03.12 太阳系八大行星分布符合提丢斯——波得法则，原因何在？

太阳系八大行星分布符合提丢斯——波得法则，原因何在？

太阳系是一个特别完美的恒星系。之所以这样说，是因为它诞生了太阳、地球和月亮，诞生了生命和人类，诞生了牛顿和爱因斯坦。

太阳系的星球是杂乱无章地分布在整个太阳系还是有一定的分布规律？几百年来，人类孜孜以求，苦苦探索，希望能回答这个千古难题。

1、提丢斯——波得法则

1766年，德国的一位中学教师提丢斯（J.D.Titius）发现行星与太阳的平均距离从里向外成倍地增加，符合某个倍增数列的规律，并且空出了一个位置。

水星 金星 地球 火星 ？ 木星 土星

数 列 子 项 0 1 2 4 8 16 32

太阳行星距离 0.387 0.723 1 1.524 ？ 5.203 9.539

法则计算距离 0.4 0.7 1 1.6 2.8 5.2 10

当时的柏林天文台台长波得（J.E.Bode）将其归纳成一个经验公式即“提丢斯——波得（J.D.Titius - J.E.Bode）法则”。即数列的每一项乘以0.3再加上0.4就等于行星到太阳中心的距离（天文单位）。用公式表示为：

L=0.3n+0.4 （1）

L——行星与太阳系中心距离（天文单位），

n——数列项。

图2 波得

1781年英国伟大的天文学家威廉·赫歇尔发现了天王星，与太阳的距离为19.267，与计算距离19.6相差不大。但是，之后发现的海王星距离为30.1，与计算距离38.8相差较大。

因为火星与木星之间出现了一个空缺，提丢斯、波得大胆推测，其间应该存在一个行星。1800年1月1日，意大利天文学家皮亚齐发现了一颗小行星——谷神星，距离为2.77，与计算距离2.8几乎完全吻合。在此之后，人们又在这个区域发现了数千颗小行星，证明这个预测是正确的。

提丢斯——波得法则比较准确地反映了太阳系行星的分布规律。但为什么是这种规律，天文学家们无法给出答案。

2、对提丢斯——波得法则的再思考

我根据太阳系行星的分布状况，发现：如果把水星、金星、地球和太阳都算做第0层，则数列即可重新排列如下：

地球 火星 小行星 木星 土星 天王星 海王星

圈层序数 0 1 2 3 4 5 6

0.3倍数 1 2 4 8 16 32 64

亚圈层数 1 2 4 8 16 32 64

可见，行星与相邻内侧星球的间距取决于其所在的圈层,即0.3乘以2的圈层次方。用公式表示为：

S=0.3×2^N （2）

S——行星与相邻内侧星球的间距（天文单位），

N——圈层序数。N=0～6。

L₁=0.1+∑S （3）

3、诠释太阳系相关问题

太阳系八大行星分布为什么符合提丢斯——波得法则？因为太阳系其实就是一个大旋涡，而旋涡里的物质分布则呈现一个个圈层结构，数学上叫斐波那契螺旋即黄金螺旋。

1）为什么太阳、水星、金星、地球的间距基本相同？

我认为在太阳系基本形成后，原太阳处于第〇层，即N等于0。地球、金星、水星才从原太阳中脱离出来。所以，它们的间距为0.3个天文单位。

对于这一点，提丢斯——波得法则是无法解释的。天文学家们也没有给予解答。

2）为什么行星的轨道为椭圆形？

天文学家们解释说，根据经典力学,做圆周运动的物体,在向心力不变的情况下,其轨道半径与线速度的平方成正比。所以当行星线速度增大时,其轨道半径将同时增大，由初始的圆形轨道进入了椭圆形运动轨道。有人认为行星的轨道之所以为椭圆形是由于太阳的万有引力强迫行星返回。

我认为：圈层都有一定的宽度。行星系只能在圈层里面运动，根本无法越雷池一步。圈层的最里边缘就是行星系的内边界（近日点）；圈层的最外边缘就是行星系的外边界（远日点）。这样，行星系的运行轨迹只能是一个不太规则的椭圆或鱼形曲线。

3）为什么海王星距离与提丢斯——波得法则计算值相差较大？

海王星距离为30.1天文单位，与提丢斯——波得法则计算距离38.8相差较大。

我的解释是，海王星只是所在圈层的众多小行星中最大的一个，另外的小行星都分布在海王星之外广阔的区间内，与木星与火星之间的小行星带一样。冥王星则是另一个圈层柯伊伯带里最大的小行星。

4）为什么木星与火星之间的小行星带、柯伊伯带没有大行星呢？

因为这两个带内没有出现一个大一点的旋涡，而是多个小旋涡，所以最终只是旋聚出几个大一点的球形小行星。

朋友，你对提丢斯——波得法则怎么看？能谈谈吗？