无怨无悔随风飘
一个简单的原因——角动量守恒。我们都知道天体是物质汇聚而成的,引力将物质颗粒向心牵拉聚拢,而这个过程涉及到无数粒子的相互作用以及动量转化和守恒,其宏观结果是最终的天体几乎无法确保旋转角动量相互抵消为零。绝大多数天体都是不转的,但也有例外。
下面详细讨论一下:
角动量概念
角动量,是描述圆周运动中物体动量的矢量,是圆周运动中与直线运动动量的对等概念,其大小等于物体的动量,其方向与旋转方向一致。封闭系统的角动量守恒。守恒
通俗一点来谈守恒,可以描述成“不用就不减少也不增加”,“自己内部不管怎么折腾都不会多一块也不会少一块”。其重点在于封闭系统——一个不与外界发生任何作用和交互的系统,一个孤立的系统,一个“不被用”,也“不用其它东西”的系统。
m1*v1*r1=m2*v2*r2
- m1=初质量,m2=终质量
- v1=初速度,v2=终速度
- r1=初半径,r2=终半径
质量、速度、旋转半径构成了角动量的三个要素,如果守恒的话,它们的乘积就是不变的。
角动量守恒是物理学中的关键守恒律之一,它与能量和(线性)动量守恒律并列。这些定律甚至适用于量子力学支配的微观领域,其存在可归因于自然界中固有的对称性。
先来看一个角动量守恒的例子
如图所示,花样滑冰选手的旋转动作可以视为角动量守恒的一个例子。花滑选手受到的冰面摩擦力非常小(净扭矩)几乎接近于零,这有两个要点:
冰刀和冰面之间的接触面积小、摩擦系数小,导致摩擦力非常小,并且(作用力小)
冰面与冰刀尖端之间发生的那点点摩擦力的作用点,非常靠近旋转轴中心(力矩小)。
上图:角动量守恒,
a图中一位溜冰者在伸直双臂的同时在其冰刀的尖端上旋转。她的角动量几乎不会受到损失,因为(冰刀)施加在她身上的扭力作用很小,她几乎可以等同于一个封闭系统。
在b图中,她收拢手脚时旋转速度大大提高,是因为手脚收拢后这部分肢体的旋转半径减小了,从而减少了“惯性矩”(类似力矩),惯性矩小了,这又是封闭系统,动量要保持守恒(质量x速度x半径要保持不变),所以只有速度提升,所以这个收拢身体的动作成为了花滑运动员惊人旋转的诀窍。
天体的旋转也是同样的的原因
但天体形成的过程非常复杂,不过复杂的过程也要遵守简单的动量守恒定律。
虽然简单的看,我们可以认为,如果引力是形成天体汇聚的原因的话,那么天体也可以以不旋转的方式汇聚,因为引力只提供向心的吸引力,就像我们站着不同的时候收回手脚并不会导致我们旋转。那为什么绝大部分天体都要旋转呢?
因为天体以不旋转的方式形成的可能性极小。
“不旋转”明确意味着“天体具有的固有角动量为零”。要知道,在宏观尺度上,角动量是一个连续的量,具有无限可能的取值范围。因此,当一些天体从星云开始汇聚,或从原行星盘中分离出来时,其总角动量会有一个分布,但这个分布式混沌且不均匀的,这导致当行星最终聚拢到形成天体时,其角动量是其构成粒子的角动量的矢量和,且不可能为0。
上图:星云在收缩的过程中,由于角动量守恒,整个星云团的转速也来越快。这非常类似之前花滑运动员收起手脚的效果。
何况很多天体本身就是不对称的,即便形成了相对稳定的天体,其角动量分布也是不均衡的。考虑到天体的不均衡性,以及在太空中几乎可以等价于封闭系统的情况,这些天体最终的自体角动量的总和几乎不可能精确等于0。
上图:太阳系形成的星云假说中关于角动量守恒的描述。
自体引力使星云收缩;
因为角动量守恒使星云变成盘状(变成盘状是因为赤道处的转矩最大),并且开始旋转;
中央质量形成原始太阳,且离心力与引力(向心力)平衡导致了环的形成;
环上的物质形成行星
也就是说,旋转是必然的。不旋转才是偶然的,而且几乎不可能。
角动量守恒造就了地球和月球如今的旋转方式
上图:原始地球因为被另一颗较小的原始行星Theia撞击之后,形成了月球。在这个过程中角动量保持守恒。即便是一颗小石头撞地球也是角动量守恒的。所以你可以想象在任何天体系统当中,微小的变量也可能导致最终整个系统的角动量不可能精确为0,因为即便有一个完美的没有角动量的系统存在,突然飞来一颗小石子,甚至一颗沙粒就会导致整个系统最终的角动量无法保持为0而旋转起来(虽然可能会非常慢)。
恒星形成速率影响了星系角动量的分布从而造出了不同形状的星系
上图:由于椭圆星系内初期恒星形成太剧烈,因此椭圆星系基本不旋转(但不是完全不转,只是旋转很慢)。而漩涡星系形成初期恒星形成速率不高,恒星持续形成,因此造成了角动量比较大的情况,所以就有比较明确的旋转。
黑洞可以不转
黑洞质量太大,但黑洞又具有极高的对称性,因此它可能具有巨大的角动量,但也可能因为其独特的时空特性而在外部无法表现出旋转的特征,虽然理论上可能有三种黑洞的旋转形式。
上图:黑洞的三种旋转形式。
上:倒转,黑洞的旋转方向与吸积盘相反
中:不转,黑洞不转,吸积盘旋转(但是否存在绝对不转的黑洞这很难说)
下:顺转,黑洞的旋转方向与吸积盘相同。
我们的宇宙在旋转吗?
答案可能是既在旋转也没有旋转。因为在全宇宙的这个超宏观的级别上,很难定义角动量和旋转。
小宇堂
这里涉及到两个问题。
第一:为什么要转?
这就跟你转呼啦圈一个道理。你想要让呼啦圈保持在你迷人的小腰肢上,就得让它转动,一旦不转,那就掉地上了。
宇宙中的天体是一个道理。比如地球必须围绕着太阳,以每小时10万公里的速度,在一个近似椭圆的轨道上拼命狂奔(法拉利的最高时速300多公里),要不然就得一头栽到太阳里面去。
其实地球应该也不愿意这样吧!但是没办法啊,宇宙中谁的引力大,谁就是老大。太阳的质量是地球的33万倍,地球只能乖乖绕着老大转,而且必须得达到这个速度,离心力才能和引力平衡,不然就会越转越靠近太阳,最后被老大化为灰烬。
转呼啦圈的力来自于你的小蛮腰。那宇宙中天体运行的力来自于哪里呢?
太阳系最初是一大团气体云,引力和压力共同作用在这团气体云上。引力会压缩气体云,让气体云变得越来越热,同时,气体云内部的压力也会变大,与引力平衡。
由于温度太高,气体云会向外辐射热能并发出耀眼的光芒,这导致压力变小,引力趁虚而入,进一步压缩气体……最后,密度最大的区域会变成一个核聚变反应堆,在这个反应堆里,氢原子聚变生成氦,一颗恒星就诞生了。
在气体云被压缩的过程中,气体轻微的旋转会被放大,旋转的气体云产生巨大的离心力。由于离心力的存在,引力会把气体云压缩成一个“超级大披萨”,被称为“原行星盘”。
如果这团气体云中除了氢和氦,还有碳、硅等比较重的元素,那么,在中心形成炙热恒星的同时,外层物质就会形成一种较冷的物体,也就是行星。
如果这一团气体云太大太重(比太阳重数百万甚至数万亿倍),那它最后就会变成一个星系。
所以,让天体转动的力来自于原始气体云的转动。而驱动原始气体云的,则是引力和其它三种基本力的共同作用。如果还要继续追根溯源,那么,一切的物质和能量都来自于138亿年前的宇宙大爆炸。
丹读
在宇宙中,天体的转动是十分普遍的现象。
地球本身有自转,同时还会绕着太阳公转。月球的阴晴圆缺是月球环绕地球公转的结果。虽然满月看起来都是一样的,但月球也有自转,只是自转与公转达到了同步。另外,太阳自身也有自转,平均周期为27天。同时,太阳还会环绕银河系中心旋转,周期大约为2.3亿年。
那么,为什么宇宙中的天体都会旋转呢?有没有不会旋转的天体呢?
万有引力定律表明,宇宙天体之间都有存在引力作用,如果没有办法对抗引力作用,天体就会互相吸引在一起。只有通过某种方式运动,天体之间才能避免在引力的作用下发生碰撞。也就是说,没有转动的天体都已经撞毁了,留下来的都是会转动的天体。
那么,天体是如何开始转动的呢?
天体的转动与其如何形成有关。宇宙大爆炸初期产生了大量由氢和氦组成的星云,它们在外部干扰下,比如附近有超新星爆发,将会坍缩形成恒星、行星、卫星以及其他各种小天体。太阳系的形成必然受到了上一代大质量恒星的影响,我们所知的重元素大都是来自于那颗恒星,它的超新星爆发送来了重元素。
星云中的组成粒子会互相碰撞,它们基本上不可能刚好互相碰撞抵消,使得星云的净角动量为零。因此,星云在某个方向上会有一个整体运动,而且随着引力坍缩,星云会在该方向上越转越快。
最终,恒星从星云中心形成,因为角动量守恒,恒星会保持自转。剩余的星云继续环绕恒星旋转,从中形成的行星和卫星不但会自转,而且也会公转。同样地,从星云中形成的银河系也会自转,其中的恒星会绕着星系中心旋转。
只有转动的天体才不会被其他天体的引力吸引过去,否则它们最终将会不复存在。不过,并非所有转动的天体都能永远存在。
在银河系附近的几百万光年空间中,存在数十个星系,它们组成了本星系群,银河系以及其他星系都会环绕本星系群的中心旋转。然而,由于本星系群中两个最大的星系——银河系和仙女座星系,它们之间的距离太过接近,引力作用十分强大,尽管这两个星系都有公转运动,但它们之间逐渐螺旋接近,大约在38亿年后会被引力吸引到一起。最终,宇宙中将不再有银河系,取而代之的是一个更大的椭圆星系。
火星一号
宇宙中的各种天体都有质量,恒星、行星、卫星都有着巨大的质量,中子星、黑洞就更不用说了!
有质量的物体之间必然有相互作用的万有引力,即便这种力十分的微弱,但也能把两个相距遥远天体之间的距离逐渐拉近乃至最终相互碰撞到一起!如果没有一种能对抗万有引力的另一种作用力的存在,整个宇宙将会在万有引力的作用下收缩成一团,如果这样的话宇宙间将根本不会存在各种天体了。为了避免这种现象的发生,质量小的天体就必须围绕着质量超大的天体沿着固定的轨道旋转,从而产生一个与万有引力相抗衡的离心作用力,这样天体之间的距离才会保持稳定而不致于相互吸引到一起。所以宇宙间的天体都是小质量的围着大质量的转,质量相差不太悬殊的相互绕着转。卫星绕着行星转,行星绕着恒星转,恒星绕着星团或星系的质量中心转,星团或星系绕着更大的星系质量中心转。更大的星系又围绕着什么转呢?很可能它不再需要绕什么转了,可是更大的星系之间如何避免在万有引力的作用下相互吸引到一体呢?我想,这就要靠神秘的暗能量了,正是神秘的暗能量抵消了它们之间的万有引力作用,更大星系之间才会在没有能与万有引力抗衡的离心力存在的情况下也不会相互吸引到一起。
用户6534293489481
宇宙中的各种天体为什么要转?
关于天体旋转的现象,人类有历史记载以来就已经发现了,不过形成体系却是在2000年前的古希腊时代,托勒密的地心说系统的总结了观察到的天体运行,提出了地球为中心的宇宙说,当然大家都知道这是错误的,从地心说到现代宇宙论,我们不妨来简单了解下
从正圆的日心说到现代宇宙观
地心说统治了人类文明超过1500年时间,直到哥白尼开始怀疑地心说的各种设定,比如行星逆行等,哥白尼细致的观察了天体运行,在在1513年完成了《天体运行论》,提出了日心说。但哥白尼认为行星都以正圆形轨道绕太阳公转。
- 开普勒在1609年出版了《新天文学》,提出行星三大定律,揭示了行星的轨道是椭圆而非正圆形。
- 伽利略在1609年发明了望远镜,观测木星以及它的卫星,记录了大量观测资料,并且通过观测太阳黑子,发现太阳也在自转。
- 牛顿在开普勒以及伽利略的运动研究的基础上,在1687年出版的《自然哲学的数学原理》提出了三大定律以及万有引力定律,揭示天体之间运行的秘密。
- 英国天文学家布拉德雷在1748年,公布了他观测发现地球的章动现象是受到月球影响所致;
- 1783年,发现了天王星的赫歇尔在分析了7颗恒星的运动后,推测出太阳正在向武仙座方向运行。并且赫歇尔通过大量的观测,第一次绘制出了银河系形状。当然与真正的银河系大相径庭,尽管犹如一个摊破了大饼,但这个银河系是赫歇尔之后100年内最精细的银河系恒星分布图。
- 拉普拉斯在1799年后陆续出版的《天体力学》,论述了行星之间互相影响的摄动理论。拉普拉斯另外在数学层面证明了太阳系行星轨道运行的稳定性,在1796年《天体力学》出版以前他就提出了太阳系可能形成于一片星云的说法,解释了为什么太阳系内所有行星的旋转运动都同一个方向。
- 19世纪天文学家对仙女星系的认识逐渐了解到可能银河系也是这样的螺旋星系;
- 1918年美国天文学家沙普利发现太阳系在银河系边缘;
- 1926年瑞典天文学家贝蒂尔·林德布拉德分析出银河系也在自转;
在从地心说到银河系的认识过程中,唯有旋转是一直以来不变的特性,牛顿无法解释这个原因“上帝之手推了它一把”,牛顿如是说。
为什么天体都会转动?真是上帝推了一把?
从诞生的后的天体运行可以找到它们运动的规律,但却无法找到形成这种运动的原因,不过却可以辅助我们去分析为什么会形成这种运动方式,我们可以发现,天体如果不考虑进动或者其它天体引力或者广义相对论弯曲时空影响的话,它的运动非常简单,沿着测地线运动,这将指导我们发现天体转动的奥秘。
- 天体形成的星云说
康德和拉普拉斯都提出了天体形成的星云假设,当然这个理论在二十世纪处在初步成熟,因为英国物理学家詹姆斯·霍普伍德·金斯在二十世纪初发现了星云坍缩的几个条件,即形成金斯不稳定性的几个条件。
当分子云不足以对抗引力时,就会发生坍缩,它需要满足如下几个条件:
- 当分子云密度扰动区域时会发生引力坍缩
- 当分子云密度大于金斯密度或者质量大于金斯质量时,会发生引力坍缩
超新星爆炸是促成其条件的因素之一。
- 坍缩初期的博克球状体
星云内部满足这一个条件的会形成一个坍缩区域,这在星云观测中屡有发现,而这个区域可能有数十颗太阳的质量,也有可能分裂成多个区域诞生多颗恒星。
绰号为“毛虫”的博克球状体。它发光的边缘表明它正在被星团中最热的恒星电离。
- 坍缩运动的测地线轨迹
只有在绝对理想的状态下,向引力中心掉落的物质测地线才会指向质心,但这条件在复杂的星云内部是无法满足的,因此在坍缩过程中形成旋转的星云积盘是必然的。
猎户星云(M42)中的稠密气体和尘埃正在孕育大量恒星。
来自于坍缩测地线运动中心天体会继承这个运动,因为角动量守恒,这些角动量必然会被继承,因此从中诞生的天体都是转动的,包括公转也同样如此,因为形成行星的星云坍缩区域本来就围绕中心原恒星公转。
星系的几种运动方式
银河系的自转运动我们几乎可以说是参考仙女星系M31的发现的,因为这个距离银河系最近的完整星系犹如镜子一样可供我们对比,而银河系与仙女星系尽管大小上有所差别,但自转却并没有区别。
- 旋涡星系或者棒旋星系等以整个星系都处在自转运动为主;
星系的分类
本星系群中的银河系和仙女星系都属于Sb型,都属于棒旋星系,三角座星系则属于Sc型
银河系
- 矮星系的不规则自转方式
比如人马座矮椭球星系,大小麦哲伦等都属于矮星系,不过人马座矮星系正在和银河系合并。
上图是大麦哲伦星系的成员运动方式,这个矮星系大致仍然在自转中,但很不规则,因此恒星的轨迹形成了一枚指纹。
- 椭圆星系仅有部分恒星以不规则自转为主。
椭圆星系是已经过了恒星快速形成的时期,当前形成过程已经结束的部分星系,几乎不自转或者仅以少量恒星的不规则运动的星系。
著名的M87就是椭圆星系,它的中心就是今年4月10日首次取得的黑洞真身。
在星系以上更大的尺度内,运动并非以转动为主,而是不贵则的,有些类似溪流(如上图),看起来是不是一个很怪异的羽毛状?
有不转的天体吗?
准确的说应该没有,只有传说中的史瓦希黑洞是可能不转的,比如克尔黑洞或者克尔纽曼黑洞都是自转的,理论上恒星型黑洞形成时都会继承恒星的自转,因此黑洞是自转的,但原初黑洞可能并没有经过恒星阶段,因此它可能是史瓦希黑洞,但到现在为止我们尚未观测到这种类型黑洞。不过从理论上来看,它是存在的,也许这是宇宙中唯一上帝推不动的天体了。
史瓦希黑洞是一种特殊结构的黑洞,但各位不要将其吸积盘的转动与黑洞的自转混淆起来,它与黑洞的自转没有任何关系。
文末再提一下未来本星系群的成员的命运,大小麦哲伦星系可能没有那么快被银河系合并,但银河系与仙女星系的合并可能无法避免,但在之前可能会大麦哲伦星系会先和仙女星系合并。不过多次超级计算机的模拟结果都不一致,但本星系群的合并是最终趋势。
星辰大海路上的种花家
微观粒子的碰撞,使粒子在旋转,同时产生了转动惯量。由微观粒子构成的宏观物体携带了大量的微观粒子的剩余转动惯量,所以宏观物体也旋转。同时宏观物体也发生碰撞,如果是侧碰的话,各自也产生转动。在没有再次碰撞的时候,它在转动惯量的惯性作用下,就会一直旋转。
光量子宇宙
运动中平衡一一宇宙的第一需要。物质是无限细分的,也是无限聚合的物质之所以能够分离是因为它互相聚合,而互相集合,本身是为了结够上的稳定,是一种相互需要。运动和平衡的宇宙,宇宙在不停的运动着,在运动中维持着平衡,平衡在宇宙中比比皆是,在宇宙各天体中比比皆是。运动是宇宙不断的寻求自身的稳定、自身平衡的结果。事物是丰富多彩的,事物总是作为过程迩存在的。宇宙中的任何事物,都处在不断运动的变化和发展中,在宇宙中,运动形式和平衡的形式多种多样,有趋于稳定的平衡,有正在形成的平衡,有已经稳固的平衡,还有正在打破破的平衡。一切平衡的关系,都是在运动中实现的。趋于稳定的平衡,银河系有四条旋臂,在其他很多星系中,也有许多星系带有自己的旋臂,这些星系的旋臂是如何形成和如何维持呢?银河系在运动、变化和发展过程中,围绕着银心旋转,就像一个漩涡,形成了激烈的旋涡流,也就形成了一定数量的旋臂,而旋臂的作用,又反过来促进了银河系的平衡。银河系除了自转以外,还在和附近的几千个星系一起,围绕着它附近的一个大吸引体一一巨大质量中心一一不断的运动者,构成了一个更大范围的星系一一本星系群。所谓大吸引体,就是本星系群的中心。而银河系本身在本星系群中的位置,极有可能就像太阳系在银河系中的位置一样,只是处在这个星系群的边缘或某一条臂上而已。第二,正在形成平衡。宇宙各星系中,还有许许多多的星系的平衡问题上为完全解决,还在不断的运动中,并在这个过程中寻找平衡,直到最终形成稳固的平衡。这样的星系有,位于大熊星座的M82星系,还有人把它叫做雪茄星系,这是一个大十字星系,为天炉星座的NGC136星系,是一个棒旋星系,它距离我们约6000万光年,还有位于后发星座的NGC4676星系,它距离我们约3亿光年。这样的星系还有很多。这些星系的平衡正在形成中。第三,已经稳固的平衡,在自然界中,物体最稳固的形状莫过于球形和椭球形。在宇宙中,星系存在形式也不例外。人们已经发现,许多星系形状是球形的或者是椭圆形的。宇宙间的球形星系,是一种非常稳定的星系。比如,武仙座的M13星系、就是一个球状星系,他拥有几十万颗行星,在它的中心,恒星密度是太阳附近恒星密度的500倍,它距离我们约25000光年。此外,尽在m87星系中,就有约20000个球状星系围绕着,它距离我们约4700万光年。宇宙中这样的球状星系很多,分布很广。在这些球行星系中,已经形成了稳固的平衡。宇宙平衡的条件。宇宙是运动和平衡的宇宙,运动是平衡的条件,平衡是宇宙存在的基础,运动和平衡是宇宙的存在方式。宇宙要运动,就必须拥有巨大的能量,能量地雷原就是宇宙大爆炸产生的本始宇宙能,这是宇宙不断膨胀的基本推动力。这也是宇宙星系的基本的要素。谢谢!
AAAET
运动是绝对的,静止是相对的,宇宙中的天体,拥有自转的占绝大多数,天体自转在宇宙中是很常见的现象。
宇宙中几乎所有的天体都可以自转,除了一些既不会自转也没有公转的小天体,比如说陨石或者是彗星,它们没有固定的轨道,也只能在宇宙中的各个地方随波逐流。但是对于一般的星球来说,基本上都会有自转的,太阳系的的太阳和八大行星以及八大行星的卫星们,都是可以自转的。如果往大了看,哪怕是放眼整个宇宙,不会自转的星球也只是极少数。除了自转之外,几乎所有的星球也会有公转,公转其实好理解,但是自转可能就没有那么好理解了。
天体为何自转?
关于天体自转,有以下几种推测:
1、上帝给了一脚
著名的大科学家牛顿晚年竟然研究起了神学,也不知道是不是因为牛顿晚年灵感枯竭的原因,他竟然把一些自己无法解释的东西跟神联系起来,比如说牛顿在发现自己的理论无法解释天体的自转的时候,就认为天体的自转应该是上帝创造宇宙的时候给了这个天体一脚,如果说真的有上帝的话,那么这种想法可能没错,但是在今天看来,这是站不住脚啊。
2、收缩斥力引起
康德认为行星的自转动力是来自于星体构成时形成的紧缩斥力,但是康德并没有解释清楚为何这个斥力就一定要促使地球形成自转,也没有解释为何这个星体会一直转个不停,虽然他本人指出牛顿对于斥力的描述并没有像对引力的描述那样清楚,但是他自己对于斥力的解释也是模糊不清的。
3、星云收缩理论
宇宙中的天体,基本上最初都是由星云聚集形成的,在宇宙大爆炸的那一刻,无限的能量推动着时空的展开,数不尽的能量转化为了大量的物质。星云开始遍布整个宇宙,直到它们在引力作用下逐渐堆积,最终在恒星物质塌缩阶段,中心层收缩,外围物质则会被爆炸冲出去。这些没能成为恒星的一部分的星云,就逐渐收缩成了行星,而收缩之前的物质,不可能处于绝对静止状态,而运动相对于收缩的中心,角动量之和也绝对不可能为零,所以根据角动量守恒,最终形成的星体,是不可能不会自转的。
以上的三种推测中,前两种可以说是已经被否认掉了,但是对于最后一种,还是有争议的,直到今天,科学家也没有完全弄清楚宇宙中的天体为何会不停地自转,这也是一个困扰科学界的难题,你认为这些星体为什么会自转呢?说出你的想法吧!
镜像科普
宇宙中的天体转有两种方式;自转和公转。
自转顾名思义是这个天体自身以一个轴心为基点的自身旋转。公转是这个天体围绕某个区域或天体做圆周运动的过程。那么天体为什么要转呢?下面我来简单聊聊这个原因。
天体的公转:转动的天体,用来平衡自身受到的各种引力
从月球绕地球旋转,地球绕太阳旋转,太阳系绕着银河系旋转,银河系绕着本星系群旋转,本星系群绕着室女座星系团旋转等等,无穷大的天体单位都在绕着各自的中心区域旋转,为神魔这样呢?众所周知宇宙中存在着各种引力,就像我们的地球受到月亮、太阳等天体的引力作用,而对地球最大的引力作用是太阳。
黑洞的引力的作用撕扯星云天体
而在太阳的引力作用下,地球有靠近太阳的趋势,但是为什么地球从诞生开始到现在也没有撞向太阳?那是因为地球绕着太阳旋转所产生的向心力,把太阳对地球的引力平衡了的结果。
所以,从地球诞生的开始它就以现在的速度绕着太阳公转,因为太阳的引力永远不会消失,地球想要存在与太阳系当中,就必须进行对太阳的公转,假如某一刻地球没有了公转速度,那它就会被太阳的引力拉过去撞向太阳,地球将消失在这片空间。
这个现象适用于宇宙中所有天体,总的来说天体想要维持现状就必须公转,而且以一定的速度公转。
天体的自转:三点原因分别是自身能量不均,磁场,自身固有的速度
1.天体自诞生时候就有自转的速度
就地球为例,可以把地球看成一个陀螺。陀螺被打了一鞭转起来之后,如果不继续打,就会因为摩擦慢慢地丢失它的能量。地球就是这么一个陀螺,它在形成的过程中获得了最初的角动量,开始了自转。
2.能量分布不均匀
同样为了理解,我们以地球为例,假设从一开始地球只有公转,没有自传,那将势必导致整个地球变成面向太阳的一面炙热如地狱,另外一面冰天雪地,不一样的温度就会让地心的内核产生变化,从而改变地球以往的磁场方向。
渐渐的地球就会在这个磁场产生的作用力之下,开始转动起来,渐渐的变成现在的已转速度,而这个时候地球的自转趋势已经定型,而这时的磁场方向也逐渐调整到适应外部磁场力,因而此时地球的磁场不在发生变化,因而地球最终形成现在与太阳有一定加角的自转轴。
3.磁场产生了自转
地球为什么以近乎不变的速度自转?因为大多数行星或者卫星与太阳带有异性的电场,因此在较弱的磁场力产生的斥力作用下,因而每个天体都在以一定的速度自转。其实大多数天体都是带电的,比如太阳系内部的天体自转速度方向与太阳磁力线的方向存在一定夹角,它都会因遭到洛伦兹力而在磁场中做匀速圆周运动。
用专业的角度说就是:整个星体地层其实也是由半导电物质所构成,虽然处于低温形态下的这些半导电物质会有极大的电阻。但由于磁场所产生电子逃逸的动能和速度都十分大,会形成使电子像接力赛一样从地心向外溢出,这种现象十分壮观,而且构成恒稳强大的电流(这个电流强度是人类无法制造的)。
我们可以把地核到地表的物质看成是由无数的通电导线构成的,每根导线都由地表指向地心,而这些导线在磁场和电流的互相影响下,是天体受到源源不断的安培力的作用,在这种作用力之下天体就会形成自转。
总的来说,天体自转的动力正是来源于外部的电流和磁场。
自然之树
无论是宇宙开始时的大爆炸,还是较大的恒星成为超新星时发生的爆炸,这些喷发到宇宙中的物质会形成新的恒星、行星、大大小小的星系等天体。
物体的运动遵循一个基本规律,就是动量矩守恒,这在很多文章中有介绍。就是一个很多质点形成的质点系,在没有外力矩的情况下,其角动量是不变的。也就是转动惯量J和角速度ω的乘积是个常量:Jω=常量
我们把各种天体的转动说明白会很麻烦,很多人也未必能耐心看和理解清楚。为了形象一点,我们可以做个比喻:我们可以看看核爆炸时形成的烟云,烟云翻转滚动有静止的吗?当然没有。如果我们把这些烟云看做爆炸后的宇宙物质,当它们各部分形成很多天体后,由动量矩守恒,当然各种天体都会处于翻转滚动状态。而且随着星球、星系体积的减小,转动惯量会减小,转速会增大。
各种天体相互的引力作用,也会使天体围绕着其他天体转动,形成大的星系或者恒星、行星、卫星的关系。由此,宇宙中的天体,都会处于转动和运动状态,也就不难理解了。