为什么太阳系所有的行星都在统一平面呢?

地全知天半知


太阳系中的已知八大行星并非在完全相同的一个平面上绕着太阳旋转,例如,水星的公转轨道与太阳赤道的夹角约为3.4度,而天王星的约为6.5度。但行星的公转轨道之间的夹角很小,可以认为它们大致运行在相同的平面上。至于原因,这与太阳系的形成方式有关。

太阳系的前身是弥漫在太空中的一团无规则星云,其中的绝大部分物质都是来自于早期宇宙。在太阳星云中,粒子在做无规则的热运动,它们会互相碰撞。于是,整个星云将会在一个方向上多出一些角动量,这个方向就成了星云整体自转的方向。

随着引力坍缩,星云中的物质逐渐掉落到中心。由于角动量守恒,星云的自转速度会越来越快。这就如同花样滑冰运动员在原地旋转时,把手臂收进来,旋转速度就会加快。

在远离星云赤道面的地方,物质没有足够的速度来摆脱引力作用,所以它们会逐渐被引力中心吸引过去。而在星云的赤道面附近,那里的自转速度比较快,所以物质可以抵抗引力作用,从而绕着引力中心旋转。

最终,星云中心形成了太阳,而绕着太阳旋转的物质会在引力作用下结合成各大行星及其各种小天体。因此,从相同的原行星盘中形成的行星,它们的公转轨道几乎是共面的。

此外,由于角动量守恒,行星的自转和公转方向也应该是相同的。但由于早期太阳系中普遍存在的天体撞击事件,使得金星和天王星的自转方向被撞反。不过,这种撞击不足以彻底扭转行星的巨大公转角动量,所以行星的公转方向都是相同的,并且与太阳的自转方向相一致。


火星一号


这个问题很简单,我也不打算用高深的物理名词解释。

我们先假设这样一件事。如果太阳系诞生之初,行星们绕太阳运作是乱七八糟的方向。它们的公转轨道可能平行,也可能垂直,也可能存在较大的角度差。


于此同时行星不仅受到太阳的引力,还受到其他行星的引力。当然太阳的引力作用比其他行星的作用大得多。

该行星和其他行星直接的相互作用方向在它们之间的连线上。彼此之间就有一个相互牵制的力。现在小行星A受到太阳的引力,还受到行星B的微弱引力。时间久了,这三个天体就基本保持在同一水平面上了。

太阳系中其他行星也包含着同样的道理,时间久了,大行星们就会保持在同一水平面上。

但是严格来说,并不是八大行星都在同一水平面上,比如水星和天王星公转轨道与太阳还有一定角度差。不过这些角度差并不大,大体可以认为是同一水平面。

要知道,整个太阳系的行星都围绕太阳旋转。并且受到其他行星的作用。每个行星都有指向太阳的向心力,于此同时还受到其他行星的引力。所以行星的合力必然会处于大致同一平面上。

这也是所有星系都是圆盘形的原因了。


科学认识论


谢谢“地全知”好友的邀请!

我们赖以生存的太阳系大部分星系都在同一平面上,而且这个平面赤道附近的引力最强。就像其它星系一样,从侧面看就像一张大饼,中间是一个恒星或一个大黑洞。

在宇宙原始的时候,星系就像尘埃一样没有形状,在自引力作用下,才形成一个类球体。尘埃具备力量,称为角动量,无外界干扰的情况下,这个力量是守恒的,可以形成一个最基本的公转现象。

在自引力作用下,星云致密物会逐渐增大,到一定程度后,大团粒子在角动量作用下,会围绕质心运动。因此出现了一个整团气云旋转的平面。

我们可以想象这样的场景是十分混乱的,经过漫长时间的非弹性碰撞后,就会逐渐削弱垂直的力量。所以形成一个扁扁的平面。由于整团气云物质不断自转,使平行结构形成。大多数星系就在同一平面上运动。

这也是宇宙演化的平衡状态,假如星系不在一个平面上公转,彼此间的引力会促使星体逐渐平衡在同一平面上。因此整个宇宙也是趋向圆盘的。



弄潮科学


蟹妖!

高赞答案是对的!

简单说来,太阳主宰太阳系的运动。太阳的引力是随着距离太阳半径的增加而减小。也就是太阳的引力场, 距太阳越近,引力越强;距太阳越远,引力越弱,直至消失。其范围达到了1光年。同样,因太阳的旋转,其引力场在太阳的赤道面上最强,并随着其倾角的增大而逐渐减弱。

太阳的引力场,不仅随距离的增大而减小,而且,太阳旋转面的引力场,也随其倾角增大而逐渐减弱,就好像一条隐形的轨道,作用于行星的运动中!


ivyface


答:这是太阳系角动量守恒下,能量最低原理导致的结果。


能量守恒(或者质能守恒)和角动量守恒,是宇宙中最基本的两个守恒定律,在一个系统中,能量可以从一种状态转化为另外一种状态,其中机械能和角动量,在动力学上有着密切关系;但无论机械能如何变化,一个系统的角动量肯定是守恒的。

在自然界中,还存在另外一条普遍定律——能量最低原理:指能量是守恒的,但是系统总是趋向于使自身能量降低,因为能量最低的状态比较稳定,这就叫做能量最低原理。


也就是说一个系统的能量越低越稳定,比如:

(1)一个高能量的热力学系统,总是趋向于向外辐射热量,来降低自身能量;

(2)一个原子中的电子,总是趋向于释放能量后回到基态,因为基态是最稳定的。

(3)一块山上的石头,总是趋向于落回山谷,因为山谷处势能是最低的;

(4)甚至你从A地到B地时,总是趋向于选择走最短的一条路径,因为这样是最节省体力的;


能量最低原理作用于太阳系也是一样的,在太阳系形成之初,原始星云的运动会保留一个角动量,对太阳系整体而言,忽略外来物质和逃逸物质,太阳系整体角动量是守恒的,角动量方向和目前太阳系各大行星公转角动量方向一致。

后来原始星云坍缩成太阳和各大行星,恒星和行星继承了星云的角动量,可能当初各大行星会处于不同的平面内。

但是根据能量最低原理,只要经过足够长的时间,这些行星都会趋向于处于同一个平面内,而且公转方向都相同;因为太阳系平面就是“谷底”。



试想:同样一颗行星围绕太阳旋转的角动量,只有和其他行星在同一个平面内时,才会使自身以最小的动能,达到同样的角动量;如果不在太阳系平面内公转,那么就需要达到更高的公转速度,才能保持同样的角动量。

太阳系整体角动量是守恒的,所以天体间的引力作用,最终会使各行星在太阳系平面内公转,此时各行星以最小的动能,来满足太阳系角动量守恒,这就是能量最低原理。


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艾伯史密斯


如果命题成立!那么你才是真正的违民科!因为你直接推翻了爱因斯坦的狭义,广义相对论!按爱因斯坦的假设:我们的星系应该是遍球体的!而没有平面,所谓平面是相对的!太阳系是宇宙的产物,它还受到整个银河系!的扞于


Rock181538653



吃螃蟹的嘴儿


当时设计的时候我没考虑那么多,怎么不好看?


那年很Hehe


不在同一平面,轨道是立体螺旋的


黄博50


题主你把标题都写错了,统一应为同一。拼音惹的祸。


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