太阳系中的大多数天体,包括太阳自身,呈现出逆时针方向的自转与公转,这主要源于原始星云假说。在太阳系形成初期,一个巨大的旋转气体尘埃云坍缩并开始旋转,形成了太阳以及围绕其旋转的行星。由于角动量守恒定律的影响,这个初始的旋转方向被继承并传递给了形成的天体,从而导致了它们大都以逆时针方向自转和公转的现象。
在我们的天空中有两个比较突出,而且特别重要的天体,那就是太阳和月亮。每一年、每一天,它们都会从东方升起,在西方落下。这是为什么呢?
因为地球在绕着南北轴自西向东旋转!这就是为什么在白天或者夜晚,我们看到所有天体都在东方升起,在西方落下。
如果我们在地球北极的上空,俯瞰整个地球,我们会发现地球不仅在逆时针自转,还会逆时针绕着太阳公转!这个特例呢?还是太阳系其他天体的普遍情况?
太阳系中的天体为何都在逆时针运动?
我们先来看看月球!其实月球也在绕地球逆时针方向运行。自转方向也是逆时针,并且自转周期和公转周期相同,所以月球总是一面朝向我们/太阳系中的其他行星呢?
在我们的太阳系中,所有的岩石行星都绕着太阳逆时针旋转,而且所有的气态巨行星都绕着太阳逆时针旋转,甚至99%的小行星、柯伊伯带天体和彗星都绕着太阳逆时针旋转!这是为什么呢?
这就要从早期的宇宙说起了,在宇宙诞生后38万年的时候,宇宙空间膨胀冷却到中性原子可以稳定的形成,在这之前的宇宙是充满氢核和氦核以及电子的等离子态。待中性原子形成的时候,这些原始的氢气云团并不是说直接就可以塌缩形成恒星或者星系,还需要等待很长时间的冷却,因为宇宙温度太高的话辐射压力会阻止气体云坍缩。
正是这个过程,气体云之间会在引力的作用下产生一种潮汐力矩,给整个巨大的云团提供初始的旋转角动量!由于气体云质量分布的较为松散,所以整体来看,气体云的旋转速度非常缓慢。
而且整个气体云的形状类似于下图的三轴椭球体,并不是完美的球形,在宇宙中并不存在完美这么一说,要是一切都那么完美,均匀也不会有我们了。
我们知道所有的恒星系都是在气体云坍缩时形成的。因为因为三轴椭球体在一个方向会更短,所以气体云会首先在更短的距离上坍缩,因此我们就得到了一个行星圆盘。(或者,在天体物理学中有一个术语叫“煎饼”。这个词语很形象,你只要跟天体物理学家说“煎饼”这个词,他们就会联想到气体云塌缩的情形。)
这里就会涉及一个简单的物理定理,那就是角动量守恒定律,气体云塌缩以后,由于质量分布的更加集中,整个行星盘就会形成一个整体的、旋转更快的速度。
所以,不仅是所有的行星都应该朝着同一个方向旋转,而且如果这个说法是正确的,我们的太阳也应该逆时针自转
我们通过跟踪太阳黑子发现,太阳确实在逆时针自转!
太阳系中有两个怪胎
现在我们再来看看太阳系中的单个行星,看看它们的自转和公转情况。是否都是在逆时针旋转!
我们发现水星、地球、火星、木星、土星和海王星都在大致相同的轨道平面上逆时针旋转,自转轴的倾斜度各不相同,但是有两颗怪胎行星在众行星中脱颖而出。
金星的自转是反向的,而天王星则倾倒在公转轴上自转,这两个怪胎的自转情况是我们太阳系中 无法解释的谜团。
太阳系中有些卫星(比如海王星的海卫一)在轨道上逆行,这是因为海王星引力捕获的原因,这不足为奇!但是金星和天王星是在行星盘中自己的轨道处形成的,不能用引力捕获来解释旋转的反常现象。
但也有一些说法,比如在年轻的太阳系中发生的大碰撞,可是目前还没有令人信服的证据来支持这一种理论。
所以太阳系里几乎所有的天体都在逆时针旋转!但金星、天王星的情况,我们目前还不清楚是怎么回事。但可以肯定地是它们地旋转方向是异常地,肯定发生过什么。
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