學上用「光度」來表示它。所謂「光度」,就是指從恆星表面以光的形式輻射出的功率。恆星表面的溫度也有高有低。一般說來,恆星表面的溫度越低,它的光越偏紅;溫度越高,光則越偏藍。而表面溫度越高,表面積越大,光度就越大。從恆星的顏色和光度,科學家能提取出許多有用信息來。
歷史上,天文學家赫茨普龍和哲學家羅素首先提出恆星分類與顏色和光度間的關系,建立了被稱為「赫-羅圖的」恆星演化關系,揭示了恆星演化的秘密。「赫-羅圖」中,從左上方的高溫和強光度區到右下的低溫和弱光區是一個狹窄的恆星密集區,我們的太陽也在其中;這一序列被稱為主星序,90%以上的恆星都集中於主星序內。在主星序區之上是巨星和超巨星區;左下為白矮星區。
恆星誕生於太空中的星際塵埃(科學家形象地稱之為「星雲」或者「星際雲」)。
恆星的「青年時代」是一生中最長的黃金階段——主星序階段,這一階段占據了它整個壽命的90%。在這段時間,恆星以幾乎不變的恆定光度發光發熱,照亮周圍的宇宙空間。
在此以後,恆星將變得動盪不安,變成一顆紅巨星;然後,紅巨星將在爆發中完成它的全部使命,把自己的大部分物質拋射回太空中,留下的殘骸,也許是白矮星,也許是中子星,甚至 黑洞……
就這樣,恆星來之於星雲,又歸之於星雲,走完它輝煌的一生。
絢麗的繁星,將永遠是夜空中最美麗的一道景緻。
行 星
行星是自身不發光的,環繞著恆星的天體。一般來說行星需要具有一定的質量,行星的質量要足夠的大,以至於它的形狀大約是圓球狀,質量不夠的被成為小行星。行星的名字來自於它們的位置在天空中不固定,就好像它們在行走一般。太陽系內的肉眼可見的5顆行星水星,金星,火星,木星,土 人類經過千百年的探索,到16世紀哥白尼建立日心說後才普遍認識到:地球是繞太陽公轉的行星之一,而包括地球在內的九大行星則構成了一個圍繞太陽旋轉的行星系—— 太陽系的主要成員。行星本身一般不發光,以表面反射太陽光而發亮。在主要由恆星組成的天空背景上,行星有明顯的相對移動。離太陽最近的行星是水星,以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。從行星起源於不同形態的物質出發,可以把九大行星分為三類:類地行星(包括水、金、地、火)、巨行星(木、土)及遠日行星(天王、海王、冥王)。行星環繞太陽的運動稱為公轉,行星公轉的軌道具有共面性、同向性和近圓性三大特點。所謂共面性,是指九大行星的公轉軌道面幾乎在同一平面上;同向性,是指它們朝同一方向繞太陽公轉;而近圓性是指它們的軌道和圓相當接近。
在一些行星的周圍,存在圍繞行星運轉的物質環,由大量小塊物體(如岩石,冰塊等)構成,因反射太陽光而發亮,稱為行星環。20世紀70年代之前,人們一直以為唯獨土星有光環,以後相繼發現天王星和木星也有光環,這為研究太陽系起源和演化提供了新的信息。
衛星是圍繞行星運行的天體,月亮就是地球的衛星。衛星反射太陽光,但除了月球以外,其它衛星的反射光都非常微弱。衛星在大小和質量方面相差懸殊,它們的運動特性也很不一致。太陽系中,除了水星和金星以外,其它的行星各自都有數目不等的衛星。
在火星與木星之間分布著數十萬顆大小不等、形狀各異的小行星,沿著橢圓軌道繞太陽運行,這個區域稱之為小行星帶。此外,太陽系中還有數量眾多的彗星,至於飄浮在行星際空間的流星體就更是無法計數了。
盡管太陽系內天體品種很多,但它們都無法和太陽相比。太陽是太陽系光和能量的源泉。也是太陽系中最龐大的天體,其半徑差不多是地球半徑的109倍,或者說是地月距離的1.8倍。太陽的質量比地球大33萬倍,佔到太陽系總質量的99.8%,是整個太陽系的質量中心,它以自己強大的引力將太陽系裡的所有天體牢牢控制在其周圍,使它們不離不散,井然有序地繞自己旋轉。同時,太陽又作為一顆普通的恆星,帶領它的成員,萬古不息地繞銀河系的中心運動。
❺ 八大行星的公轉為什麼會具有同向性
太陽系中的已知八大行星並非在完全相同的一個平面上繞著太陽旋轉,例如,水星的公轉軌道與太陽赤道的夾角約為3.4度,而天王星的約為6.5度。但行星的公轉軌道之間的夾角很小,可以認為它們大致運行在相同的平面上。至於原因,這與太陽系的形成方式有關。太陽系的前身是彌漫在太空中的一團無規則星雲,其中的絕大部分物質都是來自於早期宇宙。
太陽系中八大行星在同一平面上運轉是個事實,這個也說明了其誕生之處都來自同一個原行星盤,而不是通過捕獲的方式加入太陽系的。太陽系的行星運行遵循同向性(從地球北極看逆時針旋轉)、共面性(近黃道面)和近圓形。
其中共面性的含義是,各行星公轉平面、赤道面和黃道面雖然不完全重合,但夾角很小(金星和天王星的自轉例外)。共面性是太陽系角動量的典型體現,角動量的存在可以理解為系統存在一個初始的轉軸,而整個系統的旋轉趨勢都是繞軸的。那麼太陽系是否存在第九大行星呢,這個問題估計還要數年後才能回答,甚至還要更長的時間,如果第九大行星存在,那麼它一定會被人類發現,目前的理論推測這顆潛在的第九大行星可能是一個被捕獲的系外行星。
❻ 什麼叫做同向性
空間是三維的,共面性就是太陽系中八大行星的軌道都在同一平面內.近圓性就是軌道近似正圓形