為什麽八大行星是圍繞太陽轉而不是直接飛向太陽?不是說好了太陽的重力非常大嗎?
在太陽系的歷史上,存在過很多行星,但是最後只剩下了八大行星,這是為什麽?
太陽和八大行星
我們可能對重力有誤解,認為它就是單純的吸重力,實際上,宇宙中的每一個物質都是在運動的,運動的過程中還會產生動量。
行星的之所以會圍繞太陽運轉,而不是直直地被太陽吸引,撞向太陽,是一個平衡的關系。
八大行星為何不飛向太陽
萬有重力
太陽的重力巨大,有一個原因是 太陽的質素實在是太大了 ,根據牛爵爺的萬有重力的公示,想 要逃脫太陽的重力束縛 ,物體必須達到 16.7千米/秒 ,這樣才能逃離太陽系。
沒有哪個行星的速度達到了這個標準,因此, 它們只能圍繞太陽運轉 。
可是問題來了,人類跳一下跳不出地球是因為地球的重力,為什麽地球不會被太陽直接吸過去?
這個還要 從太陽系誕生之初說起 ,最初的太陽系秩序混亂,毫無章法,因為太陽還沒有完全成型, 這一時期的重力比較弱 。
力學之父牛頓
行星誕生之初具有動量,它們在 太陽系內雜亂無章的運動 ,相互之間因為重力的緣故, 還發生了嚴重的碰撞 ,月球就是在這個時候被撞出來的。
隨著太陽逐漸成熟, 它開始書寫新的秩序 ,那就是所有的行星要受到它的掌控。
這個掌控是一個平衡,因為 這些天體們都具有原始的初速度 ,在受到太陽的重力後,就會出現 3種情況 。
第一種情況, 在重力的作用下飛向太陽 ,這種天體的速度太慢,初速度產生的慣性無法與太陽重力相平衡,於是它被吸引直接撞向了太陽。
混沌的星雲
第二種情況, 遠離太陽 ,這種天體的運動速度很快,大於了16.7千米/秒,它的運動離心慣性大於了太陽的重力。
第三種情況就是 圍繞太陽運動 ,它們的運動慣性與太陽的重力之間逐步達成平衡,既不會被吸引,也不是飛走。
這一類天體就是 我們今天的八大行星、小行星、矮行星以及彗星 。
圍繞太陽旋轉
經過太陽的整理,太陽系的新秩序誕生,大 部份的星體需要圍繞它運轉 ,衛星之類的天體圍繞行星運轉。
這一過程 持續了大約幾億年的時間 ,八大行星們逐漸失去了最初的桀驁不馴,開始有序地排列好。
一言以蔽之,就是 行星們有一個逃離太陽的趨勢 ,但是這個離心力並沒有壓制住太陽的重力, 反而和重力產生了平衡 。
這也是為什麽距離太陽越遠的天體,它的 周期越長,公轉的速度越慢 ,最快的水星公轉速度是最慢的海王星的8.8倍。
速度最慢的海王星
如果哪一天海王星快起來了,那麽就離它飛出太陽系不遠了。
這個道理不光是太陽適用, 地球與月球的關系也適用 ,月球本身也有一個逃離地球的趨勢,目前來 二者之間還保持著平衡 。
但是, 月球正在以3.8厘米的速度遠離地球 ,這說明二者之間的平衡在被逐漸打破。
那麽,八大行星也會遠離太陽嗎?
太陽、地球和月球
秩序締造者
實際上,八大行星也在逐漸遠離太陽,因為太陽在「減肥」。
太陽的速度那簡直是嚇人, 一秒鐘就能減重420萬噸 ,一天下來減去的質素,相當於人類頭上的一根頭發絲。
人在減肥的時候,會因為自己掉了一根頭發絲而慶幸自己瘦了嗎?並不會,所以 這點質素對於太陽那簡直就是毛毛雨 。
但是,要說這點質素一點影響都沒有也不太現實,因為這點質素會對太陽的重力造成細微的影響,那就是 重力減弱 。
太陽每天都在減重
只是這個減弱並不會影響太陽重力和八大行星離心慣性之間的平衡, 八大行星是在慢慢遠離,不是噌的一下飛走 。
實際上, 太陽與八大行星的距離一直在擴大 ,有不少科學家認為,最初呆在宜居帶的行星不是地球,而是火星。
火星被認為最先出現生命 ,因為在太陽系初期, 地球與太陽的距離比今天更近 ,加之地球的大氣在那個時期還沒有完全成型, 地球並不適合生命居住 。
火星被認為曾經存在生命
相反,火星就算是稀薄的大氣,也能 在宜居帶孕育出生命 ,他們猜測火星出現生命的時間比地球早上幾億年。
然而,隨著太陽核聚變的進行, 火星距離太陽的距離越來越遠 ,逐漸離開了宜居帶, 反而是地球來到了宜居帶內 。
於是,火星因為大氣稀薄無法產生溫室效應,導致 它的溫度一路降低 ,加之地表的水在太陽輻射的作用下分解成氣體。
火星稀薄的大氣
最後它變成了一個 寒冷、幹旱、荒涼的紅色星球 ,而地球成為了太陽系獨享宜居帶的行星。
隨著太陽的質素之間減小, 地球也會漸漸遠離太陽 ,但是不用擔心地球冷卻,因為這個遠離的過程一般都是 持續幾億年甚至更久 。
火星幹旱的表面
離開太陽系
前面說到過,根據牛頓的萬有重力公式,離開太陽的速度必須達到16.7千米/秒,目前來看, 太陽系沒有一個自然天體達到了這個速度 ,因為達到這個速度的,早就不在太陽系了。
不過有兩個人造機器超過了這個速度,並且正在向太陽系外航行,它們兩個就是 旅行者號系列探測器的1號和2號 。
然而,這兩位旅行者的發射速度沒有達到這個數值,它們很巧妙地利用了木星的重力,為自己的加速,從而達到離開太陽系的速度要求。
旅行者飛躍土星
木星無論是質素還是體積都是八大行星之首,它像一個大哥一樣罩著地球,它利用自己的重力,成功改變了多枚小行星和彗星的軌跡, 讓地球逃過被撞擊的厄運 。
木星的重力是繼太陽之後第二大的天體 ,因此難免影響到別的行星,比如火星,按照原本的規律,火星的質素會比地球還要大,無奈木星在這裏影響,導致 火星在初始星雲盤裏面沒搶到什麽物質 。
這就好比家裏有八個孩子吃飯,原本火星能吃四碗飯的,因為被木星擋著,結果它只吃了一碗飯。
木星和它的衛星
同理,水星距離太陽如此之近,卻依舊能好好地公轉,這得得益於 它超快的速度,讓自己的慣性與太陽重力保持平衡 。
或許 曾經水星不是距離太陽最近的行星 ,只不過比它的近的真的被太陽吞噬了。
太陽並沒有利用它的重力摧毀行星們,而是 用一種平衡在安排格局 ,如果無法與之達成平衡, 要麽被太陽吞噬,要麽被太陽拋棄 。
所以八大行星是 憑借自己的本事進入軌域的 ,大家都是有兩把刷子的星球。
八大行星
平衡打破
太陽的質素在減少,但是太陽的體積卻在增加,等太陽 度過了自己最後的50億年 ,就會開始膨脹,成為一顆「大胖子」。
這顆大胖子叫做紅巨星, 它會比今天的太陽大100倍以上 ,一路膨脹吃掉前四顆行星,一直逼近木星的軌域。
這個時候,重力平衡其實並沒有被打破,但是,紅巨星的膨脹不講道理,碰見誰就吃定誰。
紅巨星和太陽的對比
因此,太陽系會在這個時候分崩瓦解,隨著最後的坍塌到來, 曾經井井有條的太陽系,再次回到之前的雜亂 ,成為一團星雲,等待下一顆恒星誕生。
至於太陽,它成為了一顆小白星——白矮星,周圍依舊還有那麽一兩個天體圍繞它,但是早已經, 沒有了當初太陽系的繁盛 。
太陽的墳墓——白矮星