问题

为什么大多数行星都是自西向东自转的?

回答
大部分行星自西向东自转,这确实是一个天文学上的普遍现象,背后其实藏着一个引人入胜的宇宙形成故事,就像我们这个太阳系的故事一样。要理解这个现象,我们需要回到太阳系的黎明时期,那时候一切都还在混沌中孕育。

想象一下,大约在46亿年前,太阳系还不是我们今天看到的样子。它曾经是一个巨大的、旋转的分子气体和尘埃云。我们可以把它想象成一个宇宙级的“旋转的沙漏”或者“巨型旋转的锅炉”,里面充满了各种元素,主要是氢和氦,还有一些更重的元素,这些都是前几代恒星爆炸后散播出来的。

这个气体和尘埃云并不是完全静止的,它具有一定的初始角动量,也就是它在某种程度上就已经在旋转了。你可以想象一下,即使是一大团气体,它也不可能是一个绝对静止的点,总会有些微小的扰动让它开始缓慢地转动。

然后,不知道是什么原因(可能是附近超新星爆炸产生的冲击波),这团巨大的云开始收缩,就像一个巨大的宇宙吸尘器开始工作。根据角动量守恒定律,当一个旋转的物体收缩时,它的旋转速度会加快。就好比一个滑冰运动员在旋转时收拢手臂,速度会变快一样。

随着气体云的收缩,大部分物质开始向中心聚集,形成了初生的太阳。在这个过程中,气体和尘埃在引力的作用下,不仅向中心坍缩,还开始在围绕着太阳旋转的平面上形成一个越来越扁平的盘状结构,我们称之为“太阳星云盘”。

在这个旋转的盘子里,尘埃颗粒开始碰撞、吸附,逐渐聚集形成越来越大的团块,最终演变成了行星的雏形——星子。这些星子继承了原始星云盘的旋转运动。想想看,它们都来自于同一个旋转的盘子,所以它们基本上都围绕着中心的天体(初生的太阳)朝着同一个方向旋转。

那么,为什么是“自西向东”呢?这其实是一个观测者的角度问题。当我们站在地球上,看着太阳从东方升起,西方落下,就知道我们自己是在自西向东自转。这与大部分行星的自转方向是一致的。

简单来说,行星的自转方向就像是它们在形成之初,被“甩”出去的那个旋转盘子的惯性在延续。盘子整体上是朝着一个方向旋转,那么盘子里的碎片(未来的行星)自然也就继承了这种旋转的趋势。

当然,宇宙中也存在一些“特例”。比如金星,它几乎是“躺着”在转圈,自转轴倾角非常大。而且,金星的自转方向是自东向西的,与大多数行星相反。对于金星,科学家们有一些猜想,其中一个比较主流的说法是,在它形成的早期,可能经历过一次巨大的撞击,这次撞击可能足以改变它的自转方向。想想看,一个年轻的、还在“塑形”的行星,被另一个足够大的天体狠狠地撞一下,什么怪事都有可能发生。

还有天王星,它也是一个“怪咖”,因为它几乎是侧躺着旋转的,自转轴倾角接近90度。它的自转方向也是自东向西的,但这更多的是因为它的“躺姿”,而不是像金星那样从根本上改变了旋转方向。天王星同样也可能是在早期受到了某种巨大的撞击,导致它变成了现在的样子。

所以,大部分行星自西向东自转,并不是什么神奇的魔法,而是宇宙早期形成过程的自然结果。那个巨大的、旋转的尘埃盘,就像一个巨大的宇宙唱片,而行星们就是顺着这个唱片的方向在旋转。虽然有些行星因为特别的遭遇(比如剧烈撞击)而变得有些“跑偏”,但这个“顺着盘子转”的倾向,依然是太阳系行星自转的主旋律。

这个解释,听起来是不是更像一个讲述宇宙演化的故事,而不是一本生硬的教科书?宇宙的起源和行星的形成,本身就充满了这样浪漫又残酷的故事。

网友意见

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但是外侧物质向内坠落过程中会加速,内侧物质向外远离过程中会减速对不对?

或者你也可以想象成旋转坐标系下一团物质向内收缩,收缩过程中向内运动速度V和科里奥利力F关系如下。

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