为什么太阳系的行星轨道都是在一个平面上的?

与暴发线有关?

太阳系的所有行星,公转轨道都位于“黄道面”附近,整个行星区域像银河系一样呈现盘状模样,但这与暗物质无关,只是运动体系共有的自然规律而已。

图:太阳系运行模拟。

任何非刚性的物体在自转时,都会使自己向着越来越扁的方向发展。

比如气态行星木星,它的赤道直径14.3万公里,但两极距离仅为13.4万公里,比赤道直径少了9000多公里,以至于从地球上用天文望远镜看木星,都能察觉出它“有点儿扁”。(其实地球也把自己“转扁了”,只是岩石行星刚性较大,扁得没木星那么明显而已。地球两极距离仅比赤道直径少40公里)

图:“有点儿扁”的木星。

太阳系形成之前只是一团超新星爆发后遗留的残骸星云,但它继承了原来那颗恒星的角动量,所以星云是在缓慢自转的,像木星一样。后来,外界的某些干扰(附近超新星爆发之类的事件)使星云开始在引力作用下向中心收缩。就像花样滑冰运动员收缩四肢获得更高旋转速度一样,收缩的球状星云自转速度也会越来越快,它自然也就越来越扁了。星云没有刚性,只有引力,所以其中的物质会不断被“甩”到线速度最高的“星云赤道”区域,也就是后来的太阳系黄道面,然后不断试图继续向外扩散。但星云核心强大的引力又不允许它们跑得太远,就这样,扁平的“原始星盘”形成了。

图:太阳系形成过程示意图。

此后,星云核心点燃了聚变,形成太阳;被“甩”到星盘外围的物质则凝聚成了行星。扁平的太阳系就这样出现了。

拓展:太阳系真的是“扁平”的吗?

不是的。只能说行星区域是扁平的,但这片区域只是太阳系的万分之一而已。太阳系真正的边界是距太阳一光年之遥的奥尔特云,它是一个“直径两光年的空心球状体”,包裹着整个太阳系。

图:行星区域与奥尔特云的比例。

这是“上一代恒星”超新星爆发时物质抛射距离的极限,相当于100个地球质量(有争议)的冰冷彗星稀稀拉拉地分布在这巨大的球壳状空间中,以各种角度的轨道绕着太阳运行。由于距离太过遥远,星云内部收缩时,产生的引力并不足以将它们拉向星云中心。于是绝大多数彗星只能永远留在这里,只有个别成员能周期性地跑到太阳系内部兜一圈(如哈雷彗星),或者为某颗行星增加点儿质量(如苏梅克.列维-9)。

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