為什麼宇宙中的每個星球都會轉,不轉會死嗎?

2020-08-14 超弦

據目前所知,我們所見過的宇宙每一個星球、星雲幾乎都在無休止地旋轉當中,這種狀態仿佛宇宙的規律一般,誰也無法打破,那麼為什麼宇宙中的每個星球都會轉,不轉會死嗎?

行星不轉當然不會死,其實當你了解了行星的形成之後,或許你就會覺得豁然開朗了。恆星和行星形成於由星際氣體和塵埃組成的巨大雲層的崩塌。這些雲中的物質在不斷地運動,而星雲本身也在運動,在星系的總引力下運行。由於這種運動,雲很可能會有一些輕微的旋轉,這個旋轉可以被描述為角動量。關於角動量,大家可以去通過頭條搜索「角動量」更加詳細的信息,這裡不做詳細介紹。這個角動量是一個很神奇的東西,而角動量守恆解釋了為什麼一個滑冰運動員在拉臂時旋轉得更快。當她的手臂靠近旋轉軸時,她的速度增加,角動量保持不變。同樣,當她在旋轉結束時伸展手臂時,她的旋轉速度也會減慢。

同理,當一個星際雲崩塌時,它會碎裂成更小的碎片,每一個都獨立地坍縮,每一個都攜帶著一部分原始的角動量。旋轉的雲層扁平成原恆星圓盤,從中形成單個恆星及其行星。由於星雲中大部分角動量被轉移到殘餘吸積盤中,而行星是由這個圓盤中的物質通過小顆粒的吸積而形成的。

在我們的太陽系中,巨大的氣體行星(木星、土星、天王星和海王星)在其軸上的旋轉速度比內部行星快,並且擁有系統的大部分角動量。太陽其實也在旋轉,只是太陽自轉相當緩慢,每月只有一次,而所有的行星都以相同的方向和幾乎相同的平面圍繞太陽旋轉。此外,除了金星和天王星外,它們都以相同的大方向旋轉。這些差異被認為是源於行星形成後期的碰撞。

那麼行星能停止旋轉嗎?

角動量守恆定律不允許行星停止旋轉,旋轉物體停止旋轉的唯一方法是施加足夠的扭矩來停止旋轉。

行星的自轉速率可以通過與其他物體的引力相互作用而改變,這些物體傳遞角動量。這方面最好的例子是潮汐鎖定,即月球的自轉速度降低,直到從母行星上只能看到月球的一面。

我們的月球過去的軌道離地球更近,它的自轉速度必須更快。地球引力的影響通過將角動量轉移到月球軌道上而減緩了自轉的速度。現在月球被潮汐鎖住,它的自轉速率與它的軌道周期相同。

為什麼太陽系中大部分行星會朝同一個方向旋轉呢?

這個其實和太陽系的形成有關當我們的太陽系只不過是一團氣體和塵埃的時候,一顆超新星的衝擊波反彈就可以導致它崩潰。當它倒塌時,它自身的引力把它拉進了一個扁平的旋轉圓盤中。由於太陽系中的一切都是由同一個圓盤形成的,它的動量使幾乎所有的東西都朝同一個方向旋轉。值得注意的例外包括天王星和金星,它們的自轉可能源於隨後與小行星的碰撞。

由於慣性,我們的行星一直在旋轉。在太空的真空中,旋轉的物體保持它們的動量和方向——它們的旋轉,因為沒有外力阻止它們。因此,這個世界——以及太陽系中其他行星——一直在旋轉。

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