為什麼太陽系的行星基本都在相同平面上公轉?

2021-01-17 火星科普

太陽系中的已知八大行星並非在完全相同的一個平面上繞著太陽旋轉,例如,水星的公轉軌道與太陽赤道的夾角約為3.4度,而天王星的約為6.5度。但行星的公轉軌道之間的夾角很小,可以認為它們大致運行在相同的平面上。至於原因,這與太陽系的形成方式有關。

太陽系的前身是瀰漫在太空中的一團無規則星雲,其中的絕大部分物質都是來自於早期宇宙。在太陽星雲中,粒子在做無規則的熱運動,它們會互相碰撞。於是,整個星雲將會在一個方向上多出一些角動量,這個方向就成了星雲整體自轉的方向。

隨著引力坍縮,星雲中的物質逐漸掉落到中心。由於角動量守恆,星雲的自轉速度會越來越快。這就如同花樣滑冰運動員在原地旋轉時,把手臂收進來,旋轉速度就會加快。

在遠離星雲赤道面的地方,物質沒有足夠的速度來擺脫引力作用,所以它們會逐漸被引力中心吸引過去。而在星雲的赤道面附近,那裡的自轉速度比較快,所以物質可以抵抗引力作用,從而繞著引力中心旋轉。

最終,星雲中心形成了太陽,而繞著太陽旋轉的物質會在引力作用下結合成各大行星及其各種小天體。因此,從相同的原行星盤中形成的行星,它們的公轉軌道幾乎是共面的。

此外,由於角動量守恆,行星的自轉和公轉方向也應該是相同的。但由於早期太陽系中普遍存在的天體撞擊事件,使得金星和天王星的自轉方向被撞反。不過,這種撞擊不足以徹底扭轉行星的巨大公轉角動量,所以行星的公轉方向都是相同的,並且與太陽的自轉方向相一致。

相關焦點

  • 太陽系的盤面和銀河系的盤面是在相同平面上嗎?
    太陽系中的行星都是從同一個原行星盤中形成,所以幾大行星基本上都在相同的平面上繞著太陽公轉,所以可以認為太陽系呈現為盤狀(但太陽系外圍還有籠罩著球殼狀的奧爾特雲)。另外,黃道面一般指的是地球所在的公轉軌道平面,但不同行星的軌道平面與地球黃道面還是存在一定的夾角,所以太陽系的行星並沒有完全統一的軌道平面。在銀河系中,恆星以及星雲等普通物質都在差不多在相同的平面上繞著銀心公轉,所以可以認為銀河系也是呈現為盤狀。但銀河系還是有厚度的,只是相比直徑短了很多。銀盤的平均厚度大概有兩千光年,而銀盤的直徑至少有十萬光年。
  • 能量最低原理的應用——為什麼太陽系所有行星都在一個平面內?
    能量守恆(或者質能守恆)和角動量守恆,是宇宙中最基本的兩個守恆定律,在一個系統中,能量可以從一種狀態轉化為另外一種狀態,其中機械能和角動量,在動力學上有著密切關係;但無論機械能如何變化,一個系統的角動量肯定是守恆的。
  • 為什麼太陽系的行星都是水平公轉太陽,沒有垂直公轉太陽?
    此圖太陽中心向上的軸為z軸,x、y軸在星系平面內。當這些宇宙物質聚合成星球時,都向主矩的平面聚合。如前所述,太陽系只有對z軸的動量矩不等於零,對x和y軸的動量矩都等於零。如此相當於行星所處的平面,就是主矩所在的平面,太陽和所有行星對z軸動量矩的和,就是主矩。因為太陽系各星球之間的力為內力,上式右端為零。學過數學就知道,左端ΣM(mv)為一常數,這就是動量矩守恆定理。所以太陽為參考系,太陽和行星繞太陽中心z軸轉動的動量矩不變。也就是說,在太陽系的形成過程中,太陽系總的動量矩即主矩,大小和所在平面始終是不變的。
  • 行星、矮行星、小行星、彗星都繞太陽公轉,為什麼名字各不相同?
    在我們的宇宙空間中,有大量的天體存在,包括恆星、行星、矮行星、小行星、衛星、彗星、黑洞、星際物質等等。所有這些天體都處在不停的運動之中,天體之間相互吸引、相互繞轉,從而形成了不同等級的天體系統。太陽是太陽系的中心天體,其他天體,如行星、矮行星、小行星和彗星等都是繞著太陽公轉。
  • 太陽系當中,八大行星的公轉方向,為何都是一致的?
    太陽系當中,八大行星的公轉方向,為何都是一致的?我們知道在太陽系當中存在八大行星,其中包括水星金星地球火星四顆固態小行星,還有木星土星天王星海王星四顆氣態巨行星——天王星和海王星又由於溫度極低,表面覆蓋一層冰殼,也被定義為氣態巨行星下的冰巨星分類。八大行星圍繞著太陽公轉的同時也在自轉,同時太陽本身也在自轉。
  • 為什麼所有行星都在同一平面上旋轉?
    當我們想像太陽系時,什麼圖片突然出現在我們眼前?均勻的行星盤繞太陽旋轉,其方向與太陽在其軸上的方向相同。資料來源:scienceabc.com這幅畫是如此完美,以至於人們不由自主地提出了一個問題:一切真的那麼簡單嗎?
  • 為什麼太陽系的行星,都是沿著太陽公轉的?宇宙中的星系都這樣?
    在想像太陽系的時候,我們大腦裡通常會有一個巨大的圓盤,上面有許多環,代表著行星的軌道運動,可能是因為從小課本上就是這麼畫的,所以我們很自然地認為所有的行星都在同一個軌道平面上。不但如此,它們還以相同的方向繞太陽運行。但你有沒有想過為什麼?
  • 太陽系中為什麼包括太陽在內的大部分天體都是逆時針自轉和公轉?
    這是為什麼呢?因為地球在繞著南北軸自西向東旋轉!這就是為什麼在白天或者夜晚,我們看到所有天體都在東方升起,在西方落下。如果我們在地球北極的上空,俯瞰整個地球,我們會發現地球不僅在逆時針自轉,還會逆時針繞著太陽公轉!這個特例呢?還是太陽系其他天體的普遍情況?
  • 月球繞地公轉方向是怎樣的?與地球自轉方向是不是相同?為什麼?
    月球繞地球公轉的方向是自西向東,與地球的自轉方向是相同的。至於怎麼判斷相同的?為什麼相同?為什麼要自西向東轉?那就都回答一下。它們分別是地平面的最北和最南,也就是說南北方向是有盡頭的,因此表示南北方向的經線都是半圓,而非閉合的整圓。好了方向的規定簡單說完了,再回到題目上來,怎麼判斷月球公轉和地球自轉方向相同,這是因為站在地球北極點上空分別看地球自轉和月球公轉,它們都是沿逆時針方向轉動,因此它們的運動方向是相同的,都是自西向東。那為什麼相同呢?
  • 為什麼行星的軌道在同一平面上?
    根據太陽系的模型,人們可以理解其所有行星的軌道好像在同一平面上。如果外層空間是如此之大,那麼就會出現一個問題:為什麼行星會沿著這樣的軌跡運動,而不是繞太陽混亂地旋轉呢?太陽系的形成多年積累的知識使科學家只能對太陽系的形成方式做出假設。有一個普遍接受的星雲理論,即太陽和行星是由分子雲產生的。
  • 為什麼八大行星繞太陽公轉的方向相同,沒有出現逆向的情況?
    外圍的星雲逐漸冷卻下來,在引力作用下凝聚成幾顆行星。行星在各自軌道公轉,不斷吸收沿途遇到的星塵,經歷無數次的撞擊和軌道變更,才形成現在穩定的太陽系。行星公轉形成行星的星塵,早期存在各種無規律的運動。在太陽的引力下開始相互靠近,不斷經歷碰撞、摩擦,其餘方向的速度被抵消,最終都沿統一的旋轉方向環繞太陽。整個太陽系保持著這份角動量,後續過程中也幾乎沒有衝量來改變這份角動量,所以太陽系角動量守恆。如今的行星依然保持著當初的角動量方向,八大行星是由同一團星塵煙霧形成的,因此都具有相同的公轉方向。
  • 地球公轉和自轉的動力由誰提供?為何八大行星都向著相同方向轉?
    在上一篇文章的評論區,一位名叫阿杜12065的讀者提了一個問題:地球公轉和自轉的動力在哪裡?這個問題其實還挺有意思,因為我找了一下現在網上有的文章,基本沒有把它展開來細緻說清楚的,所以今天我就來解答一下這個問題,細說自轉和公轉的動力到底是從哪裡來的。
  • 為什麼人類發射的飛行器,不垂直於黃道平面飛出太陽系?
    地球公轉軌道基本在太陽系平面內,飛行器從太陽系平面飛出,可以大大節省燃料,而且還能利用其他大行星的引力彈弓效應加速。>(1)飛行器在黃道平面內飛行,藉助地球公轉和自轉速度後,脫離太陽系的最小初速度為16.7km/s;(2)若飛行器垂直於黃道平面飛行,那麼將無法藉助地球公轉和自轉,此時脫離太陽系的最小初速度為52.9km/s;兩個都是相對於地球的速度,但是相差了
  • 太陽系究竟幾大行星,為什麼少了一個
    很多年來,大家提到太陽系都會如數家珍一樣點出9大行星的名字,但是在2006年,科學界公布冥王星被降級成了矮行星的消息。從此,人們聊了76年的九大行星變成了八大行星。但你知道為什麼冥王星會被降級嗎?今天我們就來了解一下這個悲慘的小盆友退出太陽系群聊的原因。
  • 地球為什麼會自轉和公轉?
    月亮繞著地球轉,地球繞著的太陽轉,這屬於公轉;而月亮、地球、太陽等星球,其自身都在繞著一個假想的軸旋轉,這屬於自轉。那麼天體為什麼會旋轉呢?地球誕生至今已有45億年的歷史,就讓我們通過地球的旋轉來揭秘這背後的原理。●什麼是旋轉?
  • 被踢出太陽系九大行星行列的冥王星,到底有多可怕?
    ,而太陽攜帶著這些行星也圍繞著銀河系中心黑洞旋轉,人類對太陽系的認識已經基本完成。、海王星和天王星,太陽擁有八大行星已經成為一個基本的常識,可是在十幾年前,太陽系其實是存在九大行星的,其中被踢出太陽系九大行星的那顆行星就是著名的冥王星,為什麼冥王星會被踢出九大行星行列呢?
  • 太陽系大部分行星都有天然衛星,水星金星:我們兩個為什麼沒有
    木星:都讓讓,我63顆的都沒說話。水星和金星:嗚嗚,為什麼我們兩個沒有。對呀,太陽系大分部的行星都有自己的衛星,為什麼水星和金星沒有呢?莫非是太陽偏心了?其實這說來也話長,其實這行星一出生就註定了的,太陽系形成之初,在太陽系的平面上就產生了行星核。行星核在掃除吞併自身軌道上的星際物質後成長為行星。
  • 太陽系是扁平的?真實的太陽系模擬運動軌跡圖,超出你的想像
    ,然後四周有八顆恆星圍繞著太陽進行公轉,這八顆恆星分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、海王星,而生命就誕生在距離太陽第三遠的地球上,這八顆行星億萬年來一直圍繞著太陽進行公轉,於是就形成了我們所在的太陽系。
  • 科普:太陽系是扁平的?真實太陽系運動軌跡,超出你的想像
    ,然後四周有八顆恆星圍繞著太陽進行公轉,這八顆恆星分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、海王星,而生命就誕生在距離太陽第三遠的地球上,這八顆行星億萬年來一直圍繞著太陽進行公轉,於是就形成了我們所在的太陽系。
  • 太陽系八大行星排列順序與行星之間的距離
    太陽系中的星系以太陽為中心進行公轉運動,公轉軌道呈橢圓形,但是我們通過肉眼觀測無法得知這個橢圓的離心率。在運行軌道上距離太陽最近的一點叫做近日點,而距離太陽最遠的一點叫做遠日點。    在過去,人們認為太陽正好在這個橢圓軌道的中心,但是實際情況並非如此。太陽不是處在橢圓的中心,而是在其中的一個焦點上,這個焦點可能距離中心十分遙遠。