地球繞著太陽轉了45億圈,那麼它第一圈是怎麼轉起來的?

2020-12-03 星辰大海路上的種花家

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

地球和太陽都漂浮在宇宙空間中,而且地球正繞著太陽公轉,從誕生以來地球大概已經轉了45億圈!當然這是天體運行給大家的印象,因為宇宙中都失重,所以「漂浮」一說都能說得清,但轉動是怎麼來的?真是上帝推了它一把?

太陽系怎麼形成的?

其實這個問題要從恆星系形成開始說起,因為無論是地球的公轉還是自轉,又或者太陽的自轉運動都和這個過程形成有關!

星雲與坍縮早在18世紀拉普拉斯和康德以及死威登堡就提出太陽系誕生於星雲,其實這非常正確,絕大部分的天體都誕生於星雲,只是它們可能處在不同的發展階段!誕生太陽系的這片星雲位於銀河系的獵戶座懸臂,古爾德袋中的本地泡裡的本星際雲,其中的奧爾特雲中誕生了太陽系!

只要有一具小型望遠鏡,那麼我們就可以看到很多星雲,比如獵戶座著名的星雲M42,在它的內部正在誕生難以計數的恆星,但卻不是每一片星雲都能誕生恆星它需要幾個條件,在滿足這些條件的情況下,它們才有可能誕生出恆星系。

星雲質量滿足要求與之相關的一個名詞是伯納-依伯特質量,這是天體物理中一個加壓的介質嵌入一個等溫氣體球時,仍然可以維持流體靜力平衡的最大質量,當氣體雲的質量大於伯納-依伯特質量時,將會無可避免的發生坍縮以形成更小和更密度更高的天體。

有兩種情況可以促成這個條件,受到擾動範圍長度滿足條件,或者受到擾動區域的密度滿足條件,都可以引發最終的坍縮,這是一個天體形成所必須經歷的過程,包括第一顆恆星也一樣。

形成博克球狀體這是星雲開始坍縮後形成高密度坍縮區域,一個博克球狀體的典型質量為10-50個太陽質量大小,內部大都是請分子雲,也有氦以及其他超新星爆發後的其他金屬物質(原初星雲則不存在超新星爆發後的金屬物質),博克球狀體中形成的可能並不止一顆恆星,有可能會形成聯星或者聚星系統。

哈勃空間望遠鏡的WFPC2拍攝的在電離氫區IC 2944內的博克球狀體。

博克球狀體是1940年代天文學家巴特·博克首先發現的,這些正在經歷坍縮的區域很像一個繭,由於還未發光,它們僅僅在紅外波段可能會比較明亮,而可見光則難以發現!

形成原始坍縮的角動量一旦開始坍縮,那麼星雲物質就會受到坍縮區域影響而運動,在質心的影響下,物質會沿著測地線運動,根據所在位置與動量的差異,這測地線的運動方式有兩個,一是掉入質心,二是繞N圈後掉入質心,或者動量足夠,成為環繞質心的物質。

坍縮過程中形成的螺旋運動,其實並非物質所願,而只是物質沿著測地線運動而已,無論是否願意,在引力彎曲空間內的運動方式只有測地線唯一一條路,除非它是一顆量子化的電子,可以不遵守這個規律,但包含電子對原子依然遵守。

坍縮核心形成恆星其實從坍縮核心到原恆星有很長的一條路要走,本文限於篇幅就不嘰嘰歪歪了。坍縮的角動量會讓星雲扁平化(這就是吸積盤的來歷),這為日後的行星形成也打下了基礎,因為扁平化的星雲密度更高,內部物質碰撞,融合形成行星胚子,它會在環繞中心坍縮核心的公轉過程中繼續長大。

正在形成中的原行星盤

與恆星核形成條件類似,行星核也會經歷一個物質坍縮過程的測地線運動,這是天體坍縮過程中的必經之路中心的恆星核在成長,行星核也在成長,太陽系形成過程中先後順序也類似,但我們可以猜測是大行星先誕生,因為它有更多的時間成長麼。

原恆星形成初期,會在外部形成一個不透明的外殼,因為都是星雲的實體物質,但隨著物質落入吸積盤中,恆星逐漸開始發光,早期的原恆星非常明亮,因為有很大一部分能量來自引力坍縮(可能高達太陽的100倍),恆星內核的核聚變高溫逐漸整顆恆星形成一個超級等離子球體,最終會又引力坍縮能釋放到核聚變能量釋放的轉換過程。

年輕恆星HD 141943和HD 191089的巖屑盤(2014年4月24日)

原恆星的吸積盤中形成行星有兩種機制,分別是引力不穩定性如前文所說,還有是衝流不穩定性,局部物質密度過高,其實和恆星形成機制有些類似,但又不一樣,但無論如何,行星也在坍縮中形成了!

所以第一圈還輪不到地球,因為在形成地球的前身中就已經繞了N圈了,整一個坍縮過程中,無論是天體的自轉還是公轉都形成了,不管上帝是否有推了最初的那一把,到現在為止,已經轉了數十億年。

如何描述宇宙中的漂浮的天體

用漂浮來形容是不正確的,因為只有在重力條件下才存在漂浮這個概念,無論是水中還是空氣中!那麼如何來描述宇宙中的各個天體狀態呢?

運動是對它們的唯一描述!上文說了星雲坍縮過程中的測地線運動,有兩個結果,一個是繞著繞著掉下去了,另一個繞著繞著成了公轉天體,這是因為測地線運動的角動量產生的向心力與質心之間的引力平衡,兩者處在一個恐怖平衡狀態,如果天體速度高一點,那麼它會逐漸抬升軌道,如果速度第一點,那麼它會更靠近恆星!簡單的說就有可能掉入恆星!

那麼地球有可能掉入太陽嗎?答案是不會,因為太陽正在減少質量(每秒燒掉6.5億噸氫,產生450萬噸質量虧損),所以地球會逐漸逃離太陽,但要注意下的是這個逃離速度很慢,聽說每年都不超過1釐米,而且未來會有一個上限!因為太陽在50億年後成為一顆白矮星時,它的質量將不會再改變,所以地球的逃逸距離是有限度的。無論怎麼樣,跟著太陽混那就混到死,地球沒有逃離機會。

左上紅圈是巨引源所在

太陽也沒有漂浮在宇宙中,它正以每秒220千米的速度環繞銀心公轉,如果太陽失掉這個速度,那麼它也會掉入銀心黑洞!而銀河系則以每秒超過600千米的速度朝著巨引源前進,不過它永遠都掉不到巨引源裡,因為巨引源遠在2.5億光年外,這個距離上宇宙的膨脹速度高達4400千米/秒,銀河系永遠都追不上!

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  • 地球繞著太陽轉了45億圈,那麼它第一圈是怎麼轉起來的?
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  • 地球繞著太陽轉,太陽系會繞著銀河系轉嗎?轉一圈要幾年?
    我們都知道地球繞著太陽公轉,公轉周期為365.24219天,也就是一年。太陽系包括太陽、8大行星(金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星和地球)、近500個衛星、超過1200000個小行星以及矮行星和彗星。
  • 月亮繞著地球轉,地球繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉?
    月亮繞著地球轉,地球繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉? 事實上,整個太陽系圍繞著銀河系的中心運行,平均速度約為每小時828000千米,但即使是以這樣高的速度,繞完整個銀河系仍需要大約2.3億年的時間
  • 地球繞著太陽轉,太陽繞著銀河系轉,那銀河系又圍繞著什麼轉呢?
    地球繞著太陽轉,太陽繞著銀河系轉,那銀河系又圍繞著什麼轉呢?地球的自轉讓我們有了晝夜之分,萬物有了休息的時間啊,月亮圍繞地球轉,引起潮起潮落,地球繞著太陽轉,有了分明的四季,那太陽繞著銀河旋轉,轉一圈需要多久的時間?這又會給地球帶來些什麼樣的變化呢?而銀河又繞著什麼在轉呢?
  • 月亮繞地球一月轉一圈,地球繞太陽一年轉一圈,太陽繞銀河系呢
    宇宙中的很多天體間都有主屬關係,月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,太陽又在圍繞著銀心(銀河系中心區域)轉,我們知道月亮圍繞地球轉一圈是一個月,地球圍著太陽轉一圈是一年,那麼太陽圍著銀心轉一圈需要多長時間呢?
  • 地球繞太陽轉,太陽繞銀河系中心轉,銀河系繞著什麼轉?
    太陽的東升西落是由地球自轉引起的,除了自轉之外,地球還會繞著太陽公轉,繞行一圈的時間為一年。不過,從更大的宇宙尺度來看,地球繞太陽的公轉軌道並不像我們通常認為的那樣是閉合的。太陽離銀河系中心約為2.6萬光年,繞行速度為每秒230公裡,每2.3億年繞行銀心一圈,這意味著太陽誕生至今轉了大約20圈。
  • 地球圍繞太陽轉,太陽繞著誰在轉?科學家:超級黑洞!
    眾所周知,在宇宙中,所有的天體都會圍繞著某個質量中心旋轉,像我們所熟知的月亮一樣,環繞地球運動,而地球一直在圍繞太陽作自轉和公轉。那你知道,我們的太陽一直在圍繞什麼轉的嗎?科學家表示,兩個天體的旋轉會有一個質心,由於地球的質量遠大於月球,所以他們的質心就在地球之內,靠近地心。所以我們才會認為月球繞著地球轉到太陽系,雖然只有一顆恆心,但他自己就佔了太陽系的99.8%,所以它和地球的質心在太陽之內。我們也就認為地球繞太陽轉。
  • 月亮繞著地球轉,地球圍繞太陽轉,那麼太陽圍繞什麼轉?
    (加微信:yzts111111,拉你進微信群,一起探索宇宙奧秘)我們的太陽系位於銀河系之中,銀河系由包括太陽在內的數十億恆星組成黑洞無法觀測,我們所能做的就是尋找黑洞的蛛絲馬跡。它們能看起來就像繞著隱形太陽高速旋轉的微小行星,但是他們並非行星而是恆星。一定有非同尋常的引力牽引著這些巨星,沿著如此靠近中心的軌道高速轉動。宇宙中只有一種物體具有如此大的牽引力,那就是超大質量黑洞。這些恆星證明,在銀河系的中心存在一個質量為太陽400萬倍的黑洞。這是一個重大的發現,銀河系中的萬物包括我們的太陽,都在圍繞著一個超大質量黑洞運行,但是黑洞並非只存在於銀河系中。
  • 地球圍繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉?真實情況是這樣的!
    地球圍繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉?太陽系內八大行星都繞太陽公轉,這是不爭的事實。那麼太陽繞著什麼轉?每個人都知道每個天體都有質量,有質量它就會有一定的引力。一些非常大的天體會吸引一些小天體圍繞它旋轉。而宇宙被分成不同的層次,從銀河繫到太陽系,我們都知道太陽系中的恆星是太陽,它也是太陽系中最大的天體。太陽的質量佔太陽系的99.86%。因此,太陽系中的其他行星圍繞太陽旋轉。因為太陽的質量足夠大,引力也是太陽系中最強的。太陽系中的八顆行星質量不同,所以離太陽的距離不一樣,圍繞太陽的軌道也不一樣。
  • 地球自轉一圈不是24小時,一年不是繞太陽一圈,到底怎麼回事?
    >我們曆法上的一年其實也不是地球繞了太陽轉了360°,而是它只轉了359.986°,不夠一圈。因此地球繞著太陽轉了一圈,我們也就可以在夜間看完一整圈恆星背景,這就是為什麼夏季的時候我們就能看到特定的夏季星座,而冬季的時候我們就能看到特定的冬季星座。如果不是很懂,可以看下圖。
  • 地球自轉一圈不是24小時,一年不是繞太陽一圈,到底怎麼回事?
    360°,而是它只轉了359.986°,不夠一圈。 因此地球繞著太陽轉了一圈,我們也就可以在夜間看完一整圈恆星背景,這就是為什麼夏季的時候我們就能看到特定的夏季星座,而冬季的時候我們就能看到特定的冬季星座。 如果不是很懂,可以看下圖。
  • 太陽繞著銀河系轉,銀河系繞著質心轉,那麼宇宙繞著什麼轉?
    在138億年前,一個奇點發生了大爆炸,隨之宇宙誕生。宇宙大爆炸發生的同時也誕生了各種基本物質,基本宇宙法則。而力是這個宇宙最基本的一種法則,同時也是非常重要的一個法則,而宇宙中的力又分為四個基本力,分別是電磁力、強核力、弱核力和重力。
  • 地球繞著太陽轉?& 父母繞著孩子轉?
    我們常說地球圍繞太陽運轉,這句話是正確的,但是不完全正確。地球和太陽實際上繞著它們共同的質心運動。這個共同的質心稱為重心。在空間中,兩個或多個彼此繞行的物體也具有重心,它是物體繞其旋轉的點。這是物體的重心,重心通常最接近質量最大的對象。太陽系的重心地球和太陽之間的重心在哪裡?太陽質量非常大,相比之下,地球的質量很小,這意味著太陽就像大錘的頭。因此,地球與太陽之間的重心非常接近太陽中心。
  • 銀河系中心存在超大質量黑洞,那麼太陽繞著黑洞轉?
    如果太陽變成一顆黑洞,那麼它的視界半徑就只有3公裡。當中子星的質量超過奧本海默極限(大約三倍太陽質量)後,也會坍縮成為黑洞。就拿M87星系中心的這個黑洞來說,它的質量是太陽質量的65億倍,可密度就只有水的密度的一半。
  • 地球繞著太陽轉,宇宙中一切為何都在旋轉?第一推動力來自哪裡?
    ——布萊希特微觀宇宙原子,電子繞著原子核旋轉。若按比例將原子大到地球的體積,原子核的大小約等於十多平方的屋子的大小。原子核約佔據了原子99.96%以上的質量。太陽系的世界裡,地球等行星都繞著太陽公轉。太陽的體積是地球的130萬倍太陽系質量的99.86%都集中在太陽。銀河系世界裡,太陽系繞著銀河旋轉。
  • 月球繞地球一圈是一月,地球繞太陽是一年,那太陽繞銀河系呢?
    文/瑤堇雲詩月球繞地球一圈是一月,地球繞太陽是一年,那太陽繞銀河系呢?人類的科技最近的發展起來,從還不知道人類生存的地方叫地球,現在是已經能夠進入到太空進行的研究,而且對周圍的一些星球都進行了探測,就像人類看到的那些照片一樣,如果不是通過那些探測器的拍攝,恐怕是除了天文學家之外,很少有人能夠見識到地球外面的世界啊。
  • 地球不是繞著太陽轉?八大行星和太陽,繞著一個看不見的點旋轉
    相信在絕大多數人的印象中,月球繞著地球轉、地球繞著太陽轉、太陽是太陽系的中心......聽起來似乎沒有問題,但這個說法並不完全正確。發表於《天文物理期刊》的一項研究表明,雖然是太陽創造了太陽系,但太陽系裡的所有天體都在繞著一個看不見的點在轉,包括太陽也是。  感覺是不是有點懵?地球不繞太陽轉,那繞什麼轉?太陽系的質心!
  • 地球繞著太陽轉,太陽繞著銀河轉,銀河系繞著什麼轉?
    或許有人會好奇,為什麼質量越大的天體,越會有其他天體圍著轉,這其實是因為天體的質量越大,它對於宇宙空間的扭曲就會越大,進而形成了引力場,周圍的小天體都會受到這個引力場的影響,而圍繞中心天體公轉。,它始終在圍繞太陽公轉。
  • 地球不繞著太陽轉?科學家:太陽系所有天體繞一個看不見的點轉!
    相信在絕大多數人的印象中,月球繞著地球轉、地球繞著太陽轉、太陽是太陽系的中心……聽起來似乎沒有問題,但這個說法並不完全正確。發表於《天文物理期刊》的一項研究表明,雖然是太陽創造了太陽系,但太陽系裡的所有天體都在繞著一個看不見的點在轉,包括太陽也是。
  • 地球不是繞著太陽轉?科學家:太陽系所有天體繞一個看不見的點轉!
    相信在絕大多數人的印象中,月球繞著地球轉、地球繞著太陽轉、太陽是太陽系的中心......聽起來似乎沒有問題,但這個說法並不完全正確。發表於《天文物理期刊》的一項研究表明,雖然是太陽創造了太陽系,但太陽系裡的所有天體都在繞著一個看不見的點在轉,包括太陽也是。 感覺是不是有點懵?