《大自然寻真》第9章：对天体自转的分析-3

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《大自然寻真》

第9章  对天体自转的分析-3（第9章共分为3部分上传）

（第25～29章的哲学内容已在论坛第二区中的哲学版块上传，请前往阅读和评论）

9.6 为什么天王星的自转轴几乎与公转轨道平面相重合

    要回答这个问题，请先看一看表9.5-1中的“自公转轴夹角”一列的数据。其中水星为0º，表示自转轴与公转轴两者完全相重合。金星为179º，这是表示逆向自转（以后再讨论其原因），但自转轴与公转轴两者其实还是基本重合的（179≈180）。这就是说，水星和金星都是自转轴与公转轴两者相重合，而水星和金星也都没有卫星。我们发现其它行星都有或多或少的卫星，却对应着“自公转轴夹角”都不为0º。这就提供了一个值得思考的问题：是不是“夹角”问题的存在与卫星有密切关系呢？答案是肯定的。

    表9.6：八大行星公转运行轨道倾角

行星	水星	金星	地球	火星
轨道倾角（度）	7.0	3.39	0.0	1.85
行星	木星	土星	天王星	海王星
轨道倾角（度）	1.31	2.49	0.77	1.77

    从表9.6可见，八大行星公转运行轨道倾角都≤7º，除了水星之外，就都＜4º。这表明了太阳系中的大行星基本上都在同一个平面内公转，而且轨道平面基本上与太阳赤道面相重合。为什么会有这种情况呢？这是因为有两个在本书前面已经说过的原因在起作用：①太阳在喷射出各个行星时都是全流体性质状态（太阳现在还是流体状态），它使得太阳球心附近的热核反应能量可以不受硬性阻挡而顺其自然地沿着径向方向顺利直升到球面上来；②正因星球自转力学原理发挥了作用，太阳球心附近的热核反应能量才能每一次都集中在赤道截面附近对准了赤道方向（并非沿着其它纬度的径向方向）升到了球面上来，然后将物质垂直于太阳表面喷射出来而升上太空。所以，各大行星们才可能都基本上在同一平面内公转，而且轨道平面基本上与太阳赤道面相重合。

图9.6：地球喷射月球角度示意图

    太阳与行星是母子关系，地球与月球也是母子关系，但看一看月球与地球之间的关系情况就不同了。月球的运行轨道面是与地球赤道面交成了一个20～30º的角（月赤纬的变化角度），所以在每个月亮月（阴历月）里所看到的月亮，都在地球的南纬二十几度到北纬二十几度之间变化着。为什么月球轨道面与地球赤道面会有这么大的倾角呢？这正说明了月球并不是被从地球赤道附近垂直喷射出去的，而是从地球偏离赤道的某一纬度上被喷射出去，而且离开地面的时候也不是正好垂直于地面升上太空。这其中的原因就是由于地球在诞生月球时已经不像太阳那样是全流体性质。如图9.6所示，在地球诞生月球时，虽然地心附近热核反应所产生的气体，也是挤开了熔液在赤道截面上顺着径向方向OE来到了A点的。但是，由于地球表面层已经半硬化了，上冲力便无法立即将半硬的表面层均匀地向上顶开。所以，气体只能暂时聚集在A点附近，一直向上用力坚持着，并使气体越积越多，聚成了以A点为中心的大气团。由于地球表面层的硬化程度并不很均匀，有些地方显得特别坚韧，因此最后整块被掀开而飞走的地球表面层的质量中心点也并不正好在赤道附近，而是在南纬约10º的B点（从后面我们将要讨论的地球海陆分布的内容，就可知被喷出去的地块的中心位置应该偏在南半球一侧）。所以，当月球最后完全从地球被断离出去的时候，上冲力

的最后出力方向，是从A点向着B点将整块地球表面层推离了地面，并沿着BD方向直升太空的，于是月球的运行轨道面，便与地球赤道面交成了一个BAE的角（约20～30º）。对于地球自己，由于这样子喷射出了月球，喷射时所产生的后坐力

（反冲力）

，就会沿着AC方向将地球向后猛推了一下，使自转的转动惯量方向也发生了改变，从而改变了自转轴的方向。地球自转轴的方向从喷出月球前的0º，到喷出月球后变成了23.5º，这完全是可能发生变化的角度。

    地球喷射出月球的情况是这样，其它行星的情况又如何呢？相信有很多卫星的诞生都与此相似。除了月球之外，还有其它行星的不少卫星也是同步自转的，这就是能说明它们诞生情况相似的最好事实（请参见第13章）。行星们虽然大小不同，诞生早晚也不一样，但都已经热力较低，是同一量级而且大多是最后还能诞生天体的核球量级（其中水星和金星已经无能力成为诞生天体的核球），所以诞生卫星时情况就肯定都大同小异。因此，凡是诞生过卫星的行星，就都使“自公转轴夹角”不为0º了。而且，相信其它不少卫星也会是轨道面与母体行星的赤道面交成了不同角度的交角。

    木星有卫星63颗，自转轴只改变了3.1º，是全部有卫星的行星中，改变自转轴角度最小的。这其中的原因，既有喷射不同卫星时因后坐力的方向不同而彼此互相抵消的因素，也可能因木星质量大温度高，喷出卫星时本身依然还是纯液态，所以多数卫星都从赤道上垂直喷射出去。与木星情况形成强烈对照的是，天王星的“自公转轴夹角”变成了97.9º，几乎与公转轨道平面相重合，成为所有行星中最特殊的情况。但是，天王星有27颗卫星，如果其中较多数的喷射后坐力的方向与着力点都相近，那么互相迭加起来后，使自转轴的角度发生了较大变化，这也并不奇怪。总之，凡是没有卫星的行星（水星和金星），自转轴与公转轴两者都相重合；凡是有卫星的行星，它们的“自公转轴夹角”都不为0º。这一个铁的客观事实，就充分说明了“自公转轴夹角”是由于喷射出卫星时所形成的，天王星的情况只是比较特殊而已。

    当然，从8.9可知，在太阳系诞生初期肯定要经过一些天体的相互碰撞合并之后，各行星公转轨道才能演变成如今的疏密有序的状况。所以，天王星的“自公转轴夹角”改变那么大，也不一定全都是喷射卫星时所造成的。早期的天体相互碰撞合并，也可能是自转轴改变方向的因素之一。但是，来自同一母体的各行星诞生初期转动惯量的方向很相近，又都是全流体性质的天体，相互碰撞合并时肯定以相互吸引而温和合并为主，对最后的终局星球的转动惯量方向应该影响不是太大。因此，造成天王星的“自公转轴夹角”改变那么大的原因之中，除了喷射卫星这个主要因素之外，受到外星系闯入天体的碰撞合并应该是另一个比较重要的原因。天王星在太阳系的外轨道，既然俘获了一些外星系来的天体作为自己的卫星进行顺向或逆向公转并不奇怪，那么，俘获另一些外星系来的天体并入自己体内，且略为影响了自己原来的转动惯量方向，也同样不奇怪。

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