為什么八大行星是圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)而不是直接飛向太陽(yáng)?不是說(shuō)好了太陽(yáng)的引力非常大嗎?
在太陽(yáng)系的歷史上,存在過(guò)很多行星,但是最后只剩下了八大行星,這是為什么?
我們可能對(duì)引力有誤解,認(rèn)為它就是單純的吸引力,實(shí)際上,宇宙中的每一個(gè)物質(zhì)都是在運(yùn)動(dòng)的,運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生動(dòng)量。
行星的之所以會(huì)圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),而不是直直地被太陽(yáng)吸引,撞向太陽(yáng),是一個(gè)平衡的關(guān)系。
萬(wàn)有引力
太陽(yáng)的引力巨大,有一個(gè)原因是太陽(yáng)的質(zhì)量實(shí)在是太大了,根據(jù)牛爵爺?shù)娜f(wàn)有引力的公示,想要逃脫太陽(yáng)的引力束縛,物體必須達(dá)到16.7千米/秒,這樣才能逃離太陽(yáng)系。
沒(méi)有哪個(gè)行星的速度達(dá)到了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),因此,它們只能圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
可是問(wèn)題來(lái)了,人類跳一下跳不出地球是因?yàn)榈厍虻囊?,為什么地球不?huì)被太陽(yáng)直接吸過(guò)去?
這個(gè)還要從太陽(yáng)系誕生之初說(shuō)起,最初的太陽(yáng)系秩序混亂,毫無(wú)章法,因?yàn)樘?yáng)還沒(méi)有完全成型,這一時(shí)期的引力比較弱。
行星誕生之初具有動(dòng)量,它們?cè)?strong>太陽(yáng)系內(nèi)雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng),相互之間因?yàn)橐Φ木壒剩?strong>還發(fā)生了嚴(yán)重的碰撞,月球就是在這個(gè)時(shí)候被撞出來(lái)的。
隨著太陽(yáng)逐漸成熟,它開(kāi)始書寫新的秩序,那就是所有的行星要受到它的掌控。
這個(gè)掌控是一個(gè)平衡,因?yàn)?strong>這些天體們都具有原始的初速度,在受到太陽(yáng)的引力后,就會(huì)出現(xiàn)3種情況。
第一種情況,在引力的作用下飛向太陽(yáng),這種天體的速度太慢,初速度產(chǎn)生的慣性無(wú)法與太陽(yáng)引力相平衡,于是它被吸引直接撞向了太陽(yáng)。
第二種情況,遠(yuǎn)離太陽(yáng),這種天體的運(yùn)動(dòng)速度很快,大于了16.7千米/秒,它的運(yùn)動(dòng)離心慣性大于了太陽(yáng)的引力。
第三種情況就是圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),它們的運(yùn)動(dòng)慣性與太陽(yáng)的引力之間逐步達(dá)成平衡,既不會(huì)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。
經(jīng)過(guò)太陽(yáng)的整理,太陽(yáng)系的新秩序誕生,大部分的星體需要圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn),衛(wèi)星之類的天體圍繞行星運(yùn)轉(zhuǎn)。
這一過(guò)程持續(xù)了大約幾億年的時(shí)間,八大行星們逐漸失去了最初的桀驁不馴,開(kāi)始有序地排列好。
一言以蔽之,就是行星們有一個(gè)逃離太陽(yáng)的趨勢(shì),但是這個(gè)離心力并沒(méi)有壓制住太陽(yáng)的引力,反而和引力產(chǎn)生了平衡。
這也是為什么距離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的天體,它的周期越長(zhǎng),公轉(zhuǎn)的速度越慢,最快的水星公轉(zhuǎn)速度是最慢的海王星的8.8倍。
如果哪一天海王星快起來(lái)了,那么就離它飛出太陽(yáng)系不遠(yuǎn)了。
這個(gè)道理不光是太陽(yáng)適用,地球與月球的關(guān)系也適用,月球本身也有一個(gè)逃離地球的趨勢(shì),目前來(lái)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(yuǎn)離地球,這說(shuō)明二者之間的平衡在被逐漸打破。
那么,八大行星也會(huì)遠(yuǎn)離太陽(yáng)嗎?
秩序締造者
實(shí)際上,八大行星也在逐漸遠(yuǎn)離太陽(yáng),因?yàn)樘?yáng)在“減肥”。
太陽(yáng)的速度那簡(jiǎn)直是嚇人,一秒鐘就能減重420萬(wàn)噸,一天下來(lái)減去的質(zhì)量,相當(dāng)于人類頭上的一根頭發(fā)絲。
人在減肥的時(shí)候,會(huì)因?yàn)樽约旱袅艘桓^發(fā)絲而慶幸自己瘦了嗎?并不會(huì),所以這點(diǎn)質(zhì)量對(duì)于太陽(yáng)那簡(jiǎn)直就是毛毛雨。
但是,要說(shuō)這點(diǎn)質(zhì)量一點(diǎn)影響都沒(méi)有也不太現(xiàn)實(shí),因?yàn)檫@點(diǎn)質(zhì)量會(huì)對(duì)太陽(yáng)的引力造成細(xì)微的影響,那就是引力減弱。
只是這個(gè)減弱并不會(huì)影響太陽(yáng)引力和八大行星離心慣性之間的平衡,八大行星是在慢慢遠(yuǎn)離,不是噌的一下飛走。
實(shí)際上,太陽(yáng)與八大行星的距離一直在擴(kuò)大,有不少科學(xué)家認(rèn)為,最初呆在宜居帶的行星不是地球,而是火星。
火星被認(rèn)為最先出現(xiàn)生命,因?yàn)樵谔?yáng)系初期,地球與太陽(yáng)的距離比今天更近,加之地球的大氣在那個(gè)時(shí)期還沒(méi)有完全成型,地球并不適合生命居住。
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(cè)火星出現(xiàn)生命的時(shí)間比地球早上幾億年。
然而,隨著太陽(yáng)核聚變的進(jìn)行,火星距離太陽(yáng)的距離越來(lái)越遠(yuǎn),逐漸離開(kāi)了宜居帶,反而是地球來(lái)到了宜居帶內(nèi)。
于是,火星因?yàn)榇髿庀”o(wú)法產(chǎn)生溫室效應(yīng),導(dǎo)致它的溫度一路降低,加之地表的水在太陽(yáng)輻射的作用下分解成氣體。
最后它變成了一個(gè)寒冷、干旱、荒涼的紅色星球,而地球成為了太陽(yáng)系獨(dú)享宜居帶的行星。
隨著太陽(yáng)的質(zhì)量之間減小,地球也會(huì)漸漸遠(yuǎn)離太陽(yáng),但是不用擔(dān)心地球冷卻,因?yàn)檫@個(gè)遠(yuǎn)離的過(guò)程一般都是持續(xù)幾億年甚至更久。
離開(kāi)太陽(yáng)系
前面說(shuō)到過(guò),根據(jù)牛頓的萬(wàn)有引力公式,離開(kāi)太陽(yáng)的速度必須達(dá)到16.7千米/秒,目前來(lái)看,太陽(yáng)系沒(méi)有一個(gè)自然天體達(dá)到了這個(gè)速度,因?yàn)檫_(dá)到這個(gè)速度的,早就不在太陽(yáng)系了。
不過(guò)有兩個(gè)人造機(jī)器超過(guò)了這個(gè)速度,并且正在向太陽(yáng)系外航行,它們兩個(gè)就是旅行者號(hào)系列探測(cè)器的1號(hào)和2號(hào)。
然而,這兩位旅行者的發(fā)射速度沒(méi)有達(dá)到這個(gè)數(shù)值,它們很巧妙地利用了木星的引力,為自己的加速,從而達(dá)到離開(kāi)太陽(yáng)系的速度要求。
木星無(wú)論是質(zhì)量還是體積都是八大行星之首,它像一個(gè)大哥一樣罩著地球,它利用自己的引力,成功改變了多枚小行星和彗星的軌跡,讓地球逃過(guò)被撞擊的厄運(yùn)。
木星的引力是繼太陽(yáng)之后第二大的天體,因此難免影響到別的行星,比如火星,按照原本的規(guī)律,火星的質(zhì)量會(huì)比地球還要大,無(wú)奈木星在這里影響,導(dǎo)致火星在初始星云盤里面沒(méi)搶到什么物質(zhì)。
這就好比家里有八個(gè)孩子吃飯,原本火星能吃四碗飯的,因?yàn)楸荒拘菗踔Y(jié)果它只吃了一碗飯。
同理,水星距離太陽(yáng)如此之近,卻依舊能好好地公轉(zhuǎn),這得得益于它超快的速度,讓自己的慣性與太陽(yáng)引力保持平衡。
或許曾經(jīng)水星不是距離太陽(yáng)最近的行星,只不過(guò)比它的近的真的被太陽(yáng)吞噬了。
太陽(yáng)并沒(méi)有利用它的引力摧毀行星們,而是用一種平衡在安排格局,如果無(wú)法與之達(dá)成平衡,要么被太陽(yáng)吞噬,要么被太陽(yáng)拋棄。
所以八大行星是憑借自己的本事進(jìn)入軌道的,大家都是有兩把刷子的星球。
平衡打破
太陽(yáng)的質(zhì)量在減少,但是太陽(yáng)的體積卻在增加,等太陽(yáng)度過(guò)了自己最后的50億年,就會(huì)開(kāi)始膨脹,成為一顆“大胖子”。
這顆大胖子叫做紅巨星,它會(huì)比今天的太陽(yáng)大100倍以上,一路膨脹吃掉前四顆行星,一直逼近木星的軌道。
這個(gè)時(shí)候,引力平衡其實(shí)并沒(méi)有被打破,但是,紅巨星的膨脹不講道理,碰見(jiàn)誰(shuí)就吃定誰(shuí)。
因此,太陽(yáng)系會(huì)在這個(gè)時(shí)候分崩瓦解,隨著最后的坍塌到來(lái),曾經(jīng)井井有條的太陽(yáng)系,再次回到之前的雜亂,成為一團(tuán)星云,等待下一顆恒星誕生。
至于太陽(yáng),它成為了一顆小白星--白矮星,周圍依舊還有那么一兩個(gè)天體圍繞它,但是早已經(jīng),沒(méi)有了當(dāng)初太陽(yáng)系的繁盛。
這就是宇宙的規(guī)律,衰亡帶來(lái)新生,新生走向衰亡,宇宙就是這樣140多億年更替,太陽(yáng)只是這其中的一個(gè)而已。
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