如题目中所说,太阳系八大行星的确近似在同一个轨道平面上运行。这是为什么呢?
太阳系八大行星在同一个平面上,在太阳的赤道面附近,这个面也被称为黄道面。
一般认为:是因为整个太阳系都是由同一个星云凝聚而成的。太阳占据了超过99%的质量,八大行星质量小于1%。
太阳系原本是一团巨大的星云,一个近似球体的旋转状态,在自身重力的作用下慢慢凝聚在一起,由于角动量守恒的缘故,其旋转速度越来越快。星云越聚越近,旋转速度也越来越快,中间部分体积越来越小,凝聚得越来越紧,成为太阳,与此同时有少量的物质被抛出中心凝聚体,在中心体的赤道平面外形成了一个巨大的薄层。
但是后来由于某种不确定的原因,在这层星云中,又凝聚出了几个大的行星,与中心太阳形成的过程相似,行星周围又以类似的方式形成了各自的卫星,所以各个行星在太阳赤道平面上运行,同样的卫星也是在各自行星的赤道面上运行。
所以,太阳系八大行星都在同一平面上运转是来自太阳系形成初期原行星盘的结果,由于物质都集中在一个盘状结构上,那么之后演化出现的行星就都处于同一个平面上运转。
太阳系的行星运行遵循同向性(从地球北极看逆时针旋转)、共面性(近黄道面)和近圆性。
其中共面性的含义是:各行星公转平面、赤道面和黄道面虽然不完全重合,但夹角很小(金星和天王星的自转例外)。共面性是太阳系角动量的典型体现。
角动量的存在可以理解为系统存在一个初始的转轴,而整个系统的旋转趋势都是绕轴的。
太阳系作为一个整体,系统在演化过程中维持角动量守恒,与转轴不共线的角动量会在星体碰撞过程中相抵消。表现在行星的运动上即为公转平面和赤道面均与系统总角动量方向(即转轴方向)几乎垂直。
太阳系八大行星的自转方向多数与公转方向一致,但金星和天王星例外:金星自东向西自转,而天王星的自转轴与黄道面的夹角很小,看起来就像是在躺在黄道面上打滚一样。
金星为顺时针自转,而天王星自转轴与黄道面几乎平行。这二者出现例外的原因,可能是与大质量高速物体发生碰撞,从而改变了原本的自转方向。
之前冥王星也被列为太阳系中的大行星行列,但是它显然与其它大行星不一样:
首先就是体积过小,质量也仅有月亮的1/3,外观也不够圆;
再者其它八大行星的公转轨道几乎在同一平面,但是冥王星运行轨道与黄道面倾角达到了17°。
于是在2006年冥王星被踢出了大行星之列,被重新定义为“矮行星”。
自从把冥王星除名之后,人类对于大行星有了新的定义:
1、行星必须围绕恒星旋转。
2、质量足够大,能够依靠自身的引力使得天体呈圆球体。
3、轨道附近没有其它的物体。
科学家认为冥王星之前很有可能是海王星的卫星,但是后来由于某种变故脱离了海王星。
之前发现的冥王星有卫星(卡戎),但是后来进一步观测发现卡戎并不是冥王星的卫星,冥王星和卡戎是互相围绕彼此旋转,也就是说冥王星并没有卫星。
太阳系中行星的卫星并非一定是太阳系中的物质形成的,还有可能是闯入太阳系中的小天体被某个行星引力捕获,而后成为其卫星,太阳系中的行星运动轨道近似在一个平面,但是对于被太阳捕获的外来星体来说,比如说彗星,其轨道就有可能与黄道面有很大的夹角,这样的例子有不少。
如果我们发现有行星脱离了黄道面,那么说明其很可能是一颗被捕获的天体,其误入太阳系的范围被太阳的引力捕获。目前是没有发现这样的天体,但科学家认为第九大行星可能是这样的天体,只不过还没有得到观测上的证实。如果第九大行星被确认,这将会是一个改写教科书的案例。
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