为什么八大行星是围绕太阳转而不是直接飞向太阳?不是说好了太阳的引力非常大吗?
在太阳系的历史上,存在过很多行星,但是最后只剩下了八大行星,这是为什么?
太阳和八大行星
我们可能对引力有误解,认为它就是单纯的吸引力,实际上,宇宙中的每一个物质都是在运动的,运动的过程中还会产生动量。
行星的之所以会围绕太阳运转,而不是直直地被太阳吸引,撞向太阳,是一个平衡的关系。
八大行星为何不飞向太阳
万有引力
太阳的引力巨大,有一个原因是 太阳的质量实在是太大了 ,根据牛爵爷的万有引力的公示,想 要逃脱太阳的引力束缚 ,物体必须达到 16.7千米/秒 ,这样才能逃离太阳系。
没有哪个行星的速度达到了这个标准,因此, 它们只能围绕太阳运转 。
可是问题来了,人类跳一下跳不出地球是因为地球的引力,为什么地球不会被太阳直接吸过去?
这个还要 从太阳系诞生之初说起 ,最初的太阳系秩序混乱,毫无章法,因为太阳还没有完全成型, 这一时期的引力比较弱 。
力学之父牛顿
行星诞生之初具有动量,它们在 太阳系内杂乱无章的运动 ,相互之间因为引力的缘故, 还发生了严重的碰撞 ,月球就是在这个时候被撞出来的。
随着太阳逐渐成熟, 它开始书写新的秩序 ,那就是所有的行星要受到它的掌控。
这个掌控是一个平衡,因为 这些天体们都具有原始的初速度 ,在受到太阳的引力后,就会出现 3种情况 。
第一种情况, 在引力的作用下飞向太阳 ,这种天体的速度太慢,初速度产生的惯性无法与太阳引力相平衡,于是它被吸引直接撞向了太阳。
混沌的星云
第二种情况, 远离太阳 ,这种天体的运动速度很快,大于了16.7千米/秒,它的运动离心惯性大于了太阳的引力。
第三种情况就是 围绕太阳运动 ,它们的运动惯性与太阳的引力之间逐步达成平衡,既不会被吸引,也不是飞走。
这一类天体就是 我们今天的八大行星、小行星、矮行星以及彗星 。
围绕太阳旋转
经过太阳的整理,太阳系的新秩序诞生,大 部分的星体需要围绕它运转 ,卫星之类的天体围绕行星运转。
这一过程 持续了大约几亿年的时间 ,八大行星们逐渐失去了最初的桀骜不驯,开始有序地排列好。
一言以蔽之,就是 行星们有一个逃离太阳的趋势 ,但是这个离心力并没有压制住太阳的引力, 反而和引力产生了平衡 。
这也是为什么距离太阳越远的天体,它的 周期越长,公转的速度越慢 ,最快的水星公转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来了,那么就离它飞出太阳系不远了。
这个道理不光是太阳适用, 地球与月球的关系也适用 ,月球本身也有一个逃离地球的趋势,目前来 二者之间还保持着平衡 。
但是, 月球正在以3.8厘米的速度远离地球 ,这说明二者之间的平衡在被逐渐打破。
那么,八大行星也会远离太阳吗?
太阳、地球和月球
秩序缔造者
实际上,八大行星也在逐渐远离太阳,因为太阳在「减肥」。
太阳的速度那简直是吓人, 一秒钟就能减重420万吨 ,一天下来减去的质量,相当于人类头上的一根头发丝。
人在减肥的时候,会因为自己掉了一根头发丝而庆幸自己瘦了吗?并不会,所以 这点质量对于太阳那简直就是毛毛雨 。
但是,要说这点质量一点影响都没有也不太现实,因为这点质量会对太阳的引力造成细微的影响,那就是 引力减弱 。
太阳每天都在减重
只是这个减弱并不会影响太阳引力和八大行星离心惯性之间的平衡, 八大行星是在慢慢远离,不是噌的一下飞走 。
实际上, 太阳与八大行星的距离一直在扩大 ,有不少科学家认为,最初呆在宜居带的行星不是地球,而是火星。
火星被认为最先出现生命 ,因为在太阳系初期, 地球与太阳的距离比今天更近 ,加之地球的大气在那个时期还没有完全成型, 地球并不适合生命居住 。
火星被认为曾经存在生命
相反,火星就算是稀薄的大气,也能 在宜居带孕育出生命 ,他们猜测火星出现生命的时间比地球早上几亿年。
然而,随着太阳核聚变的进行, 火星距离太阳的距离越来越远 ,逐渐离开了宜居带, 反而是地球来到了宜居带内 。
于是,火星因为大气稀薄无法产生温室效应,导致 它的温度一路降低 ,加之地表的水在太阳辐射的作用下分解成气体。
火星稀薄的大气
最后它变成了一个 寒冷、干旱、荒凉的红色星球 ,而地球成为了太阳系独享宜居带的行星。
随着太阳的质量之间减小, 地球也会渐渐远离太阳 ,但是不用担心地球冷却,因为这个远离的过程一般都是 持续几亿年甚至更久 。
火星干旱的表面
离开太阳系
前面说到过,根据牛顿的万有引力公式,离开太阳的速度必须达到16.7千米/秒,目前来看, 太阳系没有一个自然天体达到了这个速度 ,因为达到这个速度的,早就不在太阳系了。
不过有两个人造机器超过了这个速度,并且正在向太阳系外航行,它们两个就是 旅行者号系列探测器的1号和2号 。
然而,这两位旅行者的发射速度没有达到这个数值,它们很巧妙地利用了木星的引力,为自己的加速,从而达到离开太阳系的速度要求。
旅行者飞跃土星
木星无论是质量还是体积都是八大行星之首,它像一个大哥一样罩着地球,它利用自己的引力,成功改变了多枚小行星和彗星的轨迹, 让地球逃过被撞击的厄运 。
木星的引力是继太阳之后第二大的天体 ,因此难免影响到别的行星,比如火星,按照原本的规律,火星的质量会比地球还要大,无奈木星在这里影响,导致 火星在初始星云盘里面没抢到什么物质 。
这就好比家里有八个孩子吃饭,原本火星能吃四碗饭的,因为被木星挡着,结果它只吃了一碗饭。
木星和它的卫星
同理,水星距离太阳如此之近,却依旧能好好地公转,这得得益于 它超快的速度,让自己的惯性与太阳引力保持平衡 。
或许 曾经水星不是距离太阳最近的行星 ,只不过比它的近的真的被太阳吞噬了。
太阳并没有利用它的引力摧毁行星们,而是 用一种平衡在安排格局 ,如果无法与之达成平衡, 要么被太阳吞噬,要么被太阳抛弃 。
所以八大行星是 凭借自己的本事进入轨道的 ,大家都是有两把刷子的星球。
八大行星
平衡打破
太阳的质量在减少,但是太阳的体积却在增加,等太阳 度过了自己最后的50亿年 ,就会开始膨胀,成为一颗「大胖子」。
这颗大胖子叫做红巨星, 它会比今天的太阳大100倍以上 ,一路膨胀吃掉前四颗行星,一直逼近木星的轨道。
这个时候,引力平衡其实并没有被打破,但是,红巨星的膨胀不讲道理,碰见谁就吃定谁。
红巨星和太阳的对比
因此,太阳系会在这个时候分崩瓦解,随着最后的坍塌到来, 曾经井井有条的太阳系,再次回到之前的杂乱 ,成为一团星云,等待下一颗恒星诞生。
至于太阳,它成为了一颗小白星——白矮星,周围依旧还有那么一两个天体围绕它,但是早已经, 没有了当初太阳系的繁盛 。
太阳的坟墓——白矮星