我们常常会将太阳系想象成:太阳在太阳系的中心位置上一动也不动,而太阳系中的八大行星以及其他的众多天体都在围绕着太阳有条不紊地运行,地球也是其中的一员,这就不免令人产生疑问,难道太阳是悬浮在宇宙中的吗?
答案当然是否定的。其实太阳在宇宙中并不是想象中的那样固定不动,它一直在带领着太阳系中的众多天体围绕着银河系中心公转,其速度高达每秒钟大约230公里。
太阳系不但没有上方和下方,也没有左方和右方。因为上下左右是地球人类在地球上的概念。地心有引力,把人类牢牢固定在地球上,人们脚踏实地就把它叫下,而相反的天空就叫上,把自己的左手叫左边,把右手叫右边。
这是千万年来人类形成的共识,因此可以相互交流。但在太空是没有这个概念的。太阳系就像个大盘子,盘子中央是太阳,八大行星和各种天体都炸围绕着太阳转,这个转不是在一个实体上滚动,而是漂浮在太空中,不着边际的运动者。如果人类在太空观察这个盘子,从不同角度就可以看到这个盘子竖着或者躺着,上下左右随时可以颠倒。(见上图)
人类就在太阳系并不算大的一个行星上,这个球只有太阳质量的0.0003%,也就是33万分之一大小。当旅行者1号在64亿千米距离回眸一瞥,拍下了地球那张惊世骇俗的照片时,我们看到的只有一个像素般的模糊光点,就在那个光点上,生活着70多亿人口,这些人有五花八门的心思,大言不惭的对太阳系乃至宇宙评头论足。
在地球上,上下左右也是相对的。
地球是圆的,这个圆球四周各方各面都站着坐着躺着人类,美国在西半球,中国在东半球,这当然也是人们自己定下的规矩,但中美各在地球的一边是客观存在。如果把我们这边叫上面,老美那边就叫下面,反之亦然。世界各国的人们都指着天上,说那是上面,四面八方就都是上面,而只有地球核心是下面了。
地球有一个虚拟的轴,看不见摸不着,地球自转就是围绕着这个轴旋转,这个轴的两边就是南北极。地球一边自转,一边围绕着太阳公转,围绕着太阳公转的轨道面就叫黄道,太阳系所有的行星和天体,基本都在这个黄道面附近的轨道运行。
如果北极为上,那南极那边就是下了,而南极为上,北极那边就是下了。地球自转轴虽然并不是垂直于黄道,偏了23.44°,但南北极大致在黄道面的两边,你说黄道哪边为上,哪边为下呢?
假设我们在太空中,遥看到太阳系的运行状态,不同的位置会看到太阳系黄道竖起来或者躺着,或者倾斜着。就会知道这种状态是没有上下左右之分的,你一定要确定一个上下左右,取决于你处于什么位置上观测。而且太阳还带着八大行星等拉七杂八的天体,围绕着银河系中心,以每秒约250km速度公转呢。(见上图)
恒星系统是如何形成的。
太阳系所有天体都在黄道位置附近运行,是由于太阳系形成机制导致的,而且这种机制基本适用于所有恒星系统,也就是说恒星的形成机制都与太阳差不多。
所有恒星都是在星云中诞生,无论是宇宙刚诞生之初,还是现在都如此。只不过宇宙诞生之初的星云更纯净,只有氢元素和氮元素,还有极少量的锂。这几种元素都是创世之母,最早的处女云。
随着恒星的演化,核聚变生出了更多的元素,超新星大爆炸让全部元素在极高温度和高压下生成了。现在宇宙中已经发现有118种元素,这些元素地球上都有存在,说明我们地球和太阳系并不是在原始星云中诞生,而是通过超新星大爆炸,散发到太空的二次或三、四次星云中诞生的。
这些星云在宇宙中由于万有引力作用,经过亿万年的相互吸引,终究会越来越致密,随着星云密度的增大,引力越来越强大,就会收缩得越来越快,最后形成坍缩之势。急剧的收缩压力导致星云核心温度和压力越来越高,到达一个临界点,就会激发氢核聚变。
太阳中心温度1500万K,压力达到3000亿个大气压。核聚变的巨大辐射压抵御住了收缩压,以一个巨大等离子球的形态稳定存在与宇宙中,这样一颗恒星就渐渐成熟了,进入主序星时期。
黄道面的形成原因,及其黄道面上下空间状况。
在星云快速收缩过程中,由于星云并不是规则完美的,引力到达每一块星云并不是均衡的,这样就会导致星云开始旋转,随着旋转速度越来越快,星云就会向赤道方向甩出,渐渐就形成恒星吸积盘,一个巨大扁平状的旋转云团。
恒星在中心形成后,会吸附掉整个吸积盘绝大部分质量,比如太阳就吸附掉了整个吸积盘质量的99.86%,剩下的一点点渣渣滓滓就渐渐碰撞吸附成了行星等天体,这些天体就在依然在吸积盘的盘面附近,根据角动量守恒定律,围绕着太阳旋转。这就是太阳系各个行星及其他天体都会在黄道面附近的原因,其他恒星系统大致也如此。
至于黄道面垂直的空间,其实几乎什么也没有,当然也不排除极少量的小天体存在。但在这个黄道面的两边,引力是一样存在的,因为引力是与质量成正比的,其遵循的公式为:F=GMm/r^2。
这个表达式表明,引力大小与物体的质量M和m成正比,与距离r的平方成反比。因此在太阳黄道面的两边,引力大小与黄道面一样,都是与太阳距离是成反比的。
航天器为啥不往空旷的黄道面垂直方向发射呢?
前面说了,并不是向与黄道面垂直的空间发射飞行器引力就会小一些,只是在太阳黄道面,由于行星的存在,引力表现得更为复杂罢了。
奥尔特云带比较完美的诠释了太阳系引力状态。科学家们认为太阳的引力影响约有1光年半径,在太阳系最远的引力边际,有一个奥尔特云带,主要由彗星组成,这些彗星成一个球状包裹在太阳系的边缘。
这是因为这些彗星受到一些大行星引力抛甩,而距离太阳太阳,太阳引力已经不足以把它们完全控制在黄道面上,且这些彗星不但受到太阳系影响,还受到附近恒星影响所致。因此,太阳引力在这里就以一个完美的球状展示出来。
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