為什麼太陽系所有的行星都在統一平面呢?

地全知天半知


答:這是太陽系角動量守恆下,能量最低原理導致的結果。


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。

在自然界中,還存在另外一條普遍定律——能量最低原理:指能量是守恆的,但是系統總是趨向於使自身能量降低,因為能量最低的狀態比較穩定,這就叫做能量最低原理。


也就是說一個系統的能量越低越穩定,比如:

(1)一個高能量的熱力學系統,總是趨向於向外輻射熱量,來降低自身能量;

(2)一個原子中的電子,總是趨向於釋放能量後回到基態,因為基態是最穩定的。

(3)一塊山上的石頭,總是趨向於落回山谷,因為山谷處勢能是最低的;

(4)甚至你從A地到B地時,總是趨向於選擇走最短的一條路徑,因為這樣是最節省體力的;


能量最低原理作用於太陽系也是一樣的,在太陽系形成之初,原始星雲的運動會保留一個角動量,對太陽系整體而言,忽略外來物質和逃逸物質,太陽系整體角動量是守恆的,角動量方向和目前太陽系各大行星公轉角動量方向一致。

後來原始星雲坍縮成太陽和各大行星,恆星和行星繼承了星雲的角動量,可能當初各大行星會處於不同的平面內。

但是根據能量最低原理,只要經過足夠長的時間,這些行星都會趨向於處於同一個平面內,而且公轉方向都相同;因為太陽系平面就是“谷底”。



試想:同樣一顆行星圍繞太陽旋轉的角動量,只有和其他行星在同一個平面內時,才會使自身以最小的動能,達到同樣的角動量;如果不在太陽系平面內公轉,那麼就需要達到更高的公轉速度,才能保持同樣的角動量。

太陽系整體角動量是守恆的,所以天體間的引力作用,最終會使各行星在太陽系平面內公轉,此時各行星以最小的動能,來滿足太陽系角動量守恆,這就是能量最低原理。


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艾伯史密斯


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。


火星一號


這個問題很簡單,我也不打算用高深的物理名詞解釋。

我們先假設這樣一件事。如果太陽系誕生之初,行星們繞太陽運作是亂七八糟的方向。它們的公轉軌道可能平行,也可能垂直,也可能存在較大的角度差。


於此同時行星不僅受到太陽的引力,還受到其他行星的引力。當然太陽的引力作用比其他行星的作用大得多。

該行星和其他行星直接的相互作用方向在它們之間的連線上。彼此之間就有一個相互牽制的力。現在小行星A受到太陽的引力,還受到行星B的微弱引力。時間久了,這三個天體就基本保持在同一水平面上了。

太陽系中其他行星也包含著同樣的道理,時間久了,大行星們就會保持在同一水平面上。

但是嚴格來說,並不是八大行星都在同一水平面上,比如水星和天王星公轉軌道與太陽還有一定角度差。不過這些角度差並不大,大體可以認為是同一水平面。

要知道,整個太陽系的行星都圍繞太陽旋轉。並且受到其他行星的作用。每個行星都有指向太陽的向心力,於此同時還受到其他行星的引力。所以行星的合力必然會處於大致同一平面上。

這也是所有星系都是圓盤形的原因了。


科學認識論


謝謝“地全知”好友的邀請!

我們賴以生存的太陽系大部分星系都在同一平面上,而且這個平面赤道附近的引力最強。就像其它星系一樣,從側面看就像一張大餅,中間是一個恆星或一個大黑洞。

在宇宙原始的時候,星系就像塵埃一樣沒有形狀,在自引力作用下,才形成一個類球體。塵埃具備力量,稱為角動量,無外界干擾的情況下,這個力量是守恆的,可以形成一個最基本的公轉現象。

在自引力作用下,星雲緻密物會逐漸增大,到一定程度後,大團粒子在角動量作用下,會圍繞質心運動。因此出現了一個整團氣雲旋轉的平面。

我們可以想象這樣的場景是十分混亂的,經過漫長時間的非彈性碰撞後,就會逐漸削弱垂直的力量。所以形成一個扁扁的平面。由於整團氣雲物質不斷自轉,使平行結構形成。大多數星系就在同一平面上運動。

這也是宇宙演化的平衡狀態,假如星系不在一個平面上公轉,彼此間的引力會促使星體逐漸平衡在同一平面上。因此整個宇宙也是趨向圓盤的。



弄潮科學


蟹妖!

高贊答案是對的!

簡單說來,太陽主宰太陽系的運動。太陽的引力是隨著距離太陽半徑的增加而減小。也就是太陽的引力場, 距太陽越近,引力越強;距太陽越遠,引力越弱,直至消失。其範圍達到了1光年。同樣,因太陽的旋轉,其引力場在太陽的赤道面上最強,並隨著其傾角的增大而逐漸減弱。

太陽的引力場,不僅隨距離的增大而減小,而且,太陽旋轉面的引力場,也隨其傾角增大而逐漸減弱,就好像一條隱形的軌道,作用於行星的運動中!


ivyface


如果命題成立!那麼你才是真正的違民科!因為你直接推翻了愛因斯坦的狹義,廣義相對論!按愛因斯坦的假設:我們的星系應該是遍球體的!而沒有平面,所謂平面是相對的!太陽系是宇宙的產物,它還受到整個銀河系!的扞於


Rock181538653



吃螃蟹的嘴兒


雖然並沒有天文知識,但一些自然現象還是瞭解的。比如馬達的飛輪轉起來之後,如果上面沾有水滴,水滴是向平面方向飛去。

同樣的,太陽周圍的行星也是在太陽的斥力作用下,向平面方面運動。所不同者,太陽還有引力,把行星相對固定在自己的四周。

這一切類似的現象可以從生活之也能發現,洗衣機脫水也是向平面方面甩去,離心機也是向平面方向甩去,車輪也是如此。


三農範


當時設計的時候我沒考慮那麼多,怎麼不好看?


那年很Hehe


不在同一平面,軌道是立體螺旋的


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