❶ 大行星运动特征同向性、共面性、近圆性
空间是三维的,共面性就是太阳系中八大行星的轨道都在同一平面内。近圆性就是轨道近似正圆形
❷ 太阳系八大行星同向性、共面性和近圆性的形成原因是什么
太阳系行星运动同向性、共面性和近圆性剖析
作者:王树然
太阳系几大行星的起源,是人类一直力图破解的谜团,尽管有星云说、撞击说等多种假设,但都存在一定瑕疵。特别是太阳系几大行星的同向性、共面性和近圆性,至今科学界还没有令人信服的合理解释。
所谓同向性,就是太阳系的几大行星公转方向与太阳自转方向相同。所谓共面性,就是几大行星公转轨道平面,非常接近同一平面,并且这个平面与太阳自转赤道平面夹角不到6度。所谓近圆性,就是除水星和冥王星外,其它所有行星公转轨道都很接近圆形。
对此,本人以一名中国人的全新视角,进行大胆探究,剖析不对之处,敬请专家学者斧正。
我认为:行星大量存在是宇宙中的普遍规律,并不是太阳或少数恒星特有的现象。人类目前发现的行星数量远远少于恒星,是由于行星相对较小,又不发光,很难被现有科学仪器探知而已。目前,人类连太阳系内的较大行星,只是探知了冥王星轨道以内,对冥王星轨道以外是否存在较大行星?并不清楚。其实,任何一个恒星周围都存在许多行星,现有科技能够发现的系外行星,仅仅是沧海一粟。
为什么说行星大量存在是宇宙中的普遍规律?首先必须搞清行星是怎么形成的?否则,无法解释已知行星的存在,到底是偶然还是必然?更无法解释太阳系几大行星的同向性、共面性和近圆性问题。
我们知道,所有恒星都向外辐射带电高能粒子流(即离子流、也称“恒星风”、对太阳来说俗称“太阳风”),这些粒子以百万度高温,从恒星冕层出发,不断加速降温地向外辐射,平均速度超过每秒上千公里。最终,这些粒子都到哪儿去了?由于组成这些粒子的是离子态物质,根据物质不灭定律,这些粒子不会消失。那又会不会归附到另外的恒星?也不可能。因为所有恒星都在向外辐射带电高能粒子流,且带有相同电荷,在恒星系边缘相遇时,必然互相排斥。因此,所有粒子都逃不脱母体恒星的引力范围。
大量接锺而至的高能粒子,在恒星系边缘聚集和碰撞,像滚雪球一样越滚越大,在恒星引力作用下,向着恒星螺旋式下降回归,沿途不断俘获其它小型天体物质,逐渐聚合成一个个大小不一的行星。最终,这些行星都将依次落回到母体恒星中,完成一轮长达几十亿年的物质循环过程。类似于地球上的水循环,地表(包括海洋)水上升到天空,冷凝成雨水、雪花或冰雹后,又回落到地表,行星很像是恒星天空中回落的“冰雹”。尽管高能粒子的密度很低,但对于体积巨大的恒星,经过数亿年的辐射,才汇聚成一颗相对很小的行星,应该无可置疑。就像倾盆而泻的暴雨,却是来自无形挥发的地表水;若将数亿年挥发的地表水汇集到一起,总量同样十分惊人。
恒星向外辐射的高能粒子流,从恒星冕层出发时温度高(百万度)、势能低(接近零),到达恒星边缘时温度低(接近绝对零度)、势能高(最大值)。根据能量守恒定律,行星回归过程正好相反,势能由高变低、温度由低升高(不可能恢复到百万度高温)。由于高能粒子流向外辐射时,物质分散,大部分热能散发到太空,仅有少量热能转变为势能(如果势能的增加不是来源于热能的减少,难道是能量的无中生有?);而行星回落时,物质集中,热能不易散发,势能转变为行星的内部热能(如果势能的降低不是转变为内部热能,难道是能量的无行消失?)。由于引力与距离的平方成反比,行星越靠近恒星,下降同等距离势能降幅越大,升温也就越快。特别是接近恒星的内层行星,成为一个内核逐渐升温、融核逐渐膨胀,外壳逐渐融薄,壳体不断破裂的“活体”星球。我们人类居住的地球,就是这样一个内部能量非常活跃的星球。
以上只是行星形成的探源,但太阳系的几大行星为什么会具有同向性、共面性和近圆性呢?
我们知道,太阳的高能粒子流是向四面八方辐射的,似乎到达太阳系边缘时应该是球面分布。但事实并非如此,由于这些高能粒子从太阳日冕层出发时,就已经具备随太阳自转的旋转动能。如果以太阳为坐标,其运行轨迹并不是太阳半径的延伸,而是在旋转离心力的作用下,所有高能粒子都会逐渐向太阳赤道平面靠拢,最终在太阳系边缘的赤道平面形成一个巨大的环状粒子雾。这时的高能粒子,虽然径向速度为零,但与太阳自转同向的旋转状态依然保持。可见,这些组成行星的初始物质,既具有与太阳旋转方向的同向性,又具有与太阳赤道平面的共面性,当然太阳系的几大行星也具有同向性和共面性了。正因为汇聚到太阳系边缘的粒子雾,是相对集中的圆环状,而不是非常分散的球面状,故为行星的孕育提供了十分有利的条件。
行星从太阳系边缘螺旋式降落回归的过程,初始呈抛物线轨道,接着是偏心率很大的椭圆轨道,后来演变成偏心率逐渐收小的椭圆道,进入冥王星轨道内,就变成了偏心率非常小的近圆轨道。至于水星轨道偏心率,为何大于另外几大行星?由于水星轨道靠太阳太近,太阳内部气态物质的循环对流、黑子大暴发、日冕大喷发等,不仅会引发太阳的瞬间颤动或质心微移,而且喷发物质也会对靠近行星产生较大冲击,这对水星轨道偏心率造成的影响,必然远远大于其它行星。
随着行星向太阳的逐步靠近,其旋转速度加快,公转周期缩短,下降速度变慢。事实也是如此,太阳系中水星离太阳最近、旋转速度最快、公转周期最短、星龄最长;海王星离太阳最远、旋转速度最慢、公转周期最长、星龄最短;另外六大行星,都是依此规律类推。这也从多角度证明,行星应该是诞生在太阳系的边缘。
那么太阳系的边缘究竟有多远?尽管太阳系总质量的99.85%集中在太阳自身,但太阳系的范围却非常大。我们知道离太阳最近的恒星是相距4.2光年的南门二丙星,据此估算,到太阳系边缘的距离大约是2光年左右。如果按太阳高能粒子流每秒1000公里速度计算,则需要600年才能到达。看来,上述巨大环状粒子雾的半径,也应该是2光年左右。目前已知冥王星到太阳的距离,光速需要5.5小时。直观比较,到太阳系边缘比到冥王星距离远3185倍。可见,目前已知的太阳系几大行星,都是离太阳非常近的行星。那些远远超过冥王星距离的大行星,还有待人类去探索。
目前几大行星运行轨道平面,与太阳的自转赤道平面有不到6度的夹角,则表明大约在80亿年(近似水星年龄)前到10亿年(近似海王星年龄)前之间,太阳的自转赤道平面曾经有过多次微小变动。尽管其改变的角度很小,但对于相距2光年之遥的巨大环状粒子雾来说,不同周期的位置之差,即使用“差之毫厘,失之千里”也难以形容了。可以说,每个大行星轨道平面,都曾经是太阳的自转赤道平面;也可以说,太阳的自转赤道平面每次改变,都在太空中留下了印痕。
太阳系几大行星的体积和质量,为何相差如此巨大?只能表明在不同周期,太阳的亮度和辐射强度存在巨大差异。根据太阳系现有几大行星的质量和体积大小,明显看出,当组成木星的物质向外辐射前,太阳的亮度和辐射强度变化不大;到组成木星的物质向外辐射时(约22亿年前),太阳的亮度和辐射强度突然暴发,变得非常强烈(约增强320倍),以后逐渐缓慢减弱。以此推测,太阳系的第九大行星不可能是冥王星,应该是体积和质量仅次于海王星的较大行星。该行星具有比冥王星偏心率更大的椭圆轨道,公转周期大约350年左右。由于其运行的椭圆轨道更加扁而长,其近日点距离不低于冥王星,而远日点距离可能是冥王星的数倍。冥王星只是一个迟早将被其俘获的卫星而已,故将冥王星踢出九大行星之列,是非常正确的。
综上所述,尽管行星在宇宙中大量存在具有必然性,但并不是所有行星都能够承载生命繁衍,这与行星的大小,以及运行轨道离恒星的距离远近相关。行星太大,重力也大,不适合生命繁衍;行星太小,留不住大气,同样无法繁衍生命。运行轨道离恒星太远,表面温度低,缺乏液态水,生命无法繁衍;运行轨道离恒星太近,表面温度高,液态水全部蒸发,生命依然不能繁衍。只有大小适中的行星,当其运行轨道离恒星距离合适的条件下,才有可能繁衍出生命。
虽然能够繁衍出生命的行星,条件十分苛刻,数量极少;而能够繁衍出高级智慧生命的行星,又是数量极少中的特例。为什么这样说?因为智慧生命的演化需要相当长的周期和很多偶然因素的配合。通常情况下,适合行星生命繁衍的轨道周期并不太长,即使能够繁衍出低级生命,也未必来得及繁衍出高级生命。由于恒星温度并非始终如一的保持不变,只有当恒星温度由高向低变化时,才能为行星提供更长的生命演化轨道周期。反之,当恒星温度由低向高变化时,为行星生命繁衍提供的轨道周期就非常短,甚至连低级生命也来不及演化。
真正幸运是,承载人类的地球成为数量极少中的特例。感谢太阳能量的缓慢衰减,为地球生命的演化提供了很长的轨道周期!也感谢有了月球这样的伴星,对地球生命的演化起到了一定的促进作用!所以,我们要珍惜生命繁衍环境,关爱地球,保护好地球这个人类的共同家园!
(注:该文是对现有科技知识的综合归纳,全为推理,无法实际验证;引用数据全部来自网络搜索和个人推算,欢迎讨论或批判。)
写于2014年3月5日
❸ 八大行星绕日公转具有同向性、共面性、近圆性,这对地球上生命的存在的意义
安全的宇宙环境
近圆性——地球同太阳的距离恒定,使地球的温度恒定。
共面性——使行星的轨道比较稳定。
同向性——行星的公转方向同太阳的自转方向相同,否则由于某些力学作用,这颗行星最终会落到太阳上去。
❹ 地理方面的问题
在地球上遥望夜空,宇宙是恒星的世界。
恒星在宇宙中的分布是不均匀的。从诞生的那天起,它们就聚集成群,交映成辉,组成双星、星团、星系……
恒星是在熊熊燃烧着的星球。一般来说,恒星的体积和质量都比较大。只是由于距离地球太遥远的缘故,星光才显得那么微弱。
古代的天文学家认为恒星在星空的位置是固定的,所以给它起名“恒星”,意思是“永恒不变的星”。可是我们今天知道它们在不停地高速运动着,比如太阳就带着整个太阳系在绕银河系的中心运动。但别的恒星离我们实在太远了,以至我们难以觉察到它们位置的变动。
恒星发光的能力有强有弱。天文学上用“光度”来表示它。所谓“光度”,就是指从恒星表面以光的形式辐射出的功率。恒星表面的温度也有高有低。一般说来,恒星表面的温度越低,它的光越偏红;温度越高,光则越偏蓝。而表面温度越高,表面积越大,光度就越大。从恒星的颜色和光度,科学家能提取出许多有用信息来。
历史上,天文学家赫茨普龙和哲学家罗素首先提出恒星分类与颜色和光度间的关系,建立了被称为“赫-罗图的”恒星演化关系,揭示了恒星演化的秘密。“赫-罗图”中,从左上方的高温和强光度区到右下的低温和弱光区是一个狭窄的恒星密集区,我们的太阳也在其中;这一序列被称为主星序,90%以上的恒星都集中于主星序内。在主星序区之上是巨星和超巨星区;左下为白矮星区。
恒星诞生于太空中的星际尘埃(科学家形象地称之为“星云”或者“星际云”)。
恒星的“青年时代”是一生中最长的黄金阶段——主星序阶段,这一阶段占据了它整个寿命的90%。在这段时间,恒星以几乎不变的恒定光度发光发热,照亮周围的宇宙空间。
在此以后,恒星将变得动荡不安,变成一颗红巨星;然后,红巨星将在爆发中完成它的全部使命,把自己的大部分物质抛射回太空中,留下的残骸,也许是白矮星,也许是中子星,甚至 黑洞……
就这样,恒星来之于星云,又归之于星云,走完它辉煌的一生。
绚丽的繁星,将永远是夜空中最美丽的一道景致。
行 星
行星是自身不发光的,环绕着恒星的天体。一般来说行星需要具有一定的质量,行星的质量要足够的大,以至于它的形状大约是圆球状,质量不够的被成为小行星。行星的名字来自于它们的位置在天空中不固定,就好像它们在行走一般。太阳系内的肉眼可见的5颗行星水星,金星,火星,木星,土 人类经过千百年的探索,到16世纪哥白尼建立日心说后才普遍认识到:地球是绕太阳公转的行星之一,而包括地球在内的九大行星则构成了一个围绕太阳旋转的行星系—— 太阳系的主要成员。行星本身一般不发光,以表面反射太阳光而发亮。在主要由恒星组成的天空背景上,行星有明显的相对移动。离太阳最近的行星是水星,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。从行星起源于不同形态的物质出发,可以把九大行星分为三类:类地行星(包括水、金、地、火)、巨行星(木、土)及远日行星(天王、海王、冥王)。行星环绕太阳的运动称为公转,行星公转的轨道具有共面性、同向性和近圆性三大特点。所谓共面性,是指九大行星的公转轨道面几乎在同一平面上;同向性,是指它们朝同一方向绕太阳公转;而近圆性是指它们的轨道和圆相当接近。
在一些行星的周围,存在围绕行星运转的物质环,由大量小块物体(如岩石,冰块等)构成,因反射太阳光而发亮,称为行星环。20世纪70年代之前,人们一直以为唯独土星有光环,以后相继发现天王星和木星也有光环,这为研究太阳系起源和演化提供了新的信息。
卫星是围绕行星运行的天体,月亮就是地球的卫星。卫星反射太阳光,但除了月球以外,其它卫星的反射光都非常微弱。卫星在大小和质量方面相差悬殊,它们的运动特性也很不一致。太阳系中,除了水星和金星以外,其它的行星各自都有数目不等的卫星。
在火星与木星之间分布着数十万颗大小不等、形状各异的小行星,沿着椭圆轨道绕太阳运行,这个区域称之为小行星带。此外,太阳系中还有数量众多的彗星,至于飘浮在行星际空间的流星体就更是无法计数了。
尽管太阳系内天体品种很多,但它们都无法和太阳相比。太阳是太阳系光和能量的源泉。也是太阳系中最庞大的天体,其半径差不多是地球半径的109倍,或者说是地月距离的1.8倍。太阳的质量比地球大33万倍,占到太阳系总质量的99.8%,是整个太阳系的质量中心,它以自己强大的引力将太阳系里的所有天体牢牢控制在其周围,使它们不离不散,井然有序地绕自己旋转。同时,太阳又作为一颗普通的恒星,带领它的成员,万古不息地绕银河系的中心运动。
❺ 八大行星的公转为什么会具有同向性
太阳系中的已知八大行星并非在完全相同的一个平面上绕着太阳旋转,例如,水星的公转轨道与太阳赤道的夹角约为3.4度,而天王星的约为6.5度。但行星的公转轨道之间的夹角很小,可以认为它们大致运行在相同的平面上。至于原因,这与太阳系的形成方式有关。太阳系的前身是弥漫在太空中的一团无规则星云,其中的绝大部分物质都是来自于早期宇宙。
太阳系中八大行星在同一平面上运转是个事实,这个也说明了其诞生之处都来自同一个原行星盘,而不是通过捕获的方式加入太阳系的。太阳系的行星运行遵循同向性(从地球北极看逆时针旋转)、共面性(近黄道面)和近圆形。
其中共面性的含义是,各行星公转平面、赤道面和黄道面虽然不完全重合,但夹角很小(金星和天王星的自转例外)。共面性是太阳系角动量的典型体现,角动量的存在可以理解为系统存在一个初始的转轴,而整个系统的旋转趋势都是绕轴的。那么太阳系是否存在第九大行星呢,这个问题估计还要数年后才能回答,甚至还要更长的时间,如果第九大行星存在,那么它一定会被人类发现,目前的理论推测这颗潜在的第九大行星可能是一个被捕获的系外行星。
❻ 什么叫做同向性
空间是三维的,共面性就是太阳系中八大行星的轨道都在同一平面内.近圆性就是轨道近似正圆形